為物理課堂插上信息化的翅膀
——以“速度”教學(xué)為例

張 蓉

(1. 南京師范大學(xué)附屬中學(xué)樹(shù)人學(xué)校，江蘇 南京 210011；2. 南京物理教師成長(zhǎng)共同體，江蘇 南京 210011)

對(duì)于信息技術(shù)手段在學(xué)科教學(xué)中的運(yùn)用，筆者和很多老師一樣存在著分寸拿捏上的困惑：一方面，總希望能夠借助信息技術(shù)提高課堂效率；另一方面，又擔(dān)心運(yùn)用不當(dāng)而產(chǎn)生分散學(xué)生注意力等負(fù)面作用。筆者參加了“南京市信息化教學(xué)能手比賽”，以“速度”一節(jié)的教學(xué)獲得南京市一等獎(jiǎng)，深切體會(huì)到：欲保證信息技術(shù)手段在輔助學(xué)科教學(xué)時(shí)取得事半功倍的成效，選擇合適的技術(shù)手段和教學(xué)策略尤為重要。筆者以這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，談?wù)劷柚谛畔⒓夹g(shù)手段來(lái)優(yōu)化課堂教學(xué)的體會(huì)。

1 教學(xué)分析

1.1 教材分析

“速度”是蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)第五章第二節(jié)的內(nèi)容，通過(guò)探究性學(xué)習(xí)，以隱性滲透的方式，著力培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具的能力，引導(dǎo)學(xué)生了解用比值定義物理量的方法，并通過(guò)例題展示物理計(jì)算與數(shù)學(xué)計(jì)算的不同。

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生在生活中已經(jīng)積累了與速度相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)速度的計(jì)算已在數(shù)學(xué)課上接觸過(guò)，但對(duì)速度概念的認(rèn)識(shí)還存在誤區(qū)，對(duì)于“能用速度來(lái)反映物體運(yùn)動(dòng)的快慢”“生活中比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法與速度的聯(lián)系”等問(wèn)題的理解還十分模糊。

1.3 教學(xué)流程

教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為中心，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，確定教學(xué)目標(biāo)，以教學(xué)內(nèi)容為線索，以信息技術(shù)為支撐，合理地設(shè)置問(wèn)題和學(xué)生活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在自主探究的過(guò)程中自主建構(gòu)意義，學(xué)會(huì)運(yùn)用物理觀念解決實(shí)際問(wèn)題，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，本節(jié)課的教學(xué)流程如圖1所示。

圖1

2 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)為：(1) 速度概念的建立；(2) 測(cè)量物體的速度。

教學(xué)難點(diǎn)為：用“比較物體運(yùn)動(dòng)快慢”的方法建構(gòu)速度的概念。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境,引入課題

活動(dòng)1：觀看人和鴕鳥(niǎo)賽跑視頻

師：人與鴕鳥(niǎo)賽跑，誰(shuí)跑得快？

學(xué)生觀看視頻，感受物體運(yùn)動(dòng)的快慢。

活動(dòng)2：“競(jìng)走”游戲

師：你能用哪些方法比較物體運(yùn)動(dòng)快慢?

學(xué)生參與游戲,討論比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法。

活動(dòng)3：比較紙錐下落的快慢

師：你所用的比較紙錐運(yùn)動(dòng)快慢的方法是哪一種?

