利用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的研究

摘要：核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.具體是指終身學(xué)習(xí)能力、合作交往能力、自主創(chuàng)新能力、個人發(fā)展能力以及品德修養(yǎng)能力.本文討論了達(dá)到這些目標(biāo)的指導(dǎo)理論、方法、策略、實(shí)例和具體案例.

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；物理；核心素養(yǎng)

作者簡介：蔡繼新 （1979-），男，浙江桐鄉(xiāng)人，本科學(xué)歷，中學(xué)一級教師，主要研究方向高中物理課堂教學(xué).

1當(dāng)前高中物理教學(xué)出現(xiàn)的問題

當(dāng)前社會信息技術(shù)正改變著人們的生活與學(xué)習(xí)方式，并使得世界各國與地區(qū)的教育開始走向網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化與國際化.信息技術(shù)與物理課程的結(jié)合已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的重點(diǎn)內(nèi)容.但我們的課堂教學(xué)中是否充分利用了信息技術(shù)，學(xué)生的物理核心素養(yǎng)是否得到了有效提高.

11學(xué)生對物理學(xué)科缺乏興趣

部分學(xué)生并未形成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度，缺乏學(xué)習(xí)物理的興趣.不但不關(guān)心課堂知識，對課外內(nèi)容也不聞不問.針對此現(xiàn)象，很多教師想盡各種辦法，激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，培養(yǎng)他們探索未知世界的興趣，但效果甚微.

12對科學(xué)知識掌握不全面

物理教材上的理論知識、科學(xué)知識以及科學(xué)信息都具備較強(qiáng)的應(yīng)用性與綜合性，但當(dāng)前物理教育僅限于灌輸理論知識，且主要通過講、背、練等方法進(jìn)行記憶.課程中并未融入信息技術(shù)，對現(xiàn)代高科技的發(fā)展情況也了解甚微，尤其是對近幾年國內(nèi)、國外的先進(jìn)的科技信息成果缺乏了解，未將知識與生活實(shí)際進(jìn)行聯(lián)系.

13學(xué)生科學(xué)思維及實(shí)驗(yàn)探究能力較差

部分學(xué)校缺乏完備的實(shí)驗(yàn)資源，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，教師很少組織學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所謂的實(shí)驗(yàn)室只能成為一個擺設(shè).且實(shí)驗(yàn)評價體系完全脫離新課改理念，過分注重實(shí)驗(yàn)應(yīng)試教育而忽視了實(shí)踐操作功能，以致學(xué)生的實(shí)踐動手能力較差，科學(xué)思維以及探究能力等核心素養(yǎng)得不到有效培養(yǎng).

2信息技術(shù)與物理核心素養(yǎng)理論基礎(chǔ)分析

21信息技術(shù)

信息技術(shù)從狹義方面看，它主要將信息技術(shù)等同于計算機(jī)技術(shù)，且是計算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合體，在某種層面上也是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)的全面結(jié)合；廣義層面的信息技術(shù)指的是完成信息獲取、傳遞、加工、再生以及使用等功能的技術(shù).而課題中的信息技術(shù)主要指的是計算機(jī)多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合體.

22物理核心素養(yǎng)

高中物理核心素養(yǎng)是在物理教育過程中逐步形成的，是適應(yīng)個人學(xué)習(xí)、社會發(fā)展所需要的科學(xué)知識、科學(xué)情感、態(tài)度以及價值觀念等方面的表現(xiàn)，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會自主的表現(xiàn)出物理特征的品質(zhì).且學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展主要遵循以下三個方面：一是物理核心知識，也是物理教學(xué)中使用的核心概念、核心規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)以及重要的思維方法等；二是物理的核心學(xué)習(xí)能力，此處指的是學(xué)生的推理能力、分析能力、理解能力以及綜合能力等，表現(xiàn)出了學(xué)生利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題及物理實(shí)驗(yàn)的能力；三是物理科學(xué)品質(zhì)，即學(xué)生對物理學(xué)科所秉持的興趣、態(tài)度、價值觀念以及具備的合作意識等.在以上三個層次中，核心能力與科學(xué)品質(zhì)才是物理教學(xué)中最為本質(zhì)的核心素養(yǎng).

