信息技術(shù)與物理教學(xué)深度融合模式的實踐與思考

[摘 ? 要]信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的有效融合模式應(yīng)基于常態(tài)課堂，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)活動的互聯(lián)、互動、互評。在物理課堂教學(xué)實踐中，根據(jù)學(xué)科特點、素養(yǎng)提升、走班選學(xué)等學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和發(fā)展需要而建立的新型教室，可實現(xiàn)教學(xué)的探究化、實驗化、信息化。通過學(xué)科教室內(nèi)各區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，可實現(xiàn)課上的即時交流、指導(dǎo)、反饋與評價。共建共享的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境能夠促生新的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，提高教育教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]融合;物理;信息技術(shù);學(xué)科教室;核心素養(yǎng)

隨著移動通信、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，教師手握粉筆在黑板前單向講授的傳統(tǒng)教學(xué)模式受到越來越多的挑戰(zhàn)。一方面，傳統(tǒng)課堂過于依賴口頭語言的描述和反復(fù)強調(diào)，而這種缺乏趣味性、單調(diào)沉悶的課堂現(xiàn)場已不能滿足當(dāng)代中學(xué)生的需求，并很容易使學(xué)生感到疲憊甚至厭倦。另一方面，教師的講授很難聯(lián)結(jié)多維度知識，不利于培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和創(chuàng)新意識，不利于學(xué)生對學(xué)科內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)。此外，教師在傳統(tǒng)教學(xué)中多從個人經(jīng)驗出發(fā)，教學(xué)活動的隨意性較大，無法形成有效的可以即時采集的動態(tài)數(shù)據(jù)資源，而正是這些數(shù)據(jù)“可以幫助教師選擇更適合學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)偏好”[1]。

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》明確指出：推進信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，實現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新，對于提高教育質(zhì)量、促進教育公平、構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會和人力資源強國具有重大意義。當(dāng)前，信息技術(shù)的更新與升級速度越來越快，探討并改變學(xué)校課堂教學(xué)模式以適應(yīng)新形式下學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，不僅是教師自身職業(yè)能力提升的追求，也是教育者的職責(zé)所在?；谶@樣的時代背景，很多學(xué)校對信息技術(shù)條件下各學(xué)科教學(xué)模式的改革進行了深入研究。

一、中學(xué)物理教學(xué)中信息技術(shù)應(yīng)用的誤區(qū)

中學(xué)物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，以實驗探究活動引領(lǐng)學(xué)生掌握物理規(guī)律是本學(xué)科知識學(xué)習(xí)的主要方式，而與之相關(guān)的學(xué)科文化、學(xué)史資料等多會貫穿其中。因此，研究者也多將物理實驗做為信息技術(shù)與課堂融合的突破點，目前已形成的課堂融合模式主要有以下兩種。

一是教師利用教室內(nèi)的一體機操作各種教學(xué)軟件輔助實驗教學(xué)。通過多媒體等信息技術(shù)可以投放教學(xué)過程中難以演示和觀察的實驗現(xiàn)象，有利于中學(xué)生形成直觀印象，幫助他們建立感性知識體系。如微觀世界中的分子運動、物體間相互作用時的微小形變、磁體和帶電體周圍“場”的分布情況等，都可以通過動畫演示、幻燈片等教學(xué)軟件來放大或顯示其模擬情景。而這樣的資源可在網(wǎng)絡(luò)上輕松下載，因此課件演示教學(xué)也是當(dāng)前物理課堂教學(xué)中信息技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的模式。甚至一些教師幾年下來積攢了相當(dāng)可觀的資源包，上課時只要打開電腦點擊課件，一節(jié)課的知識點就可以沿著課件提示輕松“搞定”，包括一些本需要分組進行的實驗探究活動，也多可借助相應(yīng)的仿真實驗或視頻來演示完成。但多媒體演示功能的濫用也讓課堂教學(xué)變成了快節(jié)奏的展示流水線，原本用于師生互動的時間被“節(jié)省”下來讓學(xué)生背誦結(jié)論或做練習(xí)。這種利用信息技術(shù)的方式使學(xué)生成為走馬觀花的“看客”，剝奪了學(xué)生參與問題探究的機會，對提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)極為不利。

