信息技術(shù)融合下的高中物理核心素養(yǎng)教學(xué)分析

【摘要】物理是重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面，發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，不僅對(duì)其學(xué)好物理知識(shí)有很大幫助，而且對(duì)其后續(xù)的成長(zhǎng)也具有積極作用。文章分析物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，并探索信息技術(shù)融合下的高中物理核心素養(yǎng)教學(xué)策略，以為高中物理教師提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);高中物理;核心素養(yǎng);教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：王永鋒（1980—），男，甘肅省酒泉市玉門(mén)油田一中。

物理學(xué)科“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面核心素養(yǎng)的提出，為物理課堂的教學(xué)改革提供了方向[1]。在信息技術(shù)融合的時(shí)代背景下，教師對(duì)高中物理核心素養(yǎng)的教學(xué)，要積極與時(shí)代接軌，充分利用信息技術(shù)，以此提高教學(xué)效率。

一、物理學(xué)科核心素養(yǎng)分析

核心素養(yǎng)也被稱(chēng)為21世紀(jì)素養(yǎng)（21st century competences），即個(gè)體在面對(duì)不可預(yù)測(cè)的情境時(shí)，能夠調(diào)動(dòng)自身的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題的一種高階能力。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，它們之間是相輔相成的關(guān)系。

第一，物理觀念是學(xué)生認(rèn)識(shí)、解釋物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)，通過(guò)物理學(xué)習(xí)，學(xué)生要對(duì)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、能量觀念有初步的認(rèn)識(shí)。物理觀念的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的物理情境，引導(dǎo)其主動(dòng)開(kāi)展探究，從而認(rèn)識(shí)客觀世界，探索自然物理，感受物理學(xué)家們的科學(xué)精神。

第二，科學(xué)思維是一種關(guān)鍵能力，要求學(xué)生利用分析、推理、論證等方式來(lái)研究事物內(nèi)在的聯(lián)系。高中生在具備科學(xué)思維后，即可對(duì)事物進(jìn)行建模，找到其中的規(guī)律和原理;也可以對(duì)外界的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，進(jìn)行修正，提出創(chuàng)新性的意見(jiàn)。

第三，科學(xué)探究是學(xué)生提出問(wèn)題、收集證據(jù)、觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程[2]。

第四，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生在發(fā)展過(guò)程中必不可少的重要品格，學(xué)生要在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上，形成堅(jiān)持不懈、樂(lè)于探索的精神。在物理教學(xué)中，教師要高度關(guān)注對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，引導(dǎo)其主動(dòng)分辨信息的真?zhèn)?，并能夠給出自己的見(jiàn)解。

二、信息技術(shù)融合下的高中物理核心素養(yǎng)教學(xué)策略

（一）樹(shù)立物理觀念，激發(fā)探究興趣

為了培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，教師需要通過(guò)提問(wèn)、設(shè)疑等方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)物理的興趣。在師生交流環(huán)節(jié)，要讓學(xué)生能夠主動(dòng)參與，教師就需要講究提問(wèn)的策略，找到激發(fā)學(xué)生探究興趣的知識(shí)點(diǎn)，把握好提問(wèn)時(shí)機(jī)，控制好提問(wèn)次數(shù)和問(wèn)題的數(shù)量。提問(wèn)時(shí)，教師也不能只關(guān)注優(yōu)等生，而忽視中等生與學(xué)困生。當(dāng)學(xué)生在回答問(wèn)題出現(xiàn)停頓時(shí)，教師要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾荆档蛦?wèn)題的難度，如果學(xué)生還是無(wú)法回答，教師也要肯定學(xué)生，并引導(dǎo)其從其他角度進(jìn)行思考探究。

如，在教學(xué)“加速度”的物理概念時(shí)，教師如果直接為學(xué)生講述教材中的“加速度”概念，就會(huì)過(guò)于抽象化，讓學(xué)生難以理解。對(duì)此，筆者借助微課視頻，為學(xué)生播放火車(chē)、小轎車(chē)、飛機(jī)等多種交通工具的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考不同交通工具的速度有什么特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。在討論環(huán)節(jié)，學(xué)生產(chǎn)生一些疑惑，此時(shí)，筆者根據(jù)學(xué)生的情況予以引導(dǎo)，使學(xué)生從中學(xué)習(xí)并樹(shù)立物理觀念，得到啟迪[3]。筆者先利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，再營(yíng)造自由的課堂氛圍鼓勵(lì)學(xué)生思考問(wèn)題，接下來(lái)再引入“加速度”的概念，學(xué)生自然可以順利理解。

