信息技術(shù)環(huán)境下高中物理探究學(xué)習(xí)策略研究

陳利軍 （江蘇省淮陰中學(xué)）

物理是中學(xué)階段的重要科目，高中物理教學(xué)不僅承擔(dān)著提高學(xué)生綜合素質(zhì)、推動(dòng)學(xué)生健康發(fā)展和豐富學(xué)生人格魅力的重要責(zé)任，而且需要把學(xué)生思想行為帶上正軌。在這種條件下，很多學(xué)生對(duì)高中物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生迷茫和恐懼心態(tài)。如何打破這種困境，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)的靈活生動(dòng)轉(zhuǎn)變，成為廣大教師和教育工作者不得不思考的問(wèn)題，高中物理教學(xué)需要進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐探究操作。教育部門頒發(fā)的綱領(lǐng)性文件指出，基礎(chǔ)教育改革是社會(huì)各界廣泛關(guān)注的話題，在對(duì)相關(guān)課程體系、課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容進(jìn)行改革或調(diào)整時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建與學(xué)生學(xué)習(xí)成長(zhǎng)相適應(yīng)的教學(xué)模式。高中物理教學(xué)宗旨包括：徹底轉(zhuǎn)變以往的灌輸式教育思想，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和科學(xué)概念的過(guò)程中，樹立先進(jìn)科學(xué)的發(fā)展觀念；教師要轉(zhuǎn)變以往的教學(xué)態(tài)度，把對(duì)學(xué)生的局限和束縛轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)成長(zhǎng)的不竭動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生思考探索的想法和意愿，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題并且解決問(wèn)題，了解物理學(xué)科所蘊(yùn)藏的巨大魅力。調(diào)查研究表明，傳統(tǒng)物理教學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)生思考探索能力造成很大限制，信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，為學(xué)生思考探索提供了更廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)為教師教學(xué)提供更多參考借鑒方案，高中物理教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果都達(dá)到全新高度。

一、高中物理教學(xué)常見信息手段

（一）線上學(xué)習(xí)平臺(tái)-智學(xué)網(wǎng)等應(yīng)用程序

智學(xué)網(wǎng)等應(yīng)用程序是科大訊飛自主開發(fā)的一款A(yù)I+大數(shù)據(jù)教學(xué)服務(wù)平臺(tái)，主要包含教師端、學(xué)生端、家長(zhǎng)端和智學(xué)網(wǎng)校等板塊。智學(xué)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)一萬(wàn)多所學(xué)校中推廣使用，服務(wù)對(duì)象高達(dá)兩千多萬(wàn)人次，是中國(guó)目前為止擁有較大規(guī)模、較高智能、較完整體系和應(yīng)用效果比較突出的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)平臺(tái)。智學(xué)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)是建立以學(xué)生為核心的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，提高教師檢驗(yàn)考核的靈活性和準(zhǔn)確性。智學(xué)網(wǎng)應(yīng)用程序根據(jù)不同受眾群體提供個(gè)性化服務(wù)，能夠幫助教師制定特色教學(xué)方案，為學(xué)生創(chuàng)造個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，為父母提供健康的管理平臺(tái)。與此同時(shí)，該應(yīng)用程序具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和完整性，具備“選題組卷——批改——學(xué)情分析與報(bào)告——個(gè)性化作業(yè)”等連貫流程，利用大數(shù)據(jù)信息科技對(duì)部分功能和用途做出調(diào)整，從而增強(qiáng)線上學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

（二）線上教學(xué)視頻-簡(jiǎn)易學(xué)習(xí)網(wǎng)

北京簡(jiǎn)單科技公司于2007年成立，公司致力于中小學(xué)教育事業(yè)的研究，同時(shí)提供了大量的高中物理教學(xué)視頻以及課程資源。該平臺(tái)教學(xué)內(nèi)容與教材保持同步，分別設(shè)有“同步基礎(chǔ)課”“同步提升課”“滿分沖刺”等不同難度的課程，能夠滿足不同水平和要求的學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)板塊，做好課程內(nèi)容的練習(xí)與鞏固。簡(jiǎn)而言之，線上教學(xué)是在傳統(tǒng)教育基礎(chǔ)上，對(duì)課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源進(jìn)行的延伸與擴(kuò)展，線上教學(xué)通過(guò)利用個(gè)性化教育錄像，最終實(shí)現(xiàn)以人為本、因材施教的教育目的。網(wǎng)絡(luò)教育相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式，具有很強(qiáng)的先進(jìn)性和科學(xué)性，信息技術(shù)的引進(jìn)和融入能夠徹底打破時(shí)空限制。使學(xué)生能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不但使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有著更深的理解，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)程度。有效解決優(yōu)質(zhì)教育資源分布不合理的問(wèn)題，促進(jìn)教學(xué)資源利用和分享，為高中物理教學(xué)提供參考和借鑒。

