多技術(shù)融合提升物理教學(xué)規(guī)范化與精準(zhǔn)化

肖亮松 廣東汕頭華僑中學(xué)

陳瑩瑩 廣東省汕頭市潮陽黃圖盛中學(xué)

● 背景

隨著科技的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，以信息技術(shù)為代表的多種高新技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活中，新一輪的課程改革也體現(xiàn)著技術(shù)對(duì)教育教學(xué)的賦能提質(zhì)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，“重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用”，通過設(shè)計(jì)各種活動(dòng)讓學(xué)生探索使用智能工具進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，通過查閱資料、學(xué)習(xí)傳感器應(yīng)用、使用各種信息化手段完成實(shí)驗(yàn)等方式，讓學(xué)生在提高物理學(xué)習(xí)水平的同時(shí)，有效提升信息素養(yǎng)。但在現(xiàn)階段的教育教學(xué)過程中，因?yàn)榻處熜畔⒓夹g(shù)能力水平或者軟硬件條件的限制，常不能很好地實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的多技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。

筆者認(rèn)為，借助信息技術(shù)手段，能夠提高教學(xué)“顆粒度”的細(xì)分程度，讓每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)可以借助信息技術(shù)的手段實(shí)現(xiàn)“有跡可循、有數(shù)可依”，讓物理教學(xué)更加規(guī)范化與精準(zhǔn)化，而規(guī)范的方法和流程則能更好地幫助學(xué)生有效掌握知識(shí)和方法。技術(shù)賦能是提高教育精準(zhǔn)化的有效手段，精準(zhǔn)化的教學(xué)更有利于教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展，提高教學(xué)品質(zhì)。筆者通過教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)了物理學(xué)科與多種技術(shù)高質(zhì)量融合實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)規(guī)范化、精準(zhǔn)化探索的手段，具體如下。

● 多技術(shù)融合促進(jìn)方法流程規(guī)范化

方法流程規(guī)范化是物理學(xué)習(xí)必要的學(xué)科素養(yǎng)，利用信息技術(shù)增強(qiáng)過程性記錄和診斷，可促進(jìn)方法流程規(guī)范化。

1.多技術(shù)融合提高演示與示范有效性

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通過課堂演示展示物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作，但限于時(shí)間與空間，課堂上教師演示無法全方位展示，且無法重復(fù)收看。而利用信息技術(shù)，教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程進(jìn)行多角度拍攝，并將其剪輯制作成示范視頻；學(xué)生可以在課堂上觀看演示過程，也可以在課后觀看錄制的微課，還可以利用回放、暫停、慢速播放的方式更好地觀察實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。

例如，針對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)要求的21個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，教師可逐一錄制操作演示視頻，學(xué)生通過視頻觀察操作細(xì)節(jié)，熟悉操作過程，以此提高操作規(guī)范性。又如，在講解“追及問題”的過程中，學(xué)生不容易理解其位移與空間關(guān)系，教師可將多媒體課件與微課結(jié)合，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)規(guī)范化情境問題分析，提高學(xué)科素養(yǎng)。

2.多技術(shù)融合提高診斷與指導(dǎo)顆粒度

書面作業(yè)和檢測(cè)是學(xué)習(xí)過程中的有效診斷手段，但通過批改作業(yè)只能看到結(jié)果，看不到學(xué)生的作答過程，無法針對(duì)學(xué)生的分析過程進(jìn)行有效判斷，這樣的“顆粒度”是不夠的。在教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生把自己的做題過程拍攝下來，以教師檢查和學(xué)生自查的方式，糾正不規(guī)范的思路，提高規(guī)范性。

對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中不規(guī)范不科學(xué)的操作，教師也可以利用錄像診斷的方式，通過查看學(xué)生的操作過程，實(shí)現(xiàn)具體指導(dǎo)，并根據(jù)易錯(cuò)點(diǎn)，加強(qiáng)難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)的教學(xué)。

精準(zhǔn)應(yīng)用技術(shù)，通過視頻拍攝、數(shù)據(jù)采集終端等信息化設(shè)備，突破時(shí)空限制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、情境分析的有效示范與診斷，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的準(zhǔn)確形成，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

● 多技術(shù)融合保障教學(xué)實(shí)施精準(zhǔn)化

技術(shù)不僅能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)示范與診斷，還能促進(jìn)教學(xué)組織和實(shí)施的精準(zhǔn)化，更好地描繪“學(xué)生畫像”，實(shí)現(xiàn)智慧教育。

1.以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的教學(xué)組織

借助智能硬件，可實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)采集，以數(shù)據(jù)支撐實(shí)現(xiàn)學(xué)情反饋，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)科學(xué)情精準(zhǔn)分析，針對(duì)年級(jí)、班級(jí)、個(gè)人實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化學(xué)情分析。例如，在2020級(jí)高一年級(jí)的物理教學(xué)中，筆者所在教研組基于數(shù)據(jù)采集硬件（試卷掃描儀），通過答題卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；以教學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科學(xué)情分析。備課組長(zhǎng)可以了解年級(jí)學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和安排練習(xí)檢測(cè)，科任教師可以明確所教班級(jí)學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，在完成集體備課進(jìn)度的前提下，對(duì)薄弱知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效加強(qiáng)，不僅如此，通過了解每個(gè)學(xué)生的知識(shí)掌握情況，還可以更好地開展培優(yōu)扶弱，實(shí)現(xiàn)精確提升。