高中物理的知識(shí)點(diǎn)大部分與學(xué)生的生活密切相關(guān)，教師在創(chuàng)設(shè)情境和制作微課視頻時(shí)，需盡可能與學(xué)生的生活結(jié)合。引入生活化的內(nèi)容，不但不會(huì)讓學(xué)生有違和感，還可以拉近學(xué)生與物理知識(shí)之間的距離，為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供動(dòng)力。而且，科技在飛速發(fā)展，物理知識(shí)也日新月異，教師要利用互聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)補(bǔ)充更新教學(xué)資源，讓物理學(xué)科知識(shí)與現(xiàn)代科技產(chǎn)生更為密切的聯(lián)系，更好地樹(shù)立學(xué)生的物理觀念，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

（二）把握預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)探究習(xí)慣

在物理教學(xué)活動(dòng)中，預(yù)習(xí)是一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，為了幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的探究習(xí)慣，教師需要借助信息技術(shù)，抓好學(xué)生課前自主預(yù)習(xí)的環(huán)節(jié)。物理學(xué)科常見(jiàn)的預(yù)習(xí)方式有兩類(lèi)，第一類(lèi)是傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)，即教師讓學(xué)生先閱讀課本內(nèi)容，了解其中的定律、概念和實(shí)驗(yàn)等，再?lài)L試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、做好標(biāo)記，并帶著問(wèn)題有針對(duì)性地聽(tīng)課，力求理解內(nèi)容、解決問(wèn)題;第二類(lèi)是教師根據(jù)新課提出預(yù)習(xí)問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材，找到答案，達(dá)成預(yù)習(xí)目標(biāo)。由于高中物理的內(nèi)容難度較高，部分學(xué)生缺乏自主探究的好習(xí)慣，在預(yù)習(xí)中無(wú)法集中注意力，預(yù)習(xí)的成效往往不理想，而無(wú)效的預(yù)習(xí)不僅會(huì)浪費(fèi)學(xué)生寶貴的時(shí)間，還會(huì)影響物理課堂教學(xué)的質(zhì)量。因此，在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師要進(jìn)行科學(xué)安排，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的探究習(xí)慣。

例如，在講解“動(dòng)量守恒定律”的知識(shí)時(shí)，筆者提前借助微課引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)。第一，復(fù)習(xí)動(dòng)量定理內(nèi)容、動(dòng)量表達(dá)式、牛頓第二定律表達(dá)式、動(dòng)量定理表達(dá)式。第二，觀看微課中有關(guān)冰壺比賽的視頻，思考：在兩只冰壺發(fā)生碰撞后，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了什么變化，兩者的動(dòng)量有什么特點(diǎn)。在這個(gè)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中，學(xué)生經(jīng)歷了自己探究的過(guò)程，為接下來(lái)的課堂學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

借助微課，學(xué)生的預(yù)習(xí)資料不再只局限于教材或習(xí)題，預(yù)習(xí)活動(dòng)也變得饒有趣味，這有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的探究習(xí)慣。教師要注意的是，信息技術(shù)是一把雙刃劍，學(xué)生在借助信息技術(shù)自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中，如果使用不當(dāng)，則會(huì)造成反作用。因此，教師要幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)的正確使用方式，確立科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，避免沉迷網(wǎng)絡(luò)。教師還要提示學(xué)生在預(yù)習(xí)的時(shí)候，不能盲目照抄互聯(lián)網(wǎng)上的答案，要保持獨(dú)立探究的態(tài)度，如此才能取得良好的學(xué)習(xí)效果。