（三）電子白板—“希沃”

交互式電子白板在推動(dòng)教學(xué)改革與教育事業(yè)信息化發(fā)展過(guò)程中起到不可或缺的作用，電子白板的產(chǎn)生和應(yīng)用使多媒體教學(xué)更加豐富。交互式電子白板融合了傳統(tǒng)黑板與多媒體教學(xué)平臺(tái)的雙重優(yōu)勢(shì)，既具有普通黑板的書寫交流功能，也具有多媒體教學(xué)工具的豐富特征，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和信息覆蓋?！跋Ｎ帧被?dòng)電子白板把計(jì)算機(jī)與電子白板連接起來(lái)，然后利用投影設(shè)備把計(jì)算機(jī)中的各種教學(xué)資源投射到電子白板上。并且在專門的操作軟件當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)粉筆和其他書寫工具的徹底替換，構(gòu)建出一套簡(jiǎn)單高效的教學(xué)模式。電子白板的引進(jìn)使用既能提高課堂教學(xué)成效，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生全神貫注地參加課堂學(xué)習(xí)，增強(qiáng)電子白板應(yīng)用能力和使用效果。在過(guò)去的教學(xué)當(dāng)中，教師需要把教材內(nèi)容書寫在黑板上，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理教學(xué)產(chǎn)生厭惡和恐懼，最終喪失課堂學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。教師在“希沃”互動(dòng)電子白板上進(jìn)行知識(shí)內(nèi)容的書寫時(shí)，還可以通過(guò)多媒體教學(xué)軟件及網(wǎng)絡(luò)資源完成課堂內(nèi)容的講授，增加師生交流與互動(dòng)頻次，把課堂教學(xué)氛圍烘托到最佳程度。傳統(tǒng)多媒體課件都是由教師通過(guò)計(jì)算機(jī)向?qū)W生展示，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不能迅速補(bǔ)充或講解。例如，在物理演示實(shí)驗(yàn)中，需要把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入具體表格中，不僅繁瑣而且容易造成數(shù)據(jù)丟失和遺漏。這也導(dǎo)致學(xué)生在課堂上浪費(fèi)很多的教學(xué)時(shí)間，師生交流與互動(dòng)被明顯壓縮。而利用“希沃”互動(dòng)電子白板，教師可以實(shí)時(shí)進(jìn)行講授和注解，把教學(xué)重心與核心內(nèi)容刻畫出來(lái)。不僅如此，“希沃”互動(dòng)電子白板能夠?qū)崿F(xiàn)多人聯(lián)動(dòng)操作，教師與學(xué)生能夠同時(shí)使用電子白板，這對(duì)課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)成效而言無(wú)疑是巨大的推動(dòng)作用。

（四）虛擬實(shí)驗(yàn)室— NOBOOK物理虛擬試驗(yàn)

在 NOBOOK物理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的支持輔助下，實(shí)驗(yàn)室可以分成多個(gè)板塊，分別是力學(xué)、力和運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)、家庭電路、聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、近代物理等。實(shí)驗(yàn)室不同板塊具有不同的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，如，利用機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)建立的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以自由調(diào)節(jié)空氣阻力、重力加速度等實(shí)驗(yàn)條件，再現(xiàn)“理想”和“非理想”兩種實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，充分利用想象設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)。在電路引擎的支撐下，電、磁模塊制造出電場(chǎng)和磁場(chǎng)環(huán)境，能夠模擬不同電荷相互作用的場(chǎng)景，方便磁極之間的相互作用。學(xué)生也可以在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行開放式的探索操作，做好線路連接和優(yōu)化部署工作。力與運(yùn)動(dòng)板塊主要提供彈簧、輕桿、輕繩、導(dǎo)軌等實(shí)驗(yàn)材料，并且營(yíng)造出重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等多種實(shí)驗(yàn)環(huán)境。不僅可以進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，還能進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)、機(jī)械守恒定律驗(yàn)證，很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的探索和研究都能在虛擬實(shí)驗(yàn)室完成，例如，發(fā)射地球衛(wèi)星、帶電粒子在電、磁場(chǎng)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)軌跡等。

