大數(shù)據(jù)支持下高中物理課堂精準(zhǔn)教學(xué)的有效落實(shí)

吳宜文

(福建省閩清高級(jí)中學(xué),福建 福州 350800)

基金項(xiàng)目：福建省閩清縣教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2023年度立項(xiàng)課題“大數(shù)據(jù)背景下高中物理學(xué)科精準(zhǔn)教學(xué)的策略研究”的成果(課題編號(hào):MQ202306Z)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,人們逐漸進(jìn)入到信息化和智能化時(shí)代,大數(shù)據(jù)技術(shù)是一個(gè)典型代表,對(duì)教育教學(xué)有所影響,對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容、流程與形式均帶來更多的新思路.高中物理教師在課堂教學(xué)中同樣如此,需在大數(shù)據(jù)支持下制定整體課堂教學(xué)規(guī)劃,師生、生生之間通過多媒體技術(shù)同教育資源聯(lián)系起來,借此幫助學(xué)生學(xué)習(xí)好物理這門課程.

1 合理采用大數(shù)據(jù)技術(shù),精準(zhǔn)引發(fā)學(xué)生興趣

在以往的高中物理教學(xué)中,大部分教師都采用照本宣科的模式,學(xué)生極易產(chǎn)生抵觸心理,影響學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)較為被動(dòng)與機(jī)械,學(xué)習(xí)效率不高,課堂教學(xué)效果一般.為解決這些問題,高中物理教師可從大數(shù)據(jù)視角出發(fā),以大數(shù)據(jù)為基本立足點(diǎn),精準(zhǔn)誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與內(nèi)在動(dòng)力,使其學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng),為精準(zhǔn)教學(xué)做好鋪墊[1].

比如,在實(shí)施“加速度”教學(xué)時(shí),教師先利用大數(shù)據(jù)技術(shù),從網(wǎng)絡(luò)上搜集以下動(dòng)畫:拖拉機(jī)2秒內(nèi)速度從0變到2 m/s,自行車5秒時(shí)間速度從0變到10 m/s,飛機(jī)2秒內(nèi)速度從0變到100 m/s.要求學(xué)生一邊觀看,一邊判斷速度變化得快,使其通過比較發(fā)現(xiàn)相同時(shí)間內(nèi)速度變化大的運(yùn)動(dòng)變化快,相同速度變化量所用時(shí)間少的變化快.設(shè)疑:不同時(shí)間、不同速度變化,該如何比較快慢?由此引出本節(jié)課的新內(nèi)容——加速度.接著,教師引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合以往學(xué)習(xí)速度所用的方法得出加速度的概念,初步學(xué)會(huì)運(yùn)用比值法比較速度變化得快慢,然后指導(dǎo)他們運(yùn)用木條、毛巾和小車演示小車速度變化快慢的不同表示方式,結(jié)合小車運(yùn)動(dòng)情況來定性地表示速度變化快慢,使其根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出加速度的物理意義.

2 善于利用大數(shù)據(jù)技術(shù),物理課堂精準(zhǔn)有效

大數(shù)據(jù)是一個(gè)較為抽象的概念,以信息技術(shù)為依托,輔以網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)等,屬于典型的現(xiàn)代化產(chǎn)物,對(duì)多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域均產(chǎn)生一定的影響.在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理課堂教學(xué)中,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué),教師需要善于利用大數(shù)據(jù)技術(shù),提升教學(xué)行為、內(nèi)容與流程的精準(zhǔn)性與有效性,且適當(dāng)轉(zhuǎn)變物理知識(shí)呈現(xiàn)形式,易于學(xué)生理解和接受,提高他們的學(xué)習(xí)效率.

此時(shí),在開展“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí),教師先利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搜集一些生活中常見的落體現(xiàn)象,如春天的細(xì)雨蒙蒙,夏天的暴雨傾盆,秋天的黃葉飄落,冬天的雪花紛飛,等等.講述:在現(xiàn)實(shí)世界中不同物體進(jìn)行落體運(yùn)動(dòng)時(shí),下落速度的快慢往往是不一樣的,如蘋果與樹葉會(huì)同時(shí)從蘋果樹上下落嗎?重的物體是否肯定比輕的物體下落快?如何證明各自的觀點(diǎn)?組織學(xué)生進(jìn)行討論:物體在下落過程影響運(yùn)動(dòng)情況的因素有哪些?質(zhì)量重的物體下落速度是否比質(zhì)量輕的快?指引他們拿出兩個(gè)一樣的硬幣及兩張同硬幣表面大小一樣的紙張,其中一個(gè)揉為團(tuán),按照數(shù)學(xué)中排列組合的原則實(shí)驗(yàn),使之均從同一高度自由下落,觀察硬幣和紙的下落快慢情況,使其得出結(jié)論:物體下落過程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量沒有關(guān)系.

