在線(xiàn)教學(xué)環(huán)境下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

唐建華

(蘇州陽(yáng)山實(shí)驗(yàn)中學(xué),江蘇 蘇州 215150)

1 問(wèn)題提出

2020年初新型冠狀病毒肆虐武漢,席卷全國(guó)．全國(guó)上下包括學(xué)校停止了一切集體活動(dòng),教育部及時(shí)提出“停課不停教,停課不停學(xué)”．此背景下,教師必須轉(zhuǎn)型,由原來(lái)擅長(zhǎng)于面對(duì)面教學(xué)變成網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)教學(xué)．在線(xiàn)教學(xué)或稱(chēng)在線(xiàn)學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教育,就是教師利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué),學(xué)生利用電腦、移動(dòng)智能終端進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程．

教師短時(shí)間由擅長(zhǎng)面對(duì)面授課變成擅長(zhǎng)在線(xiàn)授課,技術(shù)就是一道壁壘．所以大眾化、容易學(xué)習(xí)的在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)就是教師最好的選擇,如騰訊的“騰訊課堂”、“騰訊會(huì)議”,阿里巴巴釘釘?shù)摹鞍嗉?jí)直播授課”、“視頻會(huì)議授課”．它們直播時(shí)都支持學(xué)生“連麥”互動(dòng)和討論區(qū)互動(dòng),釘釘?shù)闹辈ソY(jié)束支持“直播回放”功能．它們都支持作業(yè)的“在線(xiàn)提交”、“在線(xiàn)批閱”．筆者運(yùn)用的是釘釘平臺(tái),使用時(shí)先建立班級(jí)群,然后讓學(xué)生家長(zhǎng)加入,和學(xué)生約定在線(xiàn)上課時(shí)間,上課紀(jì)律．這樣教師就有精力集中在上課內(nèi)容上,進(jìn)行精心的在線(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)．

但物理教學(xué)有其特殊性,尤其是初中物理,學(xué)習(xí)過(guò)程基本是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上．實(shí)驗(yàn)不僅是物理教學(xué)的重要手段,也是物理教學(xué)的重要內(nèi)容．在線(xiàn)教學(xué)由于時(shí)空限制,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)就無(wú)法實(shí)施,那么初中物理在線(xiàn)教學(xué)如何突破這個(gè)難題,筆者結(jié)合自身多年來(lái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和實(shí)施在線(xiàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)談幾點(diǎn)做法．

2 在線(xiàn)教學(xué)環(huán)境下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的做法

2.1 利用瓶瓶罐罐做演示實(shí)驗(yàn)移動(dòng)直播教學(xué)

蘇州大學(xué)老前輩朱正元教授早就提出“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器,拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”,用學(xué)生熟悉的物品做實(shí)驗(yàn),能激發(fā)興趣．教師在沒(méi)有學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材室中的現(xiàn)成器材,那就需要利用家中的、野外的“瓶瓶罐罐”充當(dāng)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)用手機(jī)移動(dòng)直播教學(xué)．教師實(shí)驗(yàn)直播能激起學(xué)生濃烈的興趣,存在交互作用,真實(shí)感、現(xiàn)場(chǎng)感很強(qiáng)烈．所以筆者用手機(jī)中的釘釘進(jìn)行移動(dòng)直播,學(xué)生用“連麥”和討論參與直播教學(xué)．下面是一個(gè)直播片段:

筆者在講授“物質(zhì)的密度”時(shí),利用家中的電子秤、玻璃碗、注射器、油、水、在家里進(jìn)行直播．先介紹實(shí)驗(yàn)“器材”介紹電子秤的“去皮”功能,將玻璃碗放在電子秤上看到示數(shù),按下“去皮”鍵,示數(shù)變?yōu)?．然后一邊提出問(wèn)題一邊實(shí)驗(yàn),提出的系列問(wèn)題是:用注射器取10 mL水裝進(jìn)碗里,電子秤會(huì)顯示多少g?再裝10 mL又顯示多少g?重復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)水質(zhì)量和體積均變大,但什么不變?再用食用油實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?通過(guò)注射器刻度可以累計(jì)碗里水的體積,利用電子秤的“去皮”功能直接讀出水的質(zhì)量．學(xué)生很快得到碗里“水質(zhì)量越大,體積越大,且兩者成正比”的結(jié)論．再用食用油對(duì)比得出:水和油的質(zhì)量與體積的比值不同,以此說(shuō)明這個(gè)比值可能和物質(zhì)種類(lèi)有關(guān),最終引入密度概念．利用直播的形式給學(xué)生呈現(xiàn),學(xué)生積極性很高,有的學(xué)生在教師直播時(shí)留言說(shuō),“有點(diǎn)像‘野外求生’節(jié)目”,有的說(shuō),“網(wǎng)紅老師”等．筆者直播器材如圖1所示.