二是師生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用平板電腦進行教與學(xué)。隨著信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合的不斷推進，很多學(xué)校建立了“平板教室”，師生各自手持平板電腦通過信息互動平臺展開教學(xué)活動。理論上，師生“手握智能終端，隨時隨地可獲得想要的解決方案”[2]，尤其是物理課堂教學(xué)的探究環(huán)節(jié)，可以互聯(lián)各種設(shè)計思路，有助于學(xué)生自主選擇合適的方案進行實驗探究活動。但是，深入“平板教室”聽課教研可發(fā)現(xiàn)，實際應(yīng)用與理論預(yù)期的效果有較大差距。主要表現(xiàn)為：師生間互聯(lián)互通不暢，交互效率低;交互平臺上的資源較少，教師主要利用平板電腦向?qū)W生推送大量練習(xí)題。造成這種情況的原因，一方面是有些學(xué)校平時并未真正將平板電腦的應(yīng)用融入課堂教學(xué)，而只是在教研活動或展示課中“表演”一下;另一方面則是教師沒有把平板等終端設(shè)備當(dāng)作信息技術(shù)與課堂融合的工具，而僅從功利的角度發(fā)揮其在提高學(xué)生應(yīng)試成績方面的功能，這使學(xué)生被迫從紙質(zhì)題海投入電子題海，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)。平板電腦功能的異化，與現(xiàn)存的一些教育評價方式有關(guān)，但也折射出教學(xué)改革中的重重阻礙。借助技術(shù)手段片面追求成績的教育，不僅與新時代的教育理念背道而馳，還容易澆滅學(xué)生基于信息化手段開展科學(xué)探究的熱情。

以上兩種模式顯然都沒有將學(xué)科教學(xué)與信息技術(shù)較好地融合，也可以說，以上信息技術(shù)的應(yīng)用并非必不可少的。而實際上，在物理實驗教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)是時代性的反映與要求，將現(xiàn)代教育技術(shù)與物理教學(xué)整合是物理課程發(fā)展的一種趨勢[3]。為此，筆者與學(xué)科組的一線物理教師們通過大量課堂實踐，特別是結(jié)合當(dāng)前基礎(chǔ)教育學(xué)校的教學(xué)條件和學(xué)生現(xiàn)狀，探索并逐漸形成了可操作、有實效的教學(xué)融合模式。需要注意的是，這里提到的模式，并不是一種固定套路，而是將其看成“一個既嚴(yán)格又靈活的工具”[4]，即堅持“教學(xué)有法，教無定法”的原則。

二、信息技術(shù)與物理教學(xué)深度融合的環(huán)境支持

為實現(xiàn)信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的深度融合，應(yīng)統(tǒng)籌安排教室位置、高速網(wǎng)絡(luò)覆蓋、課程資源、服務(wù)器及終端設(shè)備等。以筆者所在學(xué)校為例，原來的物理授課地點主要在教學(xué)樓各班的固定教室，實驗課則要到實驗樓的實驗室中進行，這也是當(dāng)前多數(shù)學(xué)校采用的教室布局方式。通常，學(xué)生在實驗樓完成實驗后需要馬上返回教室，與實驗相關(guān)的深入拓展研究也隨之中斷，實驗教學(xué)在來回奔波中不斷被弱化，用講實驗代替做實驗、背步驟、背結(jié)論的現(xiàn)象普遍存在，信息技術(shù)在這種境況下只能淪為簡單演示或投放習(xí)題的工具，而激發(fā)學(xué)生的學(xué)科興趣根本無從談起，更不能有效地培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力。要實現(xiàn)物理教學(xué)的探究化、實驗化、信息化，必須將實驗室、網(wǎng)絡(luò)教室等功能融入教室，打造有學(xué)科特點且適合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的學(xué)科教室。當(dāng)然，物理學(xué)科教室不是簡單的將兩室或多室合而為一，而是要充分考慮物理學(xué)科特點、素養(yǎng)提升、走班選學(xué)等學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和發(fā)展需要而建立新型教室。