2.基于實(shí)時(shí)反饋的教學(xué)實(shí)施

利用紙筆互動(dòng)系統(tǒng)、即時(shí)通信軟件、智慧教室平板系統(tǒng)等硬件，教師可實(shí)現(xiàn)課堂數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并針對(duì)數(shù)據(jù)直觀圖調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)進(jìn)度，更好地實(shí)現(xiàn)有效課堂。例如，筆者在課堂上利用紙筆互動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集學(xué)生答案，通過學(xué)生的實(shí)施反饋數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為支持，創(chuàng)設(shè)有效課堂。

● 以生為本踐行技術(shù)高質(zhì)化融合

技術(shù)融合在提高規(guī)范化與精準(zhǔn)化的同時(shí)，極大地?cái)U(kuò)展了物理教學(xué)的深度和廣度。在課堂教學(xué)中，技術(shù)融合創(chuàng)設(shè)了豐富教學(xué)方式，促進(jìn)了學(xué)生全面發(fā)展。

1.利用傳感器提高實(shí)驗(yàn)精確度與實(shí)驗(yàn)效率

①利用現(xiàn)有傳感器（傳感器包括專業(yè)的傳感器和數(shù)據(jù)采集器，也包括手機(jī)APP）實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。例如，教師可以利用數(shù)據(jù)采集器定量驗(yàn)證牛頓第三定律中力的大小關(guān)系，也可以利用手機(jī)自帶傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)與手機(jī)位置的關(guān)系。

②自主開發(fā)傳感器提高測(cè)量效率。除了使用現(xiàn)有的器材，也可以利用智能硬件自主開發(fā)，實(shí)現(xiàn)低成本高品質(zhì)的測(cè)量。例如，筆者在教學(xué)中自制教具“可移動(dòng)式智能單擺演示儀”，實(shí)現(xiàn)了單擺測(cè)量的智能化和精準(zhǔn)化；搭建“基于智能硬件的開源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了如用單擺測(cè)量重力加速度、利用自由落體測(cè)量重力加速度等多種實(shí)驗(yàn)一體化。

③融合創(chuàng)客教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生借助在創(chuàng)客課程中學(xué)到的技術(shù)，自制傳感器、自己編寫程序完成物理實(shí)驗(yàn)。

2.利用攝像設(shè)備改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)

①利用投屏技術(shù)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化。利用攝像頭投屏，可以提高實(shí)驗(yàn)可見度，通過慢放、多角度等功能，提高實(shí)驗(yàn)效果。高質(zhì)化運(yùn)用攝像設(shè)備促進(jìn)實(shí)現(xiàn)可視性，提高實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化。

②利用視頻編輯技術(shù)拓展實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)化。利用視頻逐幀播放，可以對(duì)過程很短的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)精確分析。例如，使用逐幀播放功能研究自由落體運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。不僅如此，其他科目也可以使用視頻編輯軟件的快放功能，如在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)的觀察分析。

3.利用軟件模擬技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)廣度

①構(gòu)建虛擬空間，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)樣式。通過搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠突破時(shí)間和空間的限制，讓學(xué)生身臨其境地做實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和細(xì)節(jié)有更加深入的認(rèn)識(shí)。例如，利用3D建模創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建模擬實(shí)驗(yàn)，以情境化的方式，讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)全過程，并且通過任務(wù)式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在使用過程中潛移默化，實(shí)現(xiàn)操作的規(guī)范化和思維的準(zhǔn)確化。

②軟件模擬技術(shù)突破思維困境。物理教學(xué)中存在一些抽象的知識(shí)和概念，無法利用實(shí)物演示，通過語言文字也很難準(zhǔn)確傳達(dá)。而利用3D建?；蛘邉?dòng)畫制作軟件可以模擬現(xiàn)象和過程，幫助學(xué)生準(zhǔn)確建立物理觀念。例如，利用3Dmax制作動(dòng)畫，突破磁場(chǎng)描述困境；利用FLASH、GGB制作動(dòng)畫，突破動(dòng)態(tài)圓形邊界問題和機(jī)械波的相關(guān)難點(diǎn)等。

技術(shù)與教學(xué)的融合，應(yīng)該避免一個(gè)誤區(qū)，即為了技術(shù)融合而使用技術(shù)。技術(shù)融合高質(zhì)化，在嫻熟的技術(shù)背后，應(yīng)該是以學(xué)生為主體，以課程標(biāo)準(zhǔn)與高考評(píng)價(jià)體系為指引，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境化、生活化的實(shí)踐情境，高質(zhì)量促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

● 總結(jié)

多技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合，是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是新一代“數(shù)字公民”培養(yǎng)的手段，在學(xué)科教學(xué)中，應(yīng)該立足課程標(biāo)準(zhǔn)，以物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等各項(xiàng)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為前提，恰當(dāng)利用信息技術(shù)，從規(guī)范化和精準(zhǔn)化目標(biāo)入手，在教育教學(xué)中滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和技術(shù)思維的提升。

多技術(shù)融合學(xué)科教學(xué)，提高教學(xué)有效性，重在高質(zhì)融合，貴在有效實(shí)踐。信息技術(shù)的發(fā)展為教育教學(xué)提供了豐富的資源和方式，教師和學(xué)生只有切實(shí)做到有效實(shí)踐，在實(shí)踐中提升教師的應(yīng)用能力和學(xué)生的核心素養(yǎng)，才能做到真正意義的技術(shù)賦能，提質(zhì)增效。