二、信息技術(shù)環(huán)境下高中物理探究學(xué)習(xí)策略

（一）創(chuàng)造情景，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題

提問(wèn)是探究式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，它能激發(fā)學(xué)生的探究欲望和動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入積極探索和研究的學(xué)習(xí)狀態(tài)。物理問(wèn)題是在物理環(huán)境下誕生的，學(xué)生在觀察物理場(chǎng)景中的概念信息時(shí)，容易產(chǎn)生疑惑和困惑，進(jìn)而逐步發(fā)展成為新的問(wèn)題。因此，在實(shí)施探究性教學(xué)過(guò)程中，創(chuàng)設(shè)探究性情境是一項(xiàng)十分必要的工作。探究情景的設(shè)置應(yīng)與教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)，盡可能符合學(xué)生的認(rèn)知水平，適應(yīng)學(xué)生發(fā)展規(guī)律，同時(shí)要有大量的實(shí)物資料，形式要生動(dòng)、形象、便于理解。與傳統(tǒng)課本、教師傳授方法相比，由計(jì)算機(jī)多媒體和互聯(lián)網(wǎng)為主導(dǎo)的信息科技，更容易建立與學(xué)生生活、學(xué)習(xí)環(huán)境相關(guān)聯(lián)的“情景模式”。通過(guò)運(yùn)用多媒體聲音、圖像、動(dòng)畫、視頻等手段，可以把學(xué)習(xí)內(nèi)容變得更加生動(dòng)有趣。豐富學(xué)生學(xué)習(xí)感受和認(rèn)知體驗(yàn)，讓學(xué)生在思考探索過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題和疑慮，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考和勇于探索的精神，在問(wèn)題形成之后，更加積極主動(dòng)地投身問(wèn)題解決方案的思考與研究當(dāng)中。

在“人造衛(wèi)星宇宙速度”的教學(xué)中，教師可以通過(guò)信息技術(shù)來(lái)分別創(chuàng)造下列情景：蘇聯(lián)首顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功案例；中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射案例；中國(guó)航天事業(yè)首次實(shí)現(xiàn)繞地飛行案例；同時(shí)包括神舟六號(hào)成功飛天案例。教師可以選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提出疑問(wèn)：這些東西是如何在宇宙中飛行的？學(xué)生由此產(chǎn)生問(wèn)題。教師利用多媒體教學(xué)軟件演示不同拋出速度下的物體運(yùn)動(dòng)軌跡。學(xué)生進(jìn)一步產(chǎn)生物體是否能夠拋向太空的疑問(wèn)。這些猜想自然而然地引起學(xué)生的關(guān)注和重視，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生探究物理現(xiàn)象和相關(guān)原理的興趣程度。

（二）觀察問(wèn)題，提出假設(shè)

物理探究性教學(xué)的關(guān)鍵在于對(duì)物理問(wèn)題的假定，這也是整個(gè)物理探索過(guò)程中最神秘、最誘人的環(huán)節(jié)。常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)方法在展示某些物理現(xiàn)象時(shí)，往往會(huì)給學(xué)生帶來(lái)很多限制，而某些模糊的物理探究過(guò)程也會(huì)造成學(xué)生產(chǎn)生厭惡、恐懼心態(tài)，人類可以迅速處理并記住直覺類的訊息，這種訊息可以幫助我們思考和探索。在這種條件下，信息技術(shù)使傳統(tǒng)物理教學(xué)得到延伸和擴(kuò)展。學(xué)生可以用模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行檢驗(yàn)和探查。通過(guò)調(diào)整數(shù)量關(guān)系，可以改善模型或者假定條件。信息科技可以讓學(xué)生看到自己的問(wèn)題和成果，幫助學(xué)生進(jìn)行更深入的研究或者探索。

運(yùn)用信息科技，能夠由快變慢，由動(dòng)至靜，全面客觀地觀察問(wèn)題，讓學(xué)生透過(guò)問(wèn)題觀察和理解，撥開迷霧，發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的線索，從而得出合理的假定。合理利用信息技術(shù)的多方位攝像或透徹的立體模擬，讓學(xué)生從多角度、多渠道思考探索問(wèn)題，把看不著的微觀理論通過(guò)宏觀現(xiàn)象表達(dá)出來(lái)。利用信息科技建立最真實(shí)的實(shí)驗(yàn)全息動(dòng)態(tài)畫面，激發(fā)學(xué)生思考探索精神，讓學(xué)生合理猜想或者有效分析，在多種可能性的情況下，作出合理的決策、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的假定條件、明確具體論證方向和論證依據(jù)。

