來路與進(jìn)路：5G時代物理實驗教學(xué)新樣態(tài)*

郭 慶 喬翠蘭

(華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢 430079)

隨著各行各業(yè)對移動數(shù)據(jù)需求的爆發(fā)式增長，亟需發(fā)展新一代移動通信技術(shù).5G即第五代移動通信技術(shù)，具有大容量、高速率、低延遲、低成本、低功耗等優(yōu)勢[1]，5G的全面應(yīng)用將推動國防、醫(yī)療、制造等領(lǐng)域“越階式”發(fā)展，是充滿戰(zhàn)略意義的技術(shù)革命.在教育領(lǐng)域，囊括移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+”教育是近幾年研究熱點[2].5G時代將為“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的多元技術(shù)融合提供底層核心技術(shù)支撐，促使移動互聯(lián)走向萬物互聯(lián)[3].具體到學(xué)科領(lǐng)域，以實驗為基礎(chǔ)的物理學(xué)與5G技術(shù)有著更加豐富適切的結(jié)合點，本文將回顧近年來技術(shù)發(fā)展與教學(xué)實踐，理性審思5G時代物理實驗教學(xué)新樣態(tài)，為物理教師提供前瞻性思考.

1 5G時代“多模態(tài)”物理實驗教學(xué)范式與資源

技術(shù)變革促進(jìn)教學(xué)資源的更新?lián)Q代，進(jìn)而深刻影響物理實驗教學(xué)范式轉(zhuǎn)型.探析物理實驗教學(xué)發(fā)展史，主要經(jīng)歷了真實器材的“實體教學(xué)范式”、計算機(jī)輔助的“多媒體教學(xué)范式”、模擬操作的“虛擬現(xiàn)實教學(xué)范式”.5G時代，物理實驗教學(xué)資源在底層通信技術(shù)奠基下，將實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、高密度整合、高速率傳輸，學(xué)生將通過視覺、聽覺等感官，與人、機(jī)器、物件等外部環(huán)境進(jìn)行多模態(tài)交互[4].物理實驗教學(xué)將邁入“多模態(tài)范式”，其教學(xué)資源涵蓋以下方面.

1.1 多媒體資源

隨著信息技術(shù)與物理教學(xué)的深度融合，綜合利用多媒體資源成為物理實驗教學(xué)首選.首先，在多媒體處理技術(shù)與投影技術(shù)支持下，教師普遍借助PPT課件實現(xiàn)符號、語言、文字、聲音、圖形、圖像、視頻等多種媒體元素的重組，將復(fù)雜的物理實驗動態(tài)呈現(xiàn)給學(xué)生.其次，借助計算機(jī)的運(yùn)算優(yōu)勢，實驗教學(xué)越來越傾向數(shù)據(jù)的可視化處理，如驗證牛頓第二定律、測量自由落體加速度、伏安法測電動勢與內(nèi)阻等實驗，均可利用Excel實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化分析.第三，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，諸如光電門、頻閃照相、壓力傳感器、電磁傳感器等在實驗教學(xué)中大放異彩，結(jié)合數(shù)據(jù)采集器、可視化軟件使得實驗更加精準(zhǔn)直觀.整體來說，多媒體資源是一種較為簡單的多模態(tài)資源，從二維到三維，從靜態(tài)到動態(tài)實現(xiàn)知識點的輸出，能調(diào)動學(xué)生的視覺和聽覺，與教師、環(huán)境進(jìn)行認(rèn)知交互，但還缺乏深度.

1.2 微課與慕課資源

微課是指運(yùn)用信息技術(shù)，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化教學(xué)資源，主要以流媒體形式簡短且完整地呈現(xiàn)某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié).慕課是指大規(guī)模開放在線課程，以突破時空界限為理念，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)課程資源開放共享.目前，諸多官方與自媒體微課、慕課資源平臺如雨后春筍般迅速發(fā)展起來.5G時代物理實驗教學(xué)微課與慕課將具有以下特征：

(1)平臺建設(shè)將以校為單位，打造校本資源平臺，并以開源姿態(tài)促進(jìn)高質(zhì)量資源建設(shè).

(2)更多、更高質(zhì)量的素材將使微課與慕課開發(fā)走上多模態(tài)道路.

(3)微課與慕課的廣泛使用將為物理實驗教學(xué)帶來模式上的創(chuàng)新，以翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合式教學(xué)為主要形式的實驗教學(xué)將得到廣泛實施.

