核心素養(yǎng)引領(lǐng)下高中物理教育信息化探究

崔煥煥

摘 要：當(dāng)今社會(huì)，信息技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于我們的生產(chǎn)生活。提高物理教學(xué)水平，發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，離不開信息技術(shù)和物理學(xué)習(xí)的融合?；诖耍疚奶峁┝诉m合在高中物理教學(xué)中使用的數(shù)字媒體和信息化教學(xué)方式，以及一些適合高中物理教學(xué)、能顯著提高教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)方法和教學(xué)資源，構(gòu)建了高中物理教學(xué)新模式，為學(xué)生創(chuàng)造了有效的學(xué)習(xí)途徑，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。此外，本文能夠在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些不足，為信息技術(shù)與高中物理傳統(tǒng)教學(xué)模式的整合提供一定參考。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);高中物理;教學(xué)模式

信息技術(shù)的快速發(fā)展不但改變了我們?nèi)粘５纳罘绞胶退季S模式，還在很大程度上影響了當(dāng)前的教育教學(xué)形態(tài)，在教育行業(yè)刮起了一陣教育現(xiàn)代化的風(fēng)潮。在中學(xué)物理的教學(xué)活動(dòng)中，信息技術(shù)可以作為輔助教師提高教學(xué)效率的有效手段，也能為學(xué)生提供行之有效的學(xué)習(xí)方式，同時(shí)也豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和資源。

在高中物理的傳統(tǒng)教學(xué)中，授課形式多為“粉筆+PPT投影”，教學(xué)方法以講授法為主，形式單一;課后輔導(dǎo)一般為晚自習(xí)或者課間休息時(shí)學(xué)生問(wèn)問(wèn)題的形式，輔導(dǎo)內(nèi)容和范圍受限;至于學(xué)習(xí)效果的反饋，多以教師布置書面的課后作業(yè)，由科代表收齊并批改紙質(zhì)作業(yè)的方式獲得。這種方式難以及時(shí)解決學(xué)生在作業(yè)中遇到的問(wèn)題，容易導(dǎo)致學(xué)生問(wèn)題堆積。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，但現(xiàn)實(shí)情況是很多物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中課堂上很難開展。即使是一些條件好的建有物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校，也會(huì)因?yàn)橐恍┛陀^原因，無(wú)法將高中階段所有的實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中開展演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，更何況有很多學(xué)校沒有條件建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，開展物理實(shí)驗(yàn)只能“紙上談兵”，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺失。由此看來(lái)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是存在不足的。信息化的教學(xué)模式在一定程度上可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，但作為一種新型的教學(xué)模式，如何和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相互配合，發(fā)揮出最好的效力，構(gòu)建出適合學(xué)校和學(xué)生情況的教學(xué)模式，這是非常值得一線教育工作者不斷深入研究的?；诖?，本文旨在解決在目前一般高中學(xué)校所具有的軟硬件條件下，如何發(fā)揮好信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與高中物理教學(xué)的有效整合這一問(wèn)題。

一、信息技術(shù)支持下的高中物理教學(xué)模式構(gòu)建

（一）融合信息化教室資源

教室是教學(xué)的主陣地，教室中的教學(xué)平臺(tái)則是開展教學(xué)活動(dòng)的主要依托。本校教室的教學(xué)平臺(tái)使用的是希沃交互式白板，希沃是一個(gè)教育信息化應(yīng)用工具，因此它不僅僅可以完成普通計(jì)算機(jī)的功能，如投影播放PPT、教學(xué)視頻，還能結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)提供更多教學(xué)輔助功能。下面簡(jiǎn)單介紹該工具課堂上幾種常用又高效的功能。

1.課堂互動(dòng)

教師在授課時(shí)經(jīng)常需要走下講臺(tái)，查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，這時(shí)候如果需要切換幻燈片就得再返回講臺(tái)，很不方便。而希沃配置的麥克風(fēng)附帶有PPT切換功能，只需要按動(dòng)麥克風(fēng)上的切換鍵就能隨意切換PPT而不必跑來(lái)跑去。這讓教師和學(xué)生的互動(dòng)流暢自然，教師授課時(shí)輻射的教室面積也更廣。另外，系統(tǒng)自帶的“班級(jí)優(yōu)化大師”包含計(jì)時(shí)器幫助學(xué)生在課堂上定時(shí)練習(xí);隨機(jī)點(diǎn)名便于課堂提問(wèn);抽獎(jiǎng)神器可以活躍課堂氣氛;噪音器提醒學(xué)生自習(xí)課要安靜。