（三）優(yōu)化答疑環(huán)節(jié)，鍛煉科學(xué)思維

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)課堂中，教師的授課方法比較單一，學(xué)生感覺(jué)枯燥乏味，遇到問(wèn)題時(shí)，不能積極地思考探究，導(dǎo)致物理教學(xué)課堂成效并不理想。而在信息技術(shù)的幫助下，教師可以?xún)?yōu)化答疑的環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供足夠的自主探究空間，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，幫助學(xué)生從多角度思考物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維習(xí)慣。基于此，在課堂探究環(huán)節(jié)，教師可將班級(jí)學(xué)生劃分為不同小組，提供提前設(shè)置好的學(xué)習(xí)任務(wù)單，引導(dǎo)學(xué)生小組合作解決問(wèn)題。教師可以要求小組成員將探究過(guò)程中遇到的疑問(wèn)一一記錄，再讓各個(gè)小組派出代表展示探究成果，并提出在探究過(guò)程中遇到的疑問(wèn)，由教師進(jìn)行答疑。

例如，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一課的教學(xué)中，筆者布置了預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成任務(wù)后，筆者分析學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題主要集中在“力的矢量性”這部分內(nèi)容上。學(xué)生能夠按照筆者布置的預(yù)習(xí)任務(wù)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到定性結(jié)論，但是對(duì)于彈紙盒時(shí)，小紙盒移動(dòng)代表的意義這部分內(nèi)容存在疑問(wèn)。課堂上，筆者利用多媒體設(shè)備展示場(chǎng)景一：用不同的力推動(dòng)同一輛車(chē)，在相同時(shí)間內(nèi)，速度的變化量不同;而采用相同的力推動(dòng)一輛空車(chē)，速度變化的快慢也不盡相同。接下來(lái)筆者再利用多媒體設(shè)備展示場(chǎng)景二：用彈射器彈小紙盒，小紙盒移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明彈紙盒時(shí)，速度的提高更快;反之，小紙盒移動(dòng)的距離越近，說(shuō)明彈紙盒時(shí)，速度的提高較慢。這時(shí)，筆者再引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，一起歸納定性關(guān)系：推車(chē)起步和彈小紙盒，都是加速的過(guò)程，力與加速度之間成正比，質(zhì)量與加速度之間成反比。筆者利用信息技術(shù)優(yōu)化答疑環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更直觀地理解物理知識(shí)的本質(zhì)，鍛煉科學(xué)思維，從而增強(qiáng)學(xué)生的探究能力和解決問(wèn)題的能力。

（四）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），是用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬真實(shí)環(huán)境的一種技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)是一種非常有效的物理教學(xué)模式，它可以將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)信息資源、實(shí)驗(yàn)儀器模擬呈現(xiàn)，也可以讓學(xué)生有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等方面的親身體驗(yàn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展科學(xué)探究，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理教學(xué)中存在的不足，如在電磁學(xué)的教學(xué)中，涉及磁場(chǎng)、電場(chǎng)這些抽象的內(nèi)容，學(xué)生只能通過(guò)想象來(lái)理解，學(xué)習(xí)的難度較高。而如今，針對(duì)這些物理問(wèn)題，教師可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)呈現(xiàn)有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)，提高物理教學(xué)的有效性，更好地培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。

例如，在“電磁感應(yīng)與電磁波初步”的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容有以下五個(gè)方面。第一，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)。第二，對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行描述，包括定性、定量等。第三，探討“電能生磁，磁能否生電”的問(wèn)題。第四，電磁波的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。第五，認(rèn)識(shí)能量量子化。由于磁場(chǎng)的抽象性，學(xué)生看不見(jiàn)也摸不著，因此在傳統(tǒng)的教學(xué)中教師對(duì)磁場(chǎng)概念的解釋和模擬有一定的難度。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，筆者將奧斯特和法拉第的實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)，讓學(xué)生進(jìn)入虛擬世界中了解電磁場(chǎng)的發(fā)現(xiàn)歷程，并了解磁能生電。筆者讓學(xué)生手持設(shè)備，模擬操控小磁針、蹄形磁鐵、條形磁鐵、強(qiáng)力磁鐵等不同磁體，吸引小鐵釘、小別針、線(xiàn)圈等不同物體，直觀地感受磁場(chǎng)是有強(qiáng)弱的。筆者還讓學(xué)生在虛擬的場(chǎng)景中，自由地操作設(shè)備，讓學(xué)生觀察在電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)中，不同位置的小磁針有什么不同的變化。學(xué)生可以觀察到小磁針的指向是不同的，從而了解磁場(chǎng)是有方向的……有條件的學(xué)?？梢赃M(jìn)一步利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將高中物理電磁學(xué)課程以全息影像的形式呈現(xiàn)，將抽象的電、磁知識(shí)點(diǎn)變?yōu)榭刹僮鞯娜?dòng)態(tài)模型，從而讓學(xué)生化抽象為具體，更好地學(xué)習(xí)和理解物理知識(shí)。