1.3 虛擬現(xiàn)實資源

虛擬現(xiàn)實是以計算機(jī)技術(shù)為核心建構(gòu)的真實或接近真實的數(shù)字化環(huán)境，學(xué)生借助相關(guān)裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進(jìn)行多模態(tài)交互，獲得身臨其境的感受[5].虛擬現(xiàn)實技術(shù)與物理實驗整合主要包括三維數(shù)字環(huán)境交互的桌面式、沉浸式VR技術(shù)，以及真實世界與虛擬對象融合的增強(qiáng)式AR技術(shù).在4G時代，物理實驗教學(xué)已有一些基于虛擬現(xiàn)實的實踐，如弗吉尼亞理工大學(xué)開發(fā)了力學(xué)實驗的AR引擎[6]，清華附中與清華同方公司合作開發(fā)了中學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室[7]；北京師范大學(xué)蔡蘇團(tuán)隊開發(fā)了基于AR的凸透鏡成像(圖1)、磁場可視化等實驗(圖2)[6]，并成立“VR/AR+教育實驗室”.上述實踐經(jīng)量化研究證實，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的物理實驗教學(xué)質(zhì)量更佳，然而由于4G時代平均網(wǎng)絡(luò)延遲達(dá)不到人體視覺感知延遲標(biāo)準(zhǔn)，大部分虛擬現(xiàn)實資源僅停留在鼠標(biāo)點擊的“桌面式”階段，難以帶來身臨其境的沉浸感，且數(shù)據(jù)傳輸速率緩慢使得虛擬現(xiàn)實資源無法普及.5G時代將為虛擬現(xiàn)實物理實驗帶來以下變革：

(1)高速率、低延遲的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將使虛擬現(xiàn)實資源向著沉浸式、增強(qiáng)式發(fā)展.

(2)萬物互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)一方面使虛擬現(xiàn)實資源更易開發(fā)，另一方面將促使虛擬現(xiàn)實物理實驗教學(xué)大規(guī)模普及.

圖1 基于AR的凸透鏡成像實驗

圖2 基于AR的磁場可視化實驗

1.4 科學(xué)大數(shù)據(jù)資源

大數(shù)據(jù)時代，各種科學(xué)儀器或觀測設(shè)備產(chǎn)生海量科學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)成數(shù)據(jù)密集型環(huán)境，數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)成為科學(xué)研究第四范式.科學(xué)數(shù)據(jù)的本質(zhì)是一種信息資源，具有廣泛開發(fā)價值和強(qiáng)烈目標(biāo)導(dǎo)向，在不同用戶群體中體現(xiàn)不同應(yīng)用價值，實驗教育也不例外.國外各科研機(jī)構(gòu)、科學(xué)組織在“井噴式”數(shù)據(jù)增長背景下，意識到科學(xué)數(shù)據(jù)的教育價值，建設(shè)諸多大數(shù)據(jù)實驗教育平臺，開發(fā)高質(zhì)量數(shù)據(jù)實驗課程.如費米實驗室基于其粒子加速器真實數(shù)據(jù)設(shè)計了“計算頂夸克質(zhì)量”、基于斯隆巡天數(shù)據(jù)進(jìn)行“宇宙探索”[8]、歐洲核子研究中心基于大型強(qiáng)子對撞機(jī)數(shù)據(jù)設(shè)計了“粒子在磁場中的運(yùn)動”等實驗.國內(nèi)華中師范大學(xué)與中科院國家天文臺等機(jī)構(gòu)合作，推進(jìn)“萬維望遠(yuǎn)鏡WWT”(集成全波段世界著名天文望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù))進(jìn)入中小學(xué)課堂，設(shè)計宇宙漫游微課、開發(fā)數(shù)據(jù)實驗課程、建設(shè)互動式數(shù)字天象廳等，學(xué)生通過WWT平臺調(diào)用真實科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行多模態(tài)人機(jī)交互式實驗探索.限于4G時代網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，大數(shù)據(jù)平臺難以普及，5G時代不僅會促進(jìn)科學(xué)大數(shù)據(jù)與物理實驗教學(xué)整合的扁平化，還將實現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)三維可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的深度融合.