培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是教育教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生在校期間的終極發(fā)展目標(biāo).能否通過各種途徑、方法培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，是檢驗(yàn)教育教學(xué)成功的關(guān)鍵之一.

23國內(nèi)外利用信息技術(shù)培養(yǎng)核心素養(yǎng)分析

國外已引進(jìn)了大量的信息技術(shù)手段應(yīng)用于物理課堂，多媒體、計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及虛擬的活動場景都開始走進(jìn)物理學(xué)習(xí)生活中，以學(xué)生為主的教學(xué)活動正走進(jìn)高中物理課堂.很多歐洲國家的物理教學(xué)將大多時間與精力關(guān)注于物理實(shí)踐教學(xué)，老師、家長、學(xué)生等都認(rèn)為實(shí)踐態(tài)度才是最為重要的因素，因而會將一半的課堂時間應(yīng)用在實(shí)踐活動上，特別重視物理實(shí)踐課程.

馬利明認(rèn)為要以思維方法和品質(zhì)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)：引導(dǎo)有目的猜想與聯(lián)想，提高發(fā)散思維能力；發(fā)揮類比與變式的作用，克服消極思維變式；以表象為中介，促使概念圖象化、符號化.

鄭志湖認(rèn)為利用現(xiàn)代教育技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源，改變育人模式，促進(jìn)學(xué)生自主、探究、合作學(xué)習(xí)和知識建構(gòu)，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng).主要創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以滿足學(xué)生選擇性學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展需求為目的，對高中物理實(shí)驗(yàn)課程群和物理實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)進(jìn)行整體頂層設(shè)計.構(gòu)建基于問題解決的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放性實(shí)驗(yàn)資源，形成與高中物理銜接的選修、競賽、大學(xué)先修、現(xiàn)代物理技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程資源.

然而國內(nèi)學(xué)者主要是由理論層面解釋如何利用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，很少有結(jié)合實(shí)際教學(xué)過程進(jìn)行描述，這樣的教學(xué)被局限于固定的模式中，忽視了實(shí)際教學(xué).

本文將結(jié)合高中物理課堂實(shí)踐教學(xué)，最新的教育動態(tài)，利用信息技術(shù)改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，并重新定義了教學(xué)步驟，使學(xué)生可以積極主動地參與到教學(xué)模式中，以切實(shí)提升學(xué)生自身的物理核心素養(yǎng)水平.

3利用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)方法策略

31利用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生求知欲.

案例1在《探究平拋運(yùn)動的規(guī)律》一課的教學(xué)設(shè)計中，教師在聯(lián)系實(shí)際生活的基礎(chǔ)上，提出物理問題.教師利用平拋小游戲（圖1）引入課程，確定活動主題為“請你來當(dāng)飛行員”，飛機(jī)投彈是較為典型的平拋運(yùn)動事例.課堂導(dǎo)入中僅憑借教師語言進(jìn)行描述，無法激發(fā)學(xué)生的求知欲，此時可以利用多媒體軟件播放1945年美國轟炸機(jī)突襲日本的史料，激發(fā)學(xué)生好奇心理.期間教師提問：如果你是執(zhí)行任務(wù)的飛行員，在歷盡千辛萬苦之后，終于發(fā)現(xiàn)了敵人兵工廠，那么距離多遠(yuǎn)才可以擊中目標(biāo)呢？創(chuàng)設(shè)情境之后，接下來，教師開始充分使用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行授課的方法，向?qū)W生提供學(xué)習(xí)網(wǎng)頁，使其自主選擇平拋運(yùn)動的視頻、圖片以及動畫等內(nèi)容，以加深他們的理解程度，進(jìn)而為此后的研究規(guī)律打下堅實(shí)的基礎(chǔ).

