信息技術(shù)與中學(xué)物理教學(xué)深度融合的研究

● 引言

在中學(xué)物理教學(xué)中，物理現(xiàn)象的解釋、物理模型的建立、物理概念的理解、物理規(guī)律的應(yīng)用、物理情景的想象、物理過程的分析以及物理實(shí)驗(yàn)的操作等都有相當(dāng)?shù)碾y度。[1]物理教學(xué)的障礙需要探索信息技術(shù)支撐的教學(xué)新方法來突破，需要探索信息技術(shù)與中學(xué)物理課程教學(xué)實(shí)踐的深度融合?！俺缘粑锢怼笔且粋€(gè)專注于基礎(chǔ)教育物理學(xué)科學(xué)習(xí)的智慧學(xué)習(xí)平臺，提供了初中物理八、九年級所有課程，每個(gè)課程由任務(wù)單、微視頻、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)工具和習(xí)題構(gòu)成，支持學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，為教師提供發(fā)布優(yōu)質(zhì)課程的在線平臺，教師可以新建自己的課程并發(fā)布給班級的學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、作業(yè)等任務(wù)的布置，能夠?qū)Y源和學(xué)生進(jìn)行管理，能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行全面的掌握，及時(shí)調(diào)整課堂上的教學(xué)計(jì)劃。因此，筆者以“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺為技術(shù)支撐，探索物理課程教學(xué)要素與信息技術(shù)之間的相互滲透和深度融合。

● 現(xiàn)狀分析

目前，我國信息技術(shù)與中學(xué)物理課程教學(xué)整合/融合的研究內(nèi)容主要集中在信息技術(shù)與物理教學(xué)的理論探討方面，而進(jìn)行課程整合，并且應(yīng)用案例進(jìn)行分析、技術(shù)資源開發(fā)的實(shí)踐研究較少，因此，很有必要開展信息技術(shù)與中學(xué)物理教學(xué)深度融合的研究。

● 概念解析

蘇辛認(rèn)為“信息技術(shù)應(yīng)該在內(nèi)涵層面深刻而有機(jī)地作用于教育觀念更新、教育體制改革和人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新以及教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的變化……絕不僅僅只有工具或手段的意義”。[2]也就是說，要在教育教學(xué)的方方面面看信息技術(shù)與物理教學(xué)的融合。例如，在教育觀念方面，信息技術(shù)不僅僅要幫助教師突破教學(xué)難點(diǎn)，更應(yīng)將技術(shù)滲透到教與學(xué)的各環(huán)節(jié)，為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與探究提供服務(wù);在人才培養(yǎng)模式方面，整合生活、科技、教材內(nèi)容，以探究模式為核心，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)等;在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方面，不再只是文本、PPT等演示文稿，而是以視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、全息顯示等創(chuàng)建生動(dòng)的情境;在教學(xué)方法方面，以參觀體驗(yàn)、交流討論、實(shí)驗(yàn)探究等方法取代傳統(tǒng)教學(xué)中的講授法。

從詞源本意來理解，“深度融合”可以看作“融合”和“深度”的結(jié)合。從學(xué)科教學(xué)角度來看，筆者認(rèn)為，“深度融合”需要營造信息化教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)新教與學(xué)方式，提供優(yōu)質(zhì)高效的教學(xué)資源。其中，營造信息化教學(xué)環(huán)境指能夠支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境，才能達(dá)到“深度”的標(biāo)準(zhǔn)，即學(xué)生不僅學(xué)會(huì)物理學(xué)的基礎(chǔ)知識和方法還能親自經(jīng)歷科學(xué)探究過程，親身體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)、輕松愉快地學(xué)習(xí)，用創(chuàng)新思維解決問題。

案例設(shè)計(jì)

《電功率》教學(xué)設(shè)計(jì)