2 5G時代“整合化”物理實驗教學(xué)目標(biāo)

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理教學(xué)離開實驗將成為空中樓閣.成功的實驗教學(xué)不僅需要優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，還需明確實驗教學(xué)目標(biāo)，并在教學(xué)過程中一以貫之.5G時代物理實驗教學(xué)目標(biāo)以整合化為取向，主要有以下特征.

2.1 科學(xué)素養(yǎng)的跨學(xué)科整合

21世紀(jì)，素養(yǎng)導(dǎo)向的科學(xué)教育不再局限于各學(xué)科工具性知識、技能的培養(yǎng)，而是立足于學(xué)生所處的多元復(fù)合的生活世界，弱化學(xué)科界限，在實際問題解決中發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和高階思維能力[9].從物理教學(xué)大綱到2003版物理課程標(biāo)準(zhǔn)再到2017版物理課程標(biāo)準(zhǔn)，物理教學(xué)大體經(jīng)歷了“知識本位”“能力本位”“素養(yǎng)本位”的轉(zhuǎn)型，并從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個維度建構(gòu)起物理學(xué)科核心素養(yǎng)體系.事實上科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)是一個整合的概念，從各學(xué)科核心素養(yǎng)的解讀來看均包含觀念、思維、探究、責(zé)任這4個方面.實驗作為科學(xué)教育精髓具有程序性知識意蘊(yùn)，是科學(xué)素養(yǎng)培育的有力抓手.新時代物理實驗教學(xué)不僅要促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的整合發(fā)展，還應(yīng)滲透跨學(xué)科知識，培養(yǎng)跨學(xué)科科學(xué)素養(yǎng).基于項目式學(xué)習(xí)的STEM教育將驗證性實驗教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計性實驗教學(xué)，是跨學(xué)科整合的成功實踐.然而STEM教育在中國卻難以鋪開，最直接的原因就是缺乏優(yōu)質(zhì)跨學(xué)科實驗教學(xué)資源以及資源整合共享渠道閉塞.5G時代，多模態(tài)資源將為實驗教學(xué)跨學(xué)科整合提供豐富支架，萬物互聯(lián)將促進(jìn)資源的開放共享，因此物理實驗將呈現(xiàn)為開放的設(shè)計性實驗，物理實驗教學(xué)目標(biāo)將不局限于物理核心素養(yǎng)培育，而著眼于跨學(xué)科整合的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展.

2.2 科學(xué)素養(yǎng) 信息素養(yǎng)與數(shù)據(jù)素養(yǎng)的跨領(lǐng)域整合

除了跨學(xué)科整合的物理實驗教學(xué)目標(biāo)外，5G時代物理實驗教學(xué)還需以科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、數(shù)據(jù)素養(yǎng)的跨領(lǐng)域整合為目標(biāo).信息素養(yǎng)包含信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四方面，是獲取、整合、管理、評價信息，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，建構(gòu)新知的綜合能力集合[10].數(shù)據(jù)素養(yǎng)包含數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)能力、數(shù)據(jù)倫理三方面，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)敏感性、數(shù)據(jù)思維，以及收集、分析、解釋、批判、決策、評價數(shù)據(jù)的能力集合[11].三者整合并非空穴來風(fēng):(1)三者的本質(zhì)均指向解決問題、建構(gòu)新知，分別通過科學(xué)實驗、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)知識建構(gòu)、思維意識開發(fā)、責(zé)任倫理生成.(2)科學(xué)素養(yǎng)與信息素養(yǎng)、數(shù)據(jù)素養(yǎng)的整合已有成功實踐，如DISLab傳感實驗室、虛擬實驗室等體現(xiàn)物理實驗與信息技術(shù)的整合；WWT數(shù)據(jù)實驗平臺、費米實驗室數(shù)據(jù)實驗課程等體現(xiàn)物理實驗與大數(shù)據(jù)技術(shù)的整合.(3)在5G通信技術(shù)支撐下，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)將進(jìn)一步深入物理實驗教學(xué)，正如前述多模態(tài)實驗教學(xué)資源的發(fā)展.萬物互聯(lián)正逐漸模糊素養(yǎng)的領(lǐng)域界限，在“工業(yè)4.0”新技術(shù)革命背景下，物理實驗教學(xué)不能坐井觀天，應(yīng)確立培養(yǎng)學(xué)生跨領(lǐng)域素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo).