目前，學(xué)校已經(jīng)形成的學(xué)科教室被規(guī)劃為五個區(qū)域，分別是合作探究區(qū)（含學(xué)生平板）、展示區(qū)（含黑板及電子演示板等）、器材區(qū)、互聯(lián)世界區(qū)、自主內(nèi)化區(qū)。其中合作探究區(qū)為日常上課區(qū)，學(xué)生采用小組圍坐的方式，水管、電源等設(shè)施通過搖臂系統(tǒng)吊裝在天花板上，學(xué)生的學(xué)習(xí)空間可以自由組合;器材區(qū)環(huán)繞在教室周圍，學(xué)生隨用隨取;互聯(lián)世界區(qū)通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與國內(nèi)外知名學(xué)校實驗室建立了共享聯(lián)系，便于適時直播或轉(zhuǎn)播有創(chuàng)意的實驗課程，同時此區(qū)域還是新技術(shù)的體驗或模擬區(qū)，可用來感受創(chuàng)新發(fā)明的影響和沖擊;自主內(nèi)化區(qū)與其余四個區(qū)分離，目的在于形成安靜的深入學(xué)習(xí)、自主提升的空間。以上各區(qū)域已實現(xiàn)高速無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，師生交互或與展示屏幕的人機交互都更加暢通，可實現(xiàn)課上即時交流、指導(dǎo)、反饋、評價等。通過劃分各功能區(qū)域，學(xué)生的學(xué)習(xí)有了重要的支持系統(tǒng)，拓展了學(xué)生的視野和思路[5]。當(dāng)然，打造學(xué)科教室要取得學(xué)校的配合，無論以傳統(tǒng)教室還是以實驗室為基礎(chǔ)進行改造，都要考慮學(xué)校管理、班級分布等現(xiàn)實問題。顯然，學(xué)科教室并不需要大建大造，主要涉及的是實驗器材位置的挪動、無線網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)。而從發(fā)展現(xiàn)狀來看，教師的基本信息化素養(yǎng)、學(xué)校信息化裝備的配置及學(xué)生的信息化設(shè)備擁有情況等因素在我國相當(dāng)多的地區(qū)已不再是阻礙信息技術(shù)與教育教學(xué)有效融合的首要問題[6]。

三、信息技術(shù)與物理教學(xué)深度融合的實踐模式

在學(xué)科教室環(huán)境支持下，信息技術(shù)與物理教學(xué)的深度融合還需要在課堂上通過一定的實踐模式才能實現(xiàn)?，F(xiàn)以滬科版物理教材中的“空氣的力量”一課為例，闡述其基本的課堂架構(gòu)。

1.課前研討。在課前研討時，教師首先要找到本課內(nèi)容與信息技術(shù)的融合點，如馬德堡半球?qū)嶒?、托里拆利實驗、大氣壓發(fā)現(xiàn)史、艙外航天服等;然后再根據(jù)內(nèi)容拓展的需要上傳學(xué)習(xí)資料以充實服務(wù)器的信息資源（要求刪除干擾信息，篩選精華內(nèi)容）;最后才是個人備課。

2.課堂探究。在引入環(huán)節(jié)通過演示生活中與氣壓有關(guān)的現(xiàn)象（如覆杯實驗、鐵皮罐被壓癟）提出問題：飄渺的空氣真的能產(chǎn)生力量嗎？接著，學(xué)生利用實驗器材進行探究，器材的提供要盡可能豐富，如吸盤式掛鉤、注射器（去針頭）、礦泉水瓶、紙杯、水、磁磚、皮搋子（即下水道疏通器）、小水桶等，都可以成為學(xué)生思考探究的支架。學(xué)生通過平板電腦能關(guān)聯(lián)的探究方案很多，既有網(wǎng)絡(luò)資源，也有其他小組隨時上傳的設(shè)計圖片，但多數(shù)學(xué)生并不滿足于此，而是希望另辟蹊徑，找到與眾不同的探究方式。器材的多樣化不僅增加了學(xué)生動手的機會，也激發(fā)了他們更多有創(chuàng)意的想法，并通過各組的展示充分體現(xiàn)出來，如有的小組用皮搋子“吸”在磁磚上，將其倒置后下面又掛住一桶水，然后把磁磚搭在兩個課桌之間，一只小小的疏通器將一桶水長時間地掛住了，這讓更多學(xué)生認(rèn)識到大氣壓的力量，并產(chǎn)生了強烈的探究興趣。