2.課堂練習(xí)實(shí)時(shí)點(diǎn)評(píng)

高中物理的習(xí)題點(diǎn)評(píng)經(jīng)常涉及作圖和答題規(guī)范的講解，很多題目的原圖，如果教師臨摹在黑板上要花費(fèi)大量的時(shí)間，有一些與實(shí)際聯(lián)系較緊密的題目圖片也不適合畫在黑板上，如果沒有電子版的資料，教師就只能靠草圖講解，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)受到一定程度的影響。另外，展示一些學(xué)生的典型作答給全班同學(xué)作為參考和對(duì)比是習(xí)題講解的一個(gè)常用手段，但書本大小有限，靠后的學(xué)生就無(wú)法清楚地看到作答細(xì)節(jié)，希沃的視頻展臺(tái)可以有效地解決這一問(wèn)題。教師只需要打開白板旁邊的展臺(tái)開關(guān)，抬起攝像頭將展示的內(nèi)容放在展臺(tái)上，就能直接投影到白板。更重要的是教師可以隨意放大或縮小展示內(nèi)容，還可以任意批注，這樣的習(xí)題講解和點(diǎn)評(píng)直觀、清晰又高效。

3.課堂內(nèi)容一鍵錄制

希沃輔助下高中物理教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵錄制，讓學(xué)生能夠在課后根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況和需求，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。該功能突破了時(shí)間、地域、環(huán)境的限制，讓學(xué)生按需學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)的個(gè)性化。比如：高中物理“常見電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)分布”這一知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)難易程度不一，課堂內(nèi)容圖形復(fù)雜，僅僅靠筆記來(lái)復(fù)習(xí)效果并不好。學(xué)生這時(shí)就可以結(jié)合自身的接受能力以及學(xué)習(xí)情況使用課堂視頻重復(fù)學(xué)習(xí)，從而達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果[1]。

（二）融合信息化教學(xué)手段

由于高中物理學(xué)科的特點(diǎn)決定了實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中不可或缺的重要地位，僅僅靠現(xiàn)代化教學(xué)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)教育信息化顯然是不夠的。很多現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和信息化教學(xué)手段在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了重大作用。

1.利用DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)改進(jìn)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)

“DIS”是英文Digital Information System的縮寫，即數(shù)字化信息系統(tǒng)，主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)。在物理學(xué)中有很多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強(qiáng)、電壓、電流等都可以用DIS進(jìn)行測(cè)量。利用傳感器收集數(shù)據(jù)有一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集：可以捕捉到物理量瞬間的變化，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，這是許多傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法做到的。通過(guò)整合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，DIS可以優(yōu)化傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，甚至可以開發(fā)出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的全新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。此外，由于借助DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以即時(shí)連續(xù)采集大量數(shù)據(jù)，使問(wèn)題有效迅速解決，這就給學(xué)生的探究活動(dòng)增加了深度。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生使用不同類型的傳感器自己收集、分析、處理數(shù)據(jù)，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，從而提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。比如人教版（2019年）新教材必修第三冊(cè)第十三章第2節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)中探究了影響通電導(dǎo)線受力的因素。在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上利用電流傳感器和DIS系統(tǒng)探究安培力大小的實(shí)驗(yàn)?zāi)K來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。通過(guò)展示微力傳感器、電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器等器材，引導(dǎo)學(xué)生制訂合理的實(shí)驗(yàn)方案，探究影響安培力的因素。學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)方案，并交流討論。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行指導(dǎo)，開始實(shí)驗(yàn)。教師要注意除了指導(dǎo)學(xué)生正確使用儀器外，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生合理分析數(shù)據(jù)，并選擇合適的曲線進(jìn)行擬合。最后，由學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到正確結(jié)論，即F=IBL。

其實(shí)不僅僅是教材中的演示實(shí)驗(yàn)，一些常見的物理模型也可以在DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)的幫助下更加直觀、形象地展示給學(xué)生。例如：人教版（2019年）新教材必修第二冊(cè)第六章的教學(xué)內(nèi)容是圓周運(yùn)動(dòng)，其中單擺作為豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)是高中階段學(xué)生經(jīng)常遇到的物理模型，要理解小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力和運(yùn)動(dòng)情況之間的關(guān)系是一個(gè)難點(diǎn)?？梢栽O(shè)計(jì)利用力傳感器探究單擺模型中繩子拉力的變化情況幫助學(xué)生加深記憶，理解在最低點(diǎn)由拉力與重力的合力提供向心力;利用力傳感器和光電門就能方便地得到小球擺動(dòng)過(guò)程中繩子拉力隨小球速度的變化情況，根據(jù)合力充當(dāng)向心力來(lái)列方程求解，從而驗(yàn)證最低點(diǎn)由繩子的拉力和重力的合力提供向心力。