3 5G時代“生本化”物理實驗教學(xué)模式

傳統(tǒng)物理實驗傾向“講授-重復(fù)”式教學(xué)模式，如課堂演示實驗以講授為主，學(xué)生分組實驗先講授，再進(jìn)行機(jī)械性重復(fù)操作，難以落實學(xué)生中心教學(xué)理念，難以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與能力.5G時代隨著教學(xué)范式轉(zhuǎn)型，教學(xué)資源豐富，教學(xué)模式也體現(xiàn)“生本化”.

3.1 物理實驗教學(xué)的“新翻轉(zhuǎn)”模式

翻轉(zhuǎn)課堂是指教師提供預(yù)習(xí)材料，學(xué)生經(jīng)課前自主預(yù)習(xí)后，不再占用課堂時間講授知識，課堂變成師生、生生間交流互動、答疑解惑、合作探究的場所[12].翻轉(zhuǎn)課堂非常適合以學(xué)生操作為主的物理實驗教學(xué)，然而由于高質(zhì)量預(yù)習(xí)資料編制、學(xué)生課前學(xué)習(xí)監(jiān)控等困難，翻轉(zhuǎn)課堂難以在實驗教學(xué)中落地.5G時代，翻轉(zhuǎn)課堂將成為常態(tài)化實驗教學(xué)模式，并逐漸走向“新翻轉(zhuǎn)”形式，“新”在以下方面：

(1)微課和慕課的發(fā)展促使預(yù)習(xí)資料更加豐富高質(zhì).

(2)翻轉(zhuǎn)課堂將走向“線上自主研究”“線下互動研討”的混合模式，教師將預(yù)習(xí)資料上傳學(xué)習(xí)平臺，并進(jìn)行實時監(jiān)督.

(3)在實驗課堂上，學(xué)生通過分組合作，利用實體、多媒體、VR/AR等多模態(tài)資源進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)，在實驗設(shè)計與操作中不斷內(nèi)化知識、拓展理解深度、養(yǎng)成跨學(xué)科跨領(lǐng)域素養(yǎng)，教師走進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，進(jìn)行疑難解答與錯誤糾正.

(4)課后教師將上傳鞏固性測驗與作業(yè)，并發(fā)布思考題，激發(fā)學(xué)生線上研討熱情.在“新翻轉(zhuǎn)”模式下，學(xué)生將真正成為知識的自主建構(gòu)者.

3.2 物理實驗教學(xué)的“遠(yuǎn)程專遞”模式

4G時代，慕課、空課等課程形態(tài)為實驗教育資源分配不均問題提供了解決方案，偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)生可通過直播、錄播的形式觀看一線教師的實驗教學(xué).然而由于網(wǎng)絡(luò)條件、硬件設(shè)施等客觀制約，此類實驗課程普及度不高，且教學(xué)完全變成教師講實驗，學(xué)生再次成為被動的知識接收者，此現(xiàn)象在新冠疫情網(wǎng)絡(luò)授課期間也尤為明顯.5G時代遠(yuǎn)程專遞課堂將得到普及，這種教學(xué)模式不僅使優(yōu)質(zhì)教師資源共享至偏遠(yuǎn)地區(qū)，還能通過虛擬現(xiàn)實等技術(shù)有效解決學(xué)生被動學(xué)習(xí)問題.如浙江大學(xué)與哈佛大學(xué)合作建構(gòu)了虛擬現(xiàn)實遠(yuǎn)程教學(xué)空間，哈佛大學(xué)作為主課堂，通過全景VR直播的方式，將真實課堂情景推送至浙江大學(xué)直播平臺，浙江大學(xué)學(xué)生通過佩戴頭盔顯示器進(jìn)入哈佛大學(xué)課堂，與哈佛學(xué)生共同上課，并借助頭盔麥克風(fēng)與授課教師、學(xué)生進(jìn)行跨時空交流.遠(yuǎn)程專遞實驗教學(xué)也可以創(chuàng)設(shè)類似的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實實驗空間，強(qiáng)化人機(jī)、師生、生生交互，實現(xiàn)“一師多課、異地同步”.