《電功率》是在學(xué)習(xí)了歐姆定律的基礎(chǔ)上，把對電學(xué)的研究拓展到電能、電功率和電熱，它是初中物理電學(xué)金字塔結(jié)構(gòu)中的最上層部分。本章有兩大特點(diǎn)，一是綜合性強(qiáng)，不僅要綜合運(yùn)用前面的歐姆定律、串并聯(lián)知識，而且新概念多，公式多，計(jì)算量大，還涉及到了一些力學(xué)問題;二是與生活實(shí)際聯(lián)系比較緊密，幾乎每節(jié)課都是從實(shí)際問題引入新課，講了知識后又應(yīng)用所學(xué)知識去解決實(shí)際問題。因此本章是初中物理的重點(diǎn)之一。傳統(tǒng)教學(xué)思路是通過與速度類比的方法發(fā)現(xiàn)電功率的物理意義，也就是描述電流做功的快慢。然后講解公式、單位，再通過生活實(shí)例發(fā)現(xiàn)額定功率和額定電壓、實(shí)際功率和實(shí)際電壓。整個(gè)過程雖然看似沒有問題，但卻缺少了一個(gè)核心環(huán)節(jié)，即為什么要有電功率？電功率能做什么？新課標(biāo)的理念是：物理來源于生活，又服務(wù)于生活。生活中的電功率到處都是，家里的各種用電器，都標(biāo)有自己的電功率，如果想計(jì)算家中的電費(fèi)，也需要知道所有的電功率。從這個(gè)角度出發(fā)，筆者的教學(xué)思路是：通過生活應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么要有電功率，并不斷驗(yàn)證自己的猜想，反向構(gòu)建知識體系。圍繞這個(gè)思路，理想的狀態(tài)是需要一間大房子，里面有各種各樣的用電器，然后學(xué)生可以隨意操作，觀看電能表，了解消耗的電能。但在常規(guī)教學(xué)條件下受到時(shí)間和場地的限制，這基本不可能實(shí)現(xiàn)。而“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺具備三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)工具，能完全模擬真實(shí)生活房間，包含學(xué)生日常生活中的所有用電器，直觀演示可交互，學(xué)生在手機(jī)上就可以輕松做實(shí)驗(yàn)。

1.教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：理解電功率的物理意義;知道電功率的定義、公式、單位;理解用電器的額定功率。

過程與方法目標(biāo)：利用控制變量的方法研究電流做功快慢的影響因素。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：理論聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)識物理知識的實(shí)用價(jià)值。

2.教學(xué)重難點(diǎn)

正確計(jì)算電功率和用電器的額定功率;理解電功率與電功的區(qū)別和聯(lián)系。

3.教學(xué)策略

以學(xué)生為中心，基于“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺，運(yùn)用演示法、觀察法、討論法等，使學(xué)生在自主、合作、探究的氛圍中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

4.教學(xué)過程

（1）課前復(fù)習(xí)鞏固，奠定基礎(chǔ)

教師活動(dòng)：利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺，在課前為學(xué)生推送學(xué)習(xí)資料包，復(fù)習(xí)電功電能部分知識。

學(xué)生活動(dòng)：利用吃掉物理平臺，觀看電功率電腦的微課教學(xué)視頻，學(xué)習(xí)基本知識。

設(shè)計(jì)意圖：利用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，在課前提供學(xué)習(xí)資料，學(xué)生觀看視頻為本節(jié)課奠定知識基礎(chǔ)。

支撐條件：教師在課前通過“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺發(fā)布課前任務(wù)。

學(xué)習(xí)成果：掌握了電功電能部分的基礎(chǔ)知識，并對后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

（2）課上任務(wù)導(dǎo)學(xué)，自主探究

教師活動(dòng)：為學(xué)生提供任務(wù)單、微課、三維工具等資源，借助電子書包環(huán)境，為學(xué)生提供可以自主探究、動(dòng)手操作的平臺。

學(xué)生活動(dòng)：在任務(wù)單的引導(dǎo)下，逐步構(gòu)建，自主梳理總結(jié)掌握知識。

設(shè)計(jì)意圖：為學(xué)生提供多種路徑，讓學(xué)生能夠選擇適合自己的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，如有的學(xué)生未能夠利用工具探究完成任務(wù)，也可以利用教師提供的微課進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)、分層教學(xué);利用所掌握的知識，借助電子書包和“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生可以無數(shù)次更改與嘗試，在探索中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