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),掌握比較運(yùn)動(dòng)快慢的方法。

設(shè)計(jì)意圖：速度與日常生活聯(lián)系緊密，學(xué)生每天都能接觸到運(yùn)動(dòng)快和運(yùn)動(dòng)慢的物體，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的快慢有豐富的感性認(rèn)識(shí)，但這種認(rèn)識(shí)還不夠深刻。對(duì)于速度概念的理解，學(xué)生從小學(xué)、初中直到高中是逐步進(jìn)階的，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握是螺旋式上升的，那么學(xué)生在八年級(jí)需要掌握哪些內(nèi)容？掌握到什么程度？需要教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，要引導(dǎo)學(xué)生歸納并靈活運(yùn)用比較運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法，教師在課堂上創(chuàng)設(shè)不同的物理情境，讓學(xué)生實(shí)際操作、分析。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生在比較紙錐快慢環(huán)節(jié)存在兩個(gè)難點(diǎn)：(1) 學(xué)生不容易想到用“相同時(shí)間比路程”的方法來(lái)比較紙錐下落快慢；(2) 在具體操作過(guò)程中不易控制釋放時(shí)兩個(gè)紙錐齊平，來(lái)控制路程相同。所以，在此環(huán)節(jié)中筆者利用希沃軟件展示學(xué)生的操作細(xì)節(jié)(圖2)，讓學(xué)生總結(jié)更方便釋放紙錐、比較下落快慢的方法。如圖3所示,筆者還利用手機(jī)慢動(dòng)作功能，讓學(xué)生在可視化效果明顯的情況下，更好地用“相同時(shí)間比路程”的方法來(lái)比較紙錐下落快慢。

圖2

圖3

3.2 突破思維障礙，建構(gòu)速度概念

師：當(dāng)路程和時(shí)間都不相等時(shí),怎樣比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢?

教師引導(dǎo)學(xué)生討論問(wèn)題：

學(xué)生自由發(fā)言，對(duì)于問(wèn)題(3)進(jìn)行小組討論。然后得到速度的概念，再介紹比值法、速度的公式、單位及換算。

設(shè)計(jì)意圖：運(yùn)用比值法定義物理概念在初中物理中較為常見(jiàn)，不僅是針對(duì)速度概念，后面學(xué)到的密度、壓強(qiáng)、功率等概念也都是用比值法定義的，用比值法定義速度概念的教學(xué)十分重要。教師要在課堂上結(jié)合紙錐下落的具體事例,合理設(shè)計(jì)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生討論,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。

3.3 速度的測(cè)量

活動(dòng)4:測(cè)量紙錐下落的速度

師：要測(cè)量紙錐下落的速度,你需要測(cè)量哪些物理量?選用什么測(cè)量工具? 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格,測(cè)量、記錄并計(jì)算出紙錐下落的速度。

組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后交流討論：

(1) 對(duì)于長(zhǎng)度和時(shí)間,哪個(gè)物理量測(cè)起來(lái)比較困難?

(2) 對(duì)下落高度有什么要求?為什么?

(3) 選擇哪一個(gè)紙錐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)更便于測(cè)量時(shí)間?為什么?

根據(jù)學(xué)生的建議,老師演示一次紙錐下落,請(qǐng)所有同學(xué)計(jì)時(shí)。

師：對(duì)比各人的計(jì)時(shí)結(jié)果,你有什么發(fā)現(xiàn)?產(chǎn)生差異的可能原因有哪些?你有什么辦法可以減小誤差?

教師聯(lián)系物理與體育,參考國(guó)際田徑比賽中的計(jì)時(shí)方法,向?qū)W生介紹頻閃照片和逐幀截圖技術(shù),可以進(jìn)一步減小時(shí)間測(cè)量的誤差。

圖4

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)生學(xué)習(xí)完速度知識(shí)后，再次測(cè)量紙錐下落的速度，既是對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)與總結(jié)，也讓學(xué)生學(xué)以致用。實(shí)驗(yàn)后，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。利用希沃軟件，同時(shí)分屏展示學(xué)生的表格設(shè)計(jì)，讓學(xué)生評(píng)價(jià)，在充分暴露學(xué)生問(wèn)題的過(guò)程中深化表格設(shè)計(jì)的技巧。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，利用potplayer軟件進(jìn)行逐幀截圖，利用Photoshop軟件對(duì)圖片合成，可制成如圖4所示的頻閃照片，圖片上相鄰兩個(gè)紙錐圖像的時(shí)間間隔取為0.083秒，可以通過(guò)計(jì)算每?jī)蓚€(gè)紙錐的間隔數(shù)與時(shí)間間隔(0.083秒)的乘積得到紙錐下落的時(shí)長(zhǎng)。相比學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中用分度值為0.2 s的機(jī)械秒表計(jì)時(shí)，利用該技術(shù)手段提高了測(cè)量的精確度，而且還可以進(jìn)一步減小每?jī)蓚€(gè)紙錐的時(shí)間間隔，再優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。該方法現(xiàn)在經(jīng)常用在國(guó)際田徑比賽中,可以讓學(xué)生感受到物理和體育的融合以及物理學(xué)習(xí)的時(shí)代性。