4 5G時代“形成性”物理實驗教學(xué)評價

評價是一種關(guān)于教學(xué)的價值判斷，對教學(xué)具有診斷、鑒定、反饋、導(dǎo)向等功能，促進(jìn)教師教學(xué)改進(jìn)與學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展.我國課堂教學(xué)評價越來越重視以學(xué)生為中心的形成性、發(fā)展性評價，物理課程標(biāo)準(zhǔn)也強(qiáng)調(diào)終結(jié)性評價與形成性評價有機(jī)結(jié)合，準(zhǔn)確反饋評價結(jié)果，促進(jìn)改進(jìn)策略的科學(xué)性[13].5G時代，物理實驗教學(xué)評價也以“形成性”為取向.

4.1 基于大數(shù)據(jù)的實驗教學(xué)診斷 反饋與決策

傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)評價有兩種方式，一是實驗報告、紙筆測驗等書面評價，二是基于實驗教學(xué)評價量規(guī)進(jìn)行量化觀察和質(zhì)性記錄.前者傾向于終結(jié)性評價，后者雖是形成性評價但只能評價整體課堂，無法揭示學(xué)生個體學(xué)習(xí)效果，在教學(xué)實踐中常將二者結(jié)合使用.5G時代，大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將實現(xiàn)形成性評價與個性化診斷.

(1)形成性數(shù)據(jù)收集與診斷.在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中,學(xué)生在多媒體、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)數(shù)據(jù)平臺等實驗資源上的操作；線上學(xué)習(xí)的時長、論壇討論次數(shù)、答題正確率等；線下測驗成績等都將以數(shù)據(jù)形式存儲起來.此外，在物理學(xué)習(xí)空間中，人工智能技術(shù)將識別學(xué)生實驗學(xué)習(xí)過程中的動作、語言、表情等，并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù).總之，5G時代每個學(xué)生都將有自己的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫，并實時進(jìn)行精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)診斷.

(2)個性化反饋與決策.通過大數(shù)據(jù)的深度挖掘和多元分析，能清晰反饋數(shù)據(jù)背后的學(xué)情，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行個性化實驗學(xué)習(xí)，輔助教師進(jìn)行實驗教學(xué)改進(jìn)與決策.

4.2 注重綜合素質(zhì)的實驗學(xué)習(xí)評價

從教育評價改革大方向看，綜合素質(zhì)評價越來越受到重視，浙江省“三位一體”高考評價機(jī)制，上海市綜合評價錄取模式等都是對綜合素質(zhì)評價的有效探索.5G時代綜合素質(zhì)評價將通過形成性數(shù)據(jù)分析，以綜合報告的形式在網(wǎng)絡(luò)中自動生成，確保形成性評價的公平性與科學(xué)性.物理實驗是綜合素質(zhì)評價的重要來源和組成部分，其評價應(yīng)注重探析大數(shù)據(jù)背后潛藏的素質(zhì)能力，主要做好以下3點：

(1)確定評價維度與量化指標(biāo).結(jié)合跨學(xué)科、跨領(lǐng)域素養(yǎng)，制定明晰的物理實驗學(xué)習(xí)評價維度，并根據(jù)所收集的形成性數(shù)據(jù)開發(fā)量化評價指標(biāo)體系(包括某維度評價需要哪些數(shù)據(jù)，計算公式為何，等級劃分依據(jù)等問題).

(2)相關(guān)數(shù)據(jù)分析.對學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的綜合評價包括三層面，即每學(xué)期一次的學(xué)期評價作為主要評價依據(jù)，與其他學(xué)生的橫向比較揭示特長與短板，與自己不同階段的縱向比較揭示學(xué)習(xí)變化.

(3)生成綜合評價報告.每學(xué)期一次的實驗學(xué)習(xí)綜合評價報告將進(jìn)入學(xué)生綜合素質(zhì)評價檔案，成為日后高考錄取的重要參考.

5 5G時代物理實驗教學(xué)變革為物理教師帶來的理性審思

5G時代，互聯(lián)網(wǎng)將促使知識大規(guī)模整合共享，任何人都可以公平地在知識海洋中暢游，對物理教師來說，知識不再是教師私有產(chǎn)物，教師也不再是單純的知識傳遞者.教育技術(shù)革命進(jìn)程中，物理實驗教學(xué)變革是一個清晰的縮影，它經(jīng)歷了多種范式的來路，也將面臨新的進(jìn)路，通過這個縮影，物理教師應(yīng)理性審思自己的角色定位.