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)的一種重要途徑，教師要深度融合信息技術(shù)，將科學(xué)精神滲透其中，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流，鍛煉學(xué)生的自主分析和思考能力，讓學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中真正獲得提升。

（五）學(xué)習(xí)科學(xué)精神，樹(shù)立科學(xué)態(tài)度

瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，人類(lèi)步入蒸汽時(shí)代;法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，人類(lèi)步入電氣時(shí)代……物理學(xué)的發(fā)展，直接推進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展[4]。而物理學(xué)的發(fā)展，離不開(kāi)科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)。在高中物理教學(xué)中，教師要十分重視對(duì)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的培養(yǎng)。教師要讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、積極探索，努力肩負(fù)起責(zé)任。

在“劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)”這一課的教學(xué)中，筆者利用信息技術(shù)，搜集古今中外科學(xué)家的相關(guān)資料，用文字、圖片、音頻、視頻結(jié)合的方式，展示科學(xué)家的科學(xué)精神，讓“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的教學(xué)內(nèi)容變得更直觀形象。筆者為學(xué)生制作視頻合輯“改變世界的科學(xué)家”，講述科學(xué)家的故事。以英國(guó)物理學(xué)家法拉第為例，法拉第出身貧寒，少年失學(xué)，但是他一直不忘學(xué)習(xí)，并自學(xué)成才進(jìn)入英國(guó)皇家研究院。法拉第為了研究電磁理論，十年如一日，經(jīng)歷了數(shù)不清的挫折和失敗，但是他從來(lái)沒(méi)有想過(guò)放棄。終于，在1831年10月17日這一天，法拉第在偶然的條件下，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在觀看視頻合輯的過(guò)程中，學(xué)生看到科學(xué)家的人生經(jīng)歷，看到科學(xué)探索道路的艱辛，體會(huì)到科學(xué)研究取得成功的不易。教師利用信息技術(shù)弘揚(yáng)科學(xué)精神，傳播科學(xué)思想，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的核心素養(yǎng)能夠起到重要的作用。

另外，在物理教學(xué)中，教師也要注重密切聯(lián)系我國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，在培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科技報(bào)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)的意識(shí)。例如，筆者利用多媒體設(shè)備播放視頻為學(xué)生補(bǔ)充關(guān)于“量子”的知識(shí)。量子是物理世界最小的個(gè)體，量子理論被稱(chēng)為物理世界的“百歲幽靈”。隨著量子的特性被科學(xué)家們不斷認(rèn)識(shí)，以量子為基礎(chǔ)的新技術(shù)也逐漸被應(yīng)用。而我國(guó)的量子通信技術(shù)具有世界領(lǐng)先水平，我國(guó)成功發(fā)射的世界首顆量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”成為世界矚目的科技創(chuàng)新成就。筆者向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)取得的偉大成果，離不開(kāi)我國(guó)一代又一代科學(xué)家們的堅(jiān)守與奮斗，科學(xué)家們篳路藍(lán)縷，乘風(fēng)破浪，秉承科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，為我國(guó)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展奉獻(xiàn)了智慧和心血。教師利用信息技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)、了解科學(xué)家的故事，是培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”核心素養(yǎng)的重要途徑。

結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，對(duì)高中物理的教學(xué)改革具有導(dǎo)向作用。作為物理教師，需充分認(rèn)識(shí)核心素養(yǎng)的價(jià)值，充分借助信息技術(shù)教學(xué)手段，為高中物理教學(xué)賦能，提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生更好地發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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