2.手機(jī)內(nèi)置功能

智能手機(jī)作為現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展的一個(gè)代表性產(chǎn)物，已經(jīng)成為我們生活中必不可少的一部分，其實(shí)手機(jī)不僅僅方便了日常生活，更是科學(xué)探究的重要工具。手機(jī)內(nèi)置傳感器可以測(cè)加速度、角速度等，手機(jī)慢鏡頭可以幫助學(xué)生更加清楚地觀察到一些物理現(xiàn)象瞬間變化的全過(guò)程，手機(jī)同屏則可以將一些演示實(shí)驗(yàn)通過(guò)投影的方式更加清晰展示出來(lái)。比如利用慢放鏡頭展示汽車過(guò)拱形橋和凹形橋時(shí)的失重超重現(xiàn)象。通過(guò)自制拱形橋和凹形橋可以方便讓學(xué)生看到汽車過(guò)拱形橋和凹形橋時(shí)的失重和超重現(xiàn)象，但是汽車經(jīng)過(guò)橋的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，彈簧秤示數(shù)的變化轉(zhuǎn)瞬即逝，如何讓學(xué)生清楚地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？這時(shí)就可以利用手機(jī)的慢鏡頭攝影和播放功能作為教學(xué)輔助，通過(guò)投影展示給學(xué)生觀看，效果非常好[2]。

利用手機(jī)同屏還可以將一些不方便展示給全體同學(xué)的儀器儀表投影到大屏幕上展示給學(xué)生。比如在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有一些演示實(shí)驗(yàn)經(jīng)常需要觀察電表示數(shù)變化或者記錄讀數(shù)，但是電表屏幕很小，上面的刻度數(shù)字更小，教師同樣可以利用手機(jī)的同屏功能，不需要專門購(gòu)買額外的同屏工具，直接下載手機(jī)同屏的軟件，就可以在課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的同時(shí)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程同屏放大展示在教室熒幕上，方便學(xué)生清楚地進(jìn)行大小變化的判斷和讀數(shù)。利用手機(jī)同屏可以讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更便于觀察，兼顧到教室各個(gè)位置的同學(xué)。

除此以外，目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)智能手機(jī)集成了多種高精度、高靈敏度的傳感器，結(jié)合手機(jī)軟件能實(shí)現(xiàn)多種物理量的測(cè)量，這為教師開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、揭示物理規(guī)律提供新的方法和途徑。比如由德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)第二物理研究所開發(fā)的“phyphox”，借助這一軟件可以開展探究超重失重現(xiàn)象、自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度、聲音在空氣中的傳播速度、驗(yàn)證向心加速度和角速度關(guān)系等探究實(shí)驗(yàn)。

二、信息技術(shù)支持下的高中物理教學(xué)評(píng)價(jià)

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出高中物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是以學(xué)生發(fā)展為本，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)。而物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體要求，采用主體多元、方法多樣的評(píng)價(jià)方式，客觀全面地了解學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r，促進(jìn)學(xué)生全面而個(gè)性的發(fā)展。因此，在信息技術(shù)支持下的高中物理教學(xué)評(píng)價(jià)可以在日常學(xué)習(xí)和課堂問(wèn)答評(píng)價(jià)、書面作業(yè)評(píng)價(jià)、階段性測(cè)試評(píng)價(jià)以及學(xué)期末的自我評(píng)價(jià)和小組同伴評(píng)價(jià)這幾個(gè)方面來(lái)開展。

（一）日常學(xué)習(xí)和課堂問(wèn)答評(píng)價(jià)