圖1

2.2 用仿真軟件完成教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)

仿真實(shí)驗(yàn)是利用程序的運(yùn)算來(lái)模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,其運(yùn)算時(shí)要運(yùn)用很多參數(shù),根據(jù)物理規(guī)律運(yùn)算出結(jié)果,然后直觀呈現(xiàn)出來(lái)．一般的物理實(shí)驗(yàn)仿真程序?yàn)榱藴p小計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量,采用的是分模塊進(jìn)行．基本都有力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等模塊,實(shí)驗(yàn)時(shí)只要選好對(duì)應(yīng)模塊就可以進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)室”自主實(shí)驗(yàn)．

筆者選用的是NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱(chēng)NB)在線(xiàn)軟件．打開(kāi)軟件選擇某一模塊,如初中力學(xué)模塊進(jìn)入,窗口右側(cè)工具欄中列出所有初中力學(xué)全部器材,感覺(jué)就像進(jìn)入學(xué)校實(shí)驗(yàn)室．然后點(diǎn)擊窗口右側(cè)的器材,窗口中央的實(shí)驗(yàn)桌上就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的器材．在實(shí)驗(yàn)桌上要合理布局器材,擺放時(shí)盡量輕拿輕放,否則器材會(huì)被撞飛,非常符合真實(shí)場(chǎng)景．NB支持實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì),鼠標(biāo)拖拉建立表格,只要在表頭選項(xiàng)框中選擇適當(dāng)內(nèi)容就填好表頭,其選項(xiàng)框里已包括各種物理量及單位．同時(shí)NB支持從表格快速畫(huà)出函數(shù)圖像,不僅有真實(shí)感,而且方便、智能．

如筆者在線(xiàn)講授測(cè)量石塊密度,與學(xué)生一起理清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理后,筆者在實(shí)驗(yàn)桌上依次擺放了:小石塊、裝有30 mL水的量筒、天平、砝碼盒、細(xì)繩．然后再與學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄等問(wèn)題,再用天平測(cè)出石塊質(zhì)量,然后用細(xì)繩系住石塊,放入量筒測(cè)出體積．整個(gè)過(guò)程包括天平游碼歸零、調(diào)節(jié)平衡螺母、增減砝碼、移動(dòng)游碼、器材整理等細(xì)節(jié)問(wèn)題．整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生高度參與,然后筆者暫停直播10 min,讓每個(gè)學(xué)生親自體驗(yàn)用NB測(cè)量石塊密度,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后截圖提交作業(yè)發(fā)給教師．這樣學(xué)生通過(guò)類(lèi)似打游戲的方式完成學(xué)生實(shí)驗(yàn),學(xué)生積極性非常高,完成快的學(xué)生把虛擬實(shí)驗(yàn)室里的金屬球密度也測(cè)量了,很有成就感,發(fā)現(xiàn)這些處于信息時(shí)代的學(xué)生虛擬操作實(shí)驗(yàn)比教師都快多了．學(xué)生實(shí)驗(yàn)界面如圖2所示.

圖2

2.3 Flash動(dòng)畫(huà)、實(shí)驗(yàn)視頻等有效推送

學(xué)生接觸的Flash開(kāi)發(fā)的游戲比較多,而接觸Flash開(kāi)發(fā)的模擬實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)則比較少,一般都是傳統(tǒng)課堂上教師播放的,很少有機(jī)會(huì)給學(xué)生交互體驗(yàn)．所以在線(xiàn)教學(xué)環(huán)境下,教師應(yīng)該將這些模擬實(shí)驗(yàn)的Flash動(dòng)畫(huà)通過(guò)學(xué)習(xí)群有序的推送給學(xué)生,學(xué)生在家像玩游戲一樣模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程,理解知識(shí)．

實(shí)驗(yàn)視頻包括教師電腦已有的實(shí)驗(yàn)視頻,還有就是網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)驗(yàn)視頻．但這些視頻的共性是缺少交互,如果把實(shí)驗(yàn)視頻直接給學(xué)生看,學(xué)生對(duì)其缺少興趣,缺少對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)先思考,沒(méi)有充分調(diào)起學(xué)生已有前概念,看完視頻后也就沒(méi)有形成強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突．往往是看完實(shí)驗(yàn)后處于“知其然,不知其所以然”的狀態(tài),對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí),本質(zhì)是學(xué)生看實(shí)驗(yàn)視頻之前,缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思考過(guò)程．