隨著教學(xué)的逐步深入，教師的問題還可以再進(jìn)一步加深：“如果你的任務(wù)是擊中動態(tài)目標(biāo)，比如行駛中的汽車、逃逸的小船等.此時教師可以利用信息技術(shù)，在電腦上播放小游戲——飛機(jī)炸船.讓學(xué)生到前面看誰能炸到正在逃逸的小船，學(xué)生基本很難炸到逃逸的小船，此時教師示范，百發(fā)百中，這個小游戲又一次將課堂氣氛帶入高潮，那么預(yù)投距離應(yīng)該怎樣計算？”讓學(xué)生通過計算，并再次進(jìn)行游戲，此時學(xué)生興趣更濃了，再一次激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

32運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境

教師是物理學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，在物理教學(xué)設(shè)計上應(yīng)恰到好處地運(yùn)用信息技術(shù)，利用所學(xué)的知識探究其規(guī)律，在教師的引導(dǎo)下有序進(jìn)行探究過程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科品質(zhì)和科學(xué)精神、創(chuàng)新精神.

案例2人教版必修1第四章第七節(jié)《超重和失重現(xiàn)象》教學(xué)片斷.

（1）教師提出問題：在失重現(xiàn)象中，如果加速度為重力加速度，則視重為多大？

（2）學(xué)生思考回答：此時視重為零（教師利用電腦視頻播放事先錄制好的視頻論證）

（3）教師歸納總結(jié)：當(dāng)物體以重力加速度豎直加速下降時，物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ榱?，這就是“完全失重”現(xiàn)象.

（4）教師提出問題：將兩本字典疊放在一起置于手掌上，手突然撤去，兩本字典下落，字典間存在彈力作用嗎？

（5）學(xué)生思考回答：假設(shè)存在彈力，根據(jù)牛頓第二定律分析得到，處在上方的字典的加速度的大小小于重力加速度，處在下方的字典的加速度的大小大于重力加速度，在這種假設(shè)前提下，兩者下落過程應(yīng)當(dāng)分離，且距離越來越大，然而假設(shè)與實(shí)際情況相悖，故假設(shè)錯誤，因此字典之間不存在彈力，彈力為零.兩者處于完全失重狀態(tài)，一起做自由落體運(yùn)動.

（6）教師引導(dǎo)：太空中宇航員處于什么狀態(tài)？他們?nèi)绾卧谔丈?？觀看天宮二號陳冬、景海鵬生活視頻（圖2）.

（7）教師提問：電影中是否有完全失重的場景？

（8）播放成龍和金喜善主演的電影《神話》完全失重片斷（圖3）.

引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動，學(xué)生進(jìn)一步激活探究所需的先前經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)物理課程資源的超水平發(fā)揮.同時利用信息技術(shù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助他們在自主探索、合作交流的過程中，真正理解和掌握基礎(chǔ)知識、基本技能.當(dāng)然教師在教學(xué)中引導(dǎo)的內(nèi)容不僅僅是方法和思維，更重要的是做人的價值，如堅強(qiáng)的毅力，明辨是非的能力，積極向上的精神等核心素養(yǎng).

33積極開展物理探究實(shí)驗(yàn)活動，增強(qiáng)學(xué)生的感知能力，培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)意識與科學(xué)能力

探究實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生投入到活動中去自己發(fā)現(xiàn)問題、積極開展探索、讓學(xué)生在質(zhì)疑探究過程中提高運(yùn)用知識解決問題的能力.在平時的教學(xué)中我們設(shè)計過很多創(chuàng)新性探究實(shí)驗(yàn)，如探究合力與分力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)，探究作用力與反作用力關(guān)系實(shí)驗(yàn)，探究彈性勢能的表達(dá)式，探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)等.通過學(xué)生之間的合作探究，不僅使他們相互啟發(fā)，相互彌補(bǔ)知識的缺陷，而且調(diào)動思維潛能，經(jīng)歷模型建構(gòu)、科學(xué)推論、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等活動，有效地培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和探究能力、推理能力及提取信息能力等.