日常學(xué)習(xí)主要是指學(xué)生在日常學(xué)習(xí)過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的素養(yǎng)水平和綜合能力。日常學(xué)習(xí)的具體呈現(xiàn)形式一般是通過(guò)課堂問(wèn)答，即在課堂教學(xué)過(guò)程中教師和學(xué)生之間的語(yǔ)言互動(dòng)。為了確保評(píng)價(jià)盡量全面、真實(shí)、有效，在教學(xué)設(shè)計(jì)中設(shè)置的評(píng)價(jià)任務(wù)就要盡量有針對(duì)性，要有恰當(dāng)?shù)乃季S難度，并且形式要多樣化，一般可以通過(guò)問(wèn)題難度分層、課堂任務(wù)分梯度、小組合作等方式來(lái)開展課堂教學(xué)活動(dòng)。希沃內(nèi)置的班級(jí)優(yōu)化大師則可以記錄每個(gè)學(xué)生在課堂上回答問(wèn)題的次數(shù)和準(zhǔn)確程度，便于教師及時(shí)地掌握學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況。

（二）書面作業(yè)評(píng)價(jià)

書面作業(yè)評(píng)價(jià)是指教師對(duì)學(xué)生的作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、研究性活動(dòng)等進(jìn)行書面評(píng)語(yǔ)。傳統(tǒng)意義上的書面評(píng)價(jià)往往是一個(gè)等級(jí)或分?jǐn)?shù)，面對(duì)這樣一個(gè)抽象的字符，學(xué)生很難準(zhǔn)確地判斷出學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，也無(wú)法快速地調(diào)整學(xué)習(xí)方法。在當(dāng)今信息技術(shù)的極速發(fā)展下，使用信息化手段可以除了給出等級(jí)和分?jǐn)?shù)外，還采用更加具體、便捷的方式來(lái)進(jìn)行，比如附加一段文字，一段音頻，甚至是一個(gè)小視頻。評(píng)價(jià)的內(nèi)容也不再是單一的分?jǐn)?shù)或者等級(jí)，而是具體地描述學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法，以及指出學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題。當(dāng)然，評(píng)價(jià)應(yīng)以正面鼓勵(lì)為主，同時(shí)明確指出學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，并進(jìn)行合理分析，達(dá)到幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題和解決問(wèn)題的目的[3]。

（三）階段性測(cè)試

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)以后，就需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行階段性的測(cè)試，以便更全面更深入地了解學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和存在的問(wèn)題，一般為兩周一次或一個(gè)月一次。測(cè)試內(nèi)容的選擇應(yīng)該圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求，來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生是否達(dá)到要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式下階段性測(cè)試的結(jié)果分析一般是班級(jí)分?jǐn)?shù)排名，試卷錯(cuò)題分析。但是僅僅看測(cè)試成績(jī)和糾正錯(cuò)誤題目并不能真實(shí)反映學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的水平，也不能全面地反映學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參與測(cè)試結(jié)果的判斷和分析過(guò)程，利用成績(jī)分析軟件，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)、糾正學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

（四）自我評(píng)價(jià)和小組同伴評(píng)價(jià)

在一個(gè)階段的學(xué)習(xí)結(jié)束之后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)分析討論會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行自我反思和相互討論。結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)成長(zhǎng)記錄，讓學(xué)生用自己的語(yǔ)言描述學(xué)習(xí)和進(jìn)步的情況，對(duì)自己和同伴的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析和討論。教師可以通過(guò)提出具體問(wèn)題的方法，引導(dǎo)學(xué)生討論，和學(xué)生一起分析總結(jié)并進(jìn)行評(píng)析，肯定學(xué)生的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，明確下一步學(xué)習(xí)的方向。自我評(píng)價(jià)和小組評(píng)價(jià)作為傳統(tǒng)考試成績(jī)的補(bǔ)充，可以更加全面和科學(xué)地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

總之，高中物理課程的教學(xué)評(píng)價(jià)在重視結(jié)果的同時(shí)也應(yīng)該重視過(guò)程，應(yīng)以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自我，建立自信，改進(jìn)學(xué)習(xí)方式，達(dá)到發(fā)展核心素養(yǎng)為目的。

結(jié)束語(yǔ)

將信息技術(shù)和高中物理課堂有效融合，充分借助信息化工具開發(fā)豐富的學(xué)習(xí)資源，發(fā)揮好信息技術(shù)在輔助教師教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等方面的優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式與評(píng)價(jià)方式，可以為學(xué)生營(yíng)造出能自主、探究、交流和合作的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。在核心素養(yǎng)引領(lǐng)下，以信息化的教育模式開展高中物理教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)力，為學(xué)生的終身發(fā)展，以及應(yīng)對(duì)現(xiàn)代和未來(lái)社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。

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