3.4 從生活走向物理，從物理走向社會(huì)

聯(lián)系物理與生活,從限速牌入手,向?qū)W生介紹區(qū)間測(cè)速和雷達(dá)測(cè)速兩種常見(jiàn)的測(cè)車(chē)速方法。先觀看教師制作的介紹雷達(dá)測(cè)速儀的微課(圖5),再由教師利用DIS的光電門(mén)傳感器模擬展現(xiàn)區(qū)間測(cè)速原理(圖6)。

圖5

圖6

設(shè)計(jì)意圖：利用有趣的微課作為資源載體，可以突破課堂時(shí)空的限制，讓學(xué)生“來(lái)到馬路旁”了解雷達(dá)測(cè)速，也為他們以后學(xué)習(xí)多普勒效應(yīng)埋下伏筆。同時(shí)，在該環(huán)節(jié)筆者還借助DIS的光電門(mén)傳感器模擬區(qū)間測(cè)速，借助DIS的自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的功能顯示出小車(chē)在兩個(gè)光電門(mén)之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和路程，從而算出平均速度，再次應(yīng)用了本節(jié)課所學(xué)的知識(shí),讓學(xué)生 “從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”。

3.5 課堂反饋

利用Hiteach交互學(xué)習(xí)系統(tǒng)，讓學(xué)生進(jìn)行差異化反饋練習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)4道習(xí)題，考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。利用Hiteach交互學(xué)習(xí)系統(tǒng)的搶答功能，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，使其主動(dòng)參與課堂問(wèn)答,借助系統(tǒng)對(duì)學(xué)生答題情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，教師可以查看選擇題的每個(gè)選項(xiàng)的選擇人數(shù)、人員名單以及每組答題情況，教師可以有效地進(jìn)行差異化教學(xué)，對(duì)于全員正確的小組可以直接推送更有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，部分成員錯(cuò)誤的小組可以進(jìn)行小組討論，全員錯(cuò)誤的小組需要教師進(jìn)行引導(dǎo)學(xué)習(xí)，使課堂效率大大提高。

剛開(kāi)始筆者和很多老師一樣，內(nèi)心較為排斥利用軟件來(lái)反饋學(xué)情，認(rèn)為有經(jīng)驗(yàn)的老師應(yīng)該充分了解課堂學(xué)情。但是在實(shí)際使用過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)：同樣的習(xí)題在不同的班級(jí)學(xué)生的錯(cuò)誤率相差較大，我們需要根據(jù)實(shí)際反饋來(lái)調(diào)整教學(xué)策略，包括借助習(xí)題的推送功能實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)，這也是老師僅憑一人之力很難達(dá)到的。

4 結(jié)語(yǔ)

信息化教學(xué)手段有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也是一把雙刃劍。如果教師一味地追求信息化手段的應(yīng)用，脫離信息化手段服務(wù)于教學(xué)的本質(zhì)，則會(huì)得不償失。信息化手段一定是為了更好的教學(xué)提供技術(shù)支撐，對(duì)于信息化教學(xué)手段的選擇必須符合學(xué)生群體的特點(diǎn)，要考慮教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)的要求?？傊畔⒓夹g(shù)在課堂的運(yùn)用必然會(huì)帶來(lái)教育的變革，對(duì)教師來(lái)說(shuō)，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。教師要在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷探索和創(chuàng)新，做好初中物理的信息化教學(xué)。