案例3探究作用力與反作用力關(guān)系片斷.

（1）新課引入

教師通過電腦播放趙本山小品《賣拐》視頻，提出問題：小品中范偉的腳為什么麻了？引出作用力和反作用力概念.

學(xué)生舉例：男同學(xué)之間掰手腕，鼓掌，拔河比賽等，進(jìn)一步強(qiáng)化作用力和反作用力概念.

（2）實(shí)驗(yàn)探究

教師提供實(shí)驗(yàn)器材——彈簧秤兩把、橡皮筋兩根.

師：用什么實(shí)驗(yàn)來探究呢？需要什么器材？

生：彈簧測力計.

師：拿一個彈簧測力計，用手拉秤鉤，彈簧測力計讀數(shù)反映的是誰對誰的力？

生：手對彈簧測力計的拉力.

師：手對彈簧測力計的拉力可在彈簧測力計上顯示出來.請問，彈簧測力計對手有拉力嗎？如何表示出來？能否顯示力的大??？怎么辦？

生：將兩個彈簧測力計對拉.

師：如何使用及注意些什么？

生：調(diào)零，水平對拉，沿桿施加拉力，注意量程.

師：（4人一組）每組發(fā)彈簧測力計2把、橡皮筋1根，請學(xué)生自行實(shí)驗(yàn) .

探究1作用力和反作用力大小關(guān)系.

用手拉橡皮筋，體會感受兩只手受到的拉力大小.初步結(jié)論.

A彈簧測力計主動拉B彈簧測力計，B彈簧測力計主動拉A彈簧測力計，觀察兩彈簧秤讀數(shù)大小.（結(jié)論略）

探究2作用力和反作用力方向關(guān)系.

兩個彈簧測力計對拉，觀察拉力方向.

討論與實(shí)驗(yàn).

再次觀察兩個彈簧測力計水平對拉，豎直對拉，傾斜對拉，拉力方向關(guān)系.（結(jié)論略）

用一根彈簧測力計拉一個橡皮筋，觀察各自拉力方向.（結(jié)論略）

探究3作用力和反作用力還有其他什么特點(diǎn)？

作用力與反作用力哪個先？性質(zhì)一樣嗎？效果能抵消嗎？你還有什么辦法得出結(jié)論（可根據(jù)學(xué)生自己準(zhǔn)備的器材試驗(yàn)并得出結(jié)論）

探究科學(xué)，熱愛科學(xué)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是物理教學(xué)的目標(biāo).因此在教學(xué)中，教師要通過營造良好的氛圍，激發(fā)學(xué)生開展科學(xué)活動，發(fā)揮學(xué)生的主動性，選擇學(xué)生熟悉的，最感興趣的事物，經(jīng)過教師的精心設(shè)計，讓學(xué)生進(jìn)行動手操作、動腦思考，參與到探究科學(xué)的全過程，充分發(fā)揮學(xué)生的聰明才智，掌握科學(xué)概念、學(xué)會科學(xué)方法、形成科學(xué)意識、全面提高學(xué)生的科學(xué)能力.

4結(jié)束語

物理核心素養(yǎng)存在多種不同的培養(yǎng)方式，除了利用信息技術(shù)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計之外，還可以通過習(xí)題設(shè)計、課外活動、小組合作學(xué)習(xí)以及校本課程開發(fā)等多種方式進(jìn)行展開.相信不久的將來，信息技術(shù)一定可以被廣泛應(yīng)用于物理課程中，學(xué)生的核心素養(yǎng)也會得到大幅度的提升.

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