支撐條件：教師利用電子書包推送活動(dòng)主題，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺操作家庭用電器工具，突出“物理來源于生活，又服務(wù)于生活”這一新課標(biāo)理念;利用電子白板呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和思考。

學(xué)習(xí)成果：學(xué)生通過“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺操作家庭用電器學(xué)習(xí)工具，得出微波爐、電磁爐、電炒鍋三個(gè)用電器消耗電能的排序，并總結(jié)通用方法，寫出各個(gè)用電器電表示數(shù)變化與區(qū)別并填寫任務(wù)單。

（3）課后微課習(xí)題，強(qiáng)化所學(xué)

教師活動(dòng)：課后利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺為學(xué)生布置作業(yè)習(xí)題，鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)踐應(yīng)用，進(jìn)一步鞏固提升，同時(shí)在不同的題目中提出一題多解的要求，提供本節(jié)課的微課教學(xué)視頻，并在平臺上及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)和鼓勵(lì)。

學(xué)生活動(dòng)：利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺，完成教師布置的作業(yè)習(xí)題，自測本節(jié)課學(xué)習(xí)情況。如果有未掌握的部分，還可以反復(fù)觀看微課進(jìn)行補(bǔ)救學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：通過布置習(xí)題，幫助學(xué)生梳理知識體系，鞏固知識，提升思維層次，進(jìn)一步對學(xué)習(xí)進(jìn)行鞏固和內(nèi)化。

支撐條件：利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺鞏固所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生利用學(xué)習(xí)平臺對學(xué)習(xí)伙伴的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)，并表達(dá)自己的觀點(diǎn)，相互溝通。

學(xué)習(xí)成果：自主學(xué)習(xí)培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的主動(dòng)性;對問題進(jìn)行多角度的求解發(fā)散了學(xué)生階梯思維以及對問題的深度思考。

5.教學(xué)評價(jià)

本節(jié)課利用“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對考試結(jié)果進(jìn)行多維度的分析，既有針對全體學(xué)生的，也有針對某個(gè)班級的，還有針對學(xué)生個(gè)體的，這樣的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對教學(xué)更具指導(dǎo)意義。

智慧反思

在本案例中，教師在學(xué)習(xí)者對電功率的理解過程中，運(yùn)用反向思維，使學(xué)生有意識地將現(xiàn)實(shí)問題與物理知識相聯(lián)系，用物理的方法思考問題，提升學(xué)習(xí)者綜合運(yùn)用的能力，并在實(shí)踐中鞏固。“吃掉物理”智慧學(xué)習(xí)平臺完全模擬真實(shí)房間，所有用電器功率計(jì)算原理和真實(shí)生活一模一樣，可以任意操作不同的用電器，使其工作并觀察消耗電能，也可以像玩游戲一樣，加快時(shí)間進(jìn)度，更專注于知識探究。調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，實(shí)現(xiàn)了思維的智慧發(fā)展。

同時(shí)，該案例為學(xué)生提供多種路徑，讓學(xué)生能夠選擇適合自己的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)、分層教學(xué)。學(xué)習(xí)者通過在實(shí)踐操作中探究學(xué)習(xí)，在任務(wù)單的引導(dǎo)下，逐步構(gòu)建，自主梳理總結(jié)掌握知識。教師作為課堂的主導(dǎo)，借助信息技術(shù)給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，利用交互工具及時(shí)給予學(xué)生個(gè)性化指導(dǎo)，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)狀態(tài)、階段性學(xué)習(xí)成果進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)幫助學(xué)生更加順利地進(jìn)行智慧學(xué)習(xí)，更有效地經(jīng)歷思維的發(fā)現(xiàn)、構(gòu)想和歸納。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹林.信息技術(shù)與初中物理課堂教學(xué)的深度融合[J].中學(xué)物理，2017，35（20）：61-62.

[2]吳向東.宏大視野下對“深度融合”的審視——以小學(xué)科學(xué)課程的重構(gòu)為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（09）：28-33.

作者簡介：范佳榮（1996—），女，河北承德人，東北師范大學(xué)在讀碩士，研究方向?yàn)橹腔蹖W(xué)習(xí)環(huán)境。