5.1 重組課程的設(shè)計者

5G時代不僅是實驗教學(xué)資源，所有物理教學(xué)資源都將與信息技術(shù)深度融合，大量優(yōu)質(zhì)資源散布在互聯(lián)網(wǎng)各個角落，只會照本宣科的物理教師最終將被時代淘汰.同時大量教學(xué)資源將使得物理課程更加多元化，教師成為課程創(chuàng)設(shè)者是大勢所趨.首先，教師要跳出教材束縛，基于教材和課標(biāo)在互聯(lián)網(wǎng)中收集多模態(tài)教學(xué)資源(包括但不限于前文所述的資源).其次，將收集到的教學(xué)資源進(jìn)行篩選、加工、并整合為課程內(nèi)容，創(chuàng)建出獨一無二的課程內(nèi)容體系.總之物理教師必須成為重組課程的設(shè)計者，基于教材、超越教材、整合資源，這將考驗物理教師的信息素養(yǎng)、技術(shù)能力、教學(xué)智慧，促進(jìn)教學(xué)型教師向研究型教師轉(zhuǎn)變.

5.2 素養(yǎng)品質(zhì)的塑造者

未來物理教師將從“經(jīng)師”轉(zhuǎn)向“人師”，因此物理核心素養(yǎng)將不再是教師唯一的教學(xué)目標(biāo)，必須做到以物理核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)，整合跨學(xué)科科學(xué)素養(yǎng)，滲透跨領(lǐng)域素養(yǎng)教育，全面培育學(xué)生素養(yǎng)品質(zhì).首先，在教學(xué)上要跳出章節(jié)知識，以大概念為核心進(jìn)行單元設(shè)計，整合跨學(xué)科、跨領(lǐng)域知識.其次，在情感上教師應(yīng)明確互聯(lián)網(wǎng)、人工智能無法取代師生間情感交流，對于科學(xué)態(tài)度、責(zé)任、價值觀的培養(yǎng)還需物理教師的愛心、情感陪伴以及細(xì)膩的言傳身教.技術(shù)與物理教學(xué)整合或許能促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)品質(zhì)的培養(yǎng)，但物理教師才是真正的素養(yǎng)塑造者.

5.3 教學(xué)改革的實踐者

5G時代教學(xué)模式、教學(xué)方法都將實現(xiàn)升級，越來越體現(xiàn)出“以學(xué)生為中心”的教育理念，如翻轉(zhuǎn)課堂不僅是物理實驗教學(xué)的有效模式，也將在教學(xué)實踐中走向常態(tài)化.然而“講授-接受”式教學(xué)依然是當(dāng)下教學(xué)主流，教師似乎對這些新教學(xué)模式、教育理念充滿疑慮和顧忌.這不僅有宏觀政策層面的原因，從微觀上看，也因為教師缺乏“教學(xué)改革實踐者”的角色定位，未來應(yīng)做好以下幾點.首先，強(qiáng)化集體教研，進(jìn)行情境認(rèn)知理論、具身認(rèn)知理論等理論知識學(xué)習(xí)，并集結(jié)團(tuán)隊智慧進(jìn)行教學(xué)改革實踐，上級部門也應(yīng)積極支持與舉辦跨校、跨地區(qū)的教研交流.其次，要以青年教師為改革實踐的先驅(qū)，由思維活躍、熱情高漲的青年教師帶動整體教學(xué)改革的實踐氛圍.

5.4 讀懂學(xué)生的分析者

僅憑考試成績判斷學(xué)生能力的時代已成歷史.5G時代將形成一個線上線下結(jié)合、虛實交融的無邊界泛在化學(xué)習(xí)場域，每個學(xué)生無時無刻不在產(chǎn)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，不會分析的物理教師將越來越“讀不懂”學(xué)生，因材施教也將無從談起.如何成為一個合格的分析者呢？首先，要主動適應(yīng)大數(shù)據(jù)技術(shù)變革，學(xué)會利用學(xué)習(xí)分析、知識圖譜、數(shù)字畫像等手段了解學(xué)情.其次，深入分析每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、認(rèn)知特征、優(yōu)勢潛能、劣勢領(lǐng)域、學(xué)習(xí)偏好等，為每個學(xué)生制定針對性學(xué)習(xí)方案與建議[14].物理學(xué)科難度大、內(nèi)容雜，教師更應(yīng)尊重學(xué)生差異，改變一刀切的教學(xué)評價，學(xué)會讀懂每一個學(xué)生，提供個性化學(xué)習(xí)支持.