在教授“人造衛(wèi)星宇宙速度”的時(shí)候，教師可以制作一個(gè)假設(shè)的多媒體課件：把相同的物體在山上以不同的初始速度扔出四條軌道。教師設(shè)疑：通過(guò)對(duì)四個(gè)軌跡的觀察和對(duì)比，你會(huì)從中找出哪些問(wèn)題？為什么所有的東西都會(huì)掉到地上？同學(xué)們?cè)谡n堂上進(jìn)行問(wèn)答。教師總結(jié)：1.物體在重力的作用下，都會(huì)向下墜落。2.一個(gè)物體的初始速度愈高，它的飛行距離就愈大。教師設(shè)問(wèn)：從這四個(gè)軌跡中，你還能想到些什么？學(xué)生中有人說(shuō)：物體運(yùn)動(dòng)速度越快，發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)的可能性越高；部分學(xué)生認(rèn)為：物體也許會(huì)飛出太陽(yáng)系；還有人說(shuō)：天體會(huì)繞著地球運(yùn)行。教師通過(guò)對(duì)學(xué)生的猜想和假設(shè)進(jìn)行深入思考，然后提取有價(jià)值的訊息，并對(duì)敢于猜想和假設(shè)的同學(xué)進(jìn)行鼓勵(lì)和肯定。

（三）利用信息技術(shù)開展探究實(shí)驗(yàn)

在信息技術(shù)的背景條件下，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)該采用多媒體方式進(jìn)行，因?yàn)槲锢韺W(xué)科具有很強(qiáng)的包容性和覆蓋程度，大到天體，小到粒子，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有詳細(xì)的操作步驟和注意事項(xiàng)，因此，物理實(shí)驗(yàn)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，如果學(xué)生不能正確地完成每一步操作，就會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)效果或者原理判定。在這種條件下，教師利用多媒體手段開展物理教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠生動(dòng)呈現(xiàn)，學(xué)生記憶也會(huì)更加深刻、清晰。如，教師要用動(dòng)畫來(lái)模擬地球周圍的人造衛(wèi)星，還可以用盧瑟福的粒子散射做動(dòng)畫，這樣可以讓學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)他們的求知欲和探索精神，積極主動(dòng)地參與各個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)探索過(guò)程當(dāng)中。值得注意的是，在進(jìn)行物理現(xiàn)象探究的時(shí)候，由于很多物理實(shí)驗(yàn)都存在轉(zhuǎn)瞬即逝的情況，因此，學(xué)生很難在較短時(shí)間內(nèi)了解物體發(fā)生變化的過(guò)程，利用多媒體教學(xué)，可以把原本短暫迅速的物理現(xiàn)象緩慢呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生有充足的時(shí)間觀察或者思考。

教師在給學(xué)生講解“自由落體運(yùn)動(dòng)”的時(shí)候，由于物體自由落體運(yùn)動(dòng)比較迅速，因此留給學(xué)生的觀察思考時(shí)間少之又少，僅靠具體的試驗(yàn)很難讓學(xué)生理解。此時(shí)教師可以利用動(dòng)畫來(lái)模擬自由落體，并將其下落的過(guò)程進(jìn)行緩慢播放，使學(xué)生能夠看到物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及速度變化情況。同時(shí)，教師也要利用計(jì)算機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，合理地設(shè)置物體在同一時(shí)間間隔內(nèi)的位置，并鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)觀察思考來(lái)了解物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。高中階段的學(xué)生理論知識(shí)相對(duì)豐富，但他們的抽象思維比較弱，對(duì)于很多比較隱晦的知識(shí)現(xiàn)象理解不準(zhǔn)確或者不到位。

有些物理實(shí)驗(yàn)本身就是一種非常危險(xiǎn)的行為，一旦出現(xiàn)操作錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損傷，更有甚者會(huì)危及師生生命安全。針對(duì)這種實(shí)驗(yàn)情況，如果不進(jìn)行深入探索和有效交流，僅靠教師口頭講述，難以取得預(yù)期成效。教師通過(guò)合理利用虛擬物理實(shí)驗(yàn)室，使物理實(shí)驗(yàn)達(dá)到全過(guò)程模擬，既讓學(xué)生了解操作不當(dāng)所造成的危害，又能深化學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的觀察和記憶。如，教師給學(xué)生做電池試驗(yàn)時(shí)，要求電池組不能短路，電流表的連接方式要符合相關(guān)要求，電壓計(jì)測(cè)量不能超出范圍。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索之前，教師要在虛擬實(shí)驗(yàn)室中模擬各種錯(cuò)誤操作的結(jié)果，使學(xué)生掌握正確的操作方法同時(shí)建立安全意識(shí)。因此，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，應(yīng)采取多媒體教學(xué)模式相結(jié)合的手段，既要保證教學(xué)質(zhì)量，又要提高教學(xué)成效，使學(xué)生對(duì)各種問(wèn)題產(chǎn)生更深刻的理解或者認(rèn)識(shí)，準(zhǔn)確解決物理教學(xué)中的一些難點(diǎn)和疑惑。與此同時(shí)，教師要用正確的眼光看待這種教學(xué)方式，盡可能發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處，把傳統(tǒng)物理教學(xué)上升至全新高度。