3.自主學(xué)習(xí)。馬德堡半球?qū)嶒灥膬?nèi)容，通過拓展補充可以形成比較詳實的史料資源，學(xué)生完全可以在信息平臺上自主完成學(xué)習(xí)。在組內(nèi)討論后，由各小組通過交互式大屏幕分享學(xué)習(xí)體驗，同時將他們搜集到的新的馬德堡半球?qū)嶒炠Y料上傳至云端共享，如有的小組分享了某實驗室用越野汽車?yán)_兩個半球的現(xiàn)場視頻。學(xué)生在驚嘆之余又進一步思考：大氣壓如此強大，人們又是怎樣測量它的？這一問題引領(lǐng)學(xué)生再次走進托里拆利的探索之旅，了解大氣壓強被測量和認(rèn)識的過程。這是一個充滿智慧、勇氣和冒險的真實故事，學(xué)生們被這段鮮活的科學(xué)史深深吸引，被其中科學(xué)家所表現(xiàn)出來的敢于面對事實、不屈從于權(quán)威的偉大精神所感染。在信息技術(shù)支持的強大的資源平臺上，將科學(xué)探究歷程的圖片、文字記錄等豐富的資料呈現(xiàn)出來，可讓學(xué)生猶如身臨其境。有的物理教師還借助這些詳實的史料知識，組織學(xué)生表演課堂情景劇來還原大氣壓強的發(fā)現(xiàn)史，在惟妙惟肖的角色扮演中，學(xué)生們的科學(xué)思想得到了沉淀和升華。這也是非常值得贊賞的做法。

4.知識應(yīng)用。在大氣壓知識的應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過推送我國航天員所穿的艙外航天服的相關(guān)資料，讓學(xué)生了解了宇航服各個部分的功能。還可以借助與航天院校的在線聯(lián)系，現(xiàn)場邀請專業(yè)人員即時解答學(xué)生的疑問，這些交流對話在解惑釋疑的同時，也增強了學(xué)生的民族自信心和國家認(rèn)同感，在潛移默化中提升了核心素養(yǎng)。

5.課堂總結(jié)。各小組總結(jié)形成本節(jié)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖或?qū)W習(xí)體會，可以在大屏幕上展示和共享，學(xué)生通過對比和交流，很容易發(fā)現(xiàn)自己的不足之處并可及時在線上進行彌補。

在無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的條件下，學(xué)生可以利用終端設(shè)備在任何時間和地點產(chǎn)生學(xué)習(xí)行為，加上物理學(xué)科教室全天對學(xué)生開放，那些學(xué)科興趣濃厚、學(xué)有余力的學(xué)生可以借助平臺資源進行更加主動、深入的學(xué)習(xí)，同時也在課堂上發(fā)揮了突出的引領(lǐng)作用，使實際的課堂教學(xué)過程因此而更加緊湊。由于學(xué)生有較多時間拓展知識視野，他們在課堂上有時會產(chǎn)生不同尋常的想法。如本課例中，有的學(xué)生在了解航天服知識時，也同時搜集了太空飛行、星際穿梭的內(nèi)容，因此在課堂上就拋出了這類問題，聽起來對課堂流程有所沖擊，但通過教學(xué)反饋來看，這些問題不僅沒有影響教學(xué)，反而通過教師的適當(dāng)引領(lǐng)，進一步增加了學(xué)生的學(xué)科興趣，激發(fā)了學(xué)生濃厚的求知欲和豐富的想象力。

任何技術(shù)都不能完全取代教育中“人”的作用。信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合的“深度”取決于教育者對信息技術(shù)應(yīng)用的態(tài)度與程度。研究表明，提升教師信息技術(shù)與課程整合能力的有效方式是讓教師有機會在真實的教室面對真實的學(xué)習(xí)者，進行課堂教學(xué)實踐體驗[7]。從已經(jīng)開展的融合教學(xué)來看，共建共享的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境催生了新的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，提高了教育教學(xué)質(zhì)量;課堂煥發(fā)出生命活力，學(xué)生思維活躍，學(xué)習(xí)熱情高漲;學(xué)生樂于動手、創(chuàng)新，樂于搜集、處理信息，學(xué)生主動獲取知識、應(yīng)用知識，促進了能力的提升，發(fā)展了核心素養(yǎng)[8]。

總之，教育者應(yīng)審慎看待日新月異的技術(shù)對教育的復(fù)雜影響，既不能面對發(fā)展良機袖手旁觀，也不能濫用技術(shù)誤人子弟，必須深入教學(xué)實踐，親身經(jīng)歷、總結(jié)、反思課堂教學(xué)中的問題，才能逐漸摸索出真正適合學(xué)生成長的教育。

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（責(zé)任編輯 ? 郭向和）