所以筆者在線(xiàn)教學(xué)時(shí),對(duì)于自己電腦上的實(shí)驗(yàn)視頻,直接利用直播平臺(tái)上的“共享屏幕”功能讓學(xué)生同步觀看(一定要開(kāi)啟聲音設(shè)置中的“揚(yáng)聲器”,否則學(xué)生聽(tīng)不到老師播放的視頻聲音)．但播放時(shí),通過(guò)合理暫停吊起學(xué)生的求知“胃口”,然后提出“為什么這么做?可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?實(shí)驗(yàn)順序能否改變?能否有替代實(shí)驗(yàn)?”等問(wèn)題,充分調(diào)起學(xué)生前概念,通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論,促進(jìn)學(xué)生深度思考．

網(wǎng)絡(luò)上實(shí)驗(yàn)視頻資源非常豐富,但魚(yú)目混珠．教師就要進(jìn)行精細(xì)的篩選,選擇合適的資源,如“優(yōu)酷”、“騰訊視頻”上的資源很豐富,但有廣告和其它鏈接,不太適合給學(xué)生．筆者選擇的是“中國(guó)微課網(wǎng)”上的資源,上面有許多實(shí)驗(yàn)視頻,這個(gè)非常適合學(xué)生觀看．筆者采用的是“任務(wù)單+二維碼” 的形式發(fā)給學(xué)生,任務(wù)單上列出看視頻要思考的系列問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題去看實(shí)驗(yàn)視頻,為了能看到視頻,就要掃描二維碼,二維碼是由該視頻網(wǎng)站的網(wǎng)址文本通過(guò)二維碼生成器生成的．[1]筆者應(yīng)用的一個(gè)案例如圖3所示.

圖3

2.4 布置學(xué)生家庭實(shí)驗(yàn)并拍攝上傳作業(yè)

學(xué)校教學(xué)中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)是在教師提供的固定實(shí)驗(yàn)器材下進(jìn)行,部分學(xué)困生是“模仿”別人實(shí)驗(yàn),部分優(yōu)秀生又沒(méi)有發(fā)揮的空間．而學(xué)生在家中在線(xiàn)學(xué)習(xí),比學(xué)校學(xué)習(xí)有更加靈活的空間和時(shí)間支配．在實(shí)驗(yàn)方面,家中的所有物品包括玩具、餐具等都可以作為實(shí)驗(yàn)器材,尤其是力學(xué)方面,但電學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)方面相對(duì)要少一些,可以建議學(xué)生網(wǎng)購(gòu)一些現(xiàn)成的電學(xué)實(shí)驗(yàn)盒、光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒.這樣學(xué)生在家都可以打造專(zhuān)屬自己的物理實(shí)驗(yàn)室．

對(duì)于學(xué)生已經(jīng)在線(xiàn)學(xué)習(xí)的探究實(shí)驗(yàn),如教師直播的或者用虛擬仿真軟件完成的探究實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生下線(xiàn)后,選擇家中的器材驗(yàn)證一下,發(fā)圖片、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、視頻等給教師,若在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)“有悖”于所學(xué)知識(shí)的“怪現(xiàn)象”,也可以作為第2天大家一起在線(xiàn)深度學(xué)習(xí)的資源．

對(duì)于測(cè)量型的實(shí)驗(yàn),學(xué)生往往家中缺少相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)測(cè)量工具,那就要讓學(xué)生運(yùn)用轉(zhuǎn)化的思想,根據(jù)待測(cè)物理量所產(chǎn)生的一些容易觀察的現(xiàn)象來(lái)間接測(cè)量． 以下是筆者讓學(xué)生學(xué)完密度的測(cè)量,讓學(xué)生在家選擇器材測(cè)量密度．如圖4所示是測(cè)量食用油的密度,使用了體重秤和等體積的水．如圖5所示是測(cè)量有機(jī)玻璃的密度,使用了電子秤測(cè)量質(zhì)量，注射器和水測(cè)量體積．

圖4

圖5

3 總結(jié)

教師在線(xiàn)教學(xué)前,要進(jìn)行充分的在線(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì),尤其是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)．能在家中做的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)直播的方式和學(xué)生邊互動(dòng)邊演示,不能做的實(shí)驗(yàn)可以借助于在線(xiàn)仿真軟件完成虛擬實(shí)驗(yàn),也要將已有的Flash動(dòng)畫(huà)、實(shí)驗(yàn)視頻以問(wèn)題導(dǎo)向的形式推送給學(xué)生,最后一定要利用好學(xué)生在家的廣闊舞臺(tái)給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)．