3 借助大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì),推動(dòng)學(xué)生精準(zhǔn)發(fā)展

高中物理教師可基于大數(shù)據(jù)視角出發(fā),根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況推送不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容,讓其根據(jù)個(gè)人能力選擇學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo),從而推動(dòng)他們精準(zhǔn)發(fā)展,縮小彼此之間的差異.

例如,在進(jìn)行“動(dòng)能和動(dòng)能定理”教學(xué)時(shí),動(dòng)能具有瞬時(shí)性,是指力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功等于在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化,動(dòng)能是狀態(tài)量,無負(fù)值.動(dòng)能定理描述的是物體動(dòng)能的變化量與合外力所做的功的關(guān)系,具體內(nèi)容為合外力對(duì)物體所做的功,等于物體動(dòng)能的變化量.面對(duì)這一概念,部分學(xué)生的理解可能存在一些問題,不過有的學(xué)生則能夠?qū)?dòng)能定理完整理解,但在解題中不會(huì)使用公式W合=ΔEk,他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)及疑難點(diǎn)通常有所差異.這時(shí)教師需借助大數(shù)據(jù)技術(shù)將本章節(jié)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行重新整合,包括從牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理的過程、動(dòng)能定理的物理意義、運(yùn)用動(dòng)能定理解題的技巧等,學(xué)生個(gè)人需要自由選擇,輔助他們加以鞏固個(gè)人弱點(diǎn).

4 科學(xué)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù),積極打造精準(zhǔn)課堂

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)中,涵蓋的數(shù)據(jù)信息相當(dāng)豐富,教師應(yīng)對(duì)這些教學(xué)資源進(jìn)行適當(dāng)加工與整合,對(duì)數(shù)量龐大的互聯(lián)網(wǎng)信息精煉處理,為學(xué)生找到適合實(shí)際學(xué)習(xí)需求的教學(xué)資源,避免他們?cè)谒鸭c會(huì)的學(xué)習(xí)資源時(shí)花費(fèi)太多時(shí)間和精力.另外,高中物理教師在日常教學(xué)中需格外注重學(xué)生遇到的障礙與疑難點(diǎn),給予及時(shí)點(diǎn)撥與指導(dǎo),打造精準(zhǔn)課堂[2].

在這里,以“力的合成”與“力的分解”教學(xué)為例,教師先通過大數(shù)據(jù)技術(shù)播放“曹沖稱象”的視頻,設(shè)問:曹沖是怎樣“稱出”大象重量的?采用的是什么方法?學(xué)生知道是用石頭代替大象,稱出石頭的重量就知道大象的體重,這是等效替代法.讓學(xué)生思考生活中還有哪些也是利用這種替代的關(guān)系,鼓勵(lì)他們自由發(fā)揮,分享一些常見的替代關(guān)系.接著,教師在多媒體課件中以小孩和大人提水、人和大象拉木材、兩根繩子和一根繩子吊著燈泡為例,講述這些情況下用一個(gè)力代替幾個(gè)力,引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己歸納合力和分力的定義,引出問題:合力與分力之間是什么關(guān)系?利用信息技術(shù)手段同步展示上述幾種受力情況的示意圖,使其發(fā)現(xiàn)求幾個(gè)力的合力過程叫力的合成,求一個(gè)力的分力叫力的分解,助推他們理解合力與分力.

5 巧妙運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù),精準(zhǔn)破解課堂難題

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)中,教師可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)了解學(xué)生的不解之處,借助多媒體手段形象生動(dòng)地展示知識(shí)要點(diǎn),精準(zhǔn)破解教學(xué)難題,輔助他們更好地理解與內(nèi)化知識(shí)[3].

舉個(gè)例子,在“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”教學(xué)實(shí)踐中,本節(jié)課的知識(shí)難點(diǎn)是牛頓第一定律的內(nèi)涵,即為揭示出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn),改變?nèi)祟惖淖匀挥^和世界觀,為進(jìn)一步探究力和運(yùn)動(dòng)之間的定量關(guān)系指明方向,揭示物體存在慣性、確立慣性參考系,以此為基礎(chǔ)建立牛頓第二定律.在本節(jié)課教學(xué)過程中,教師可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)督與分析學(xué)生的交流情況,記下他們?cè)谡麄€(gè)學(xué)習(xí)中的表現(xiàn),建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)檔案.當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到障礙時(shí),如力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系、慣性的概念、通過慣性解釋自然現(xiàn)象等,教師可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)及時(shí)掌握他們的學(xué)習(xí)動(dòng)向與情況,對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度與態(tài)度進(jìn)行評(píng)估,家長(zhǎng)也可以實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)與教師溝通、處理.

6 靈活使用大數(shù)據(jù)技術(shù),推動(dòng)學(xué)生精準(zhǔn)學(xué)習(xí)

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)過程中,教師需充分借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來打造高效物理課堂,安排好各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng),同時(shí)結(jié)合他們的生活實(shí)際進(jìn)一步提高物理教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義.對(duì)此,高中物理教師在具體的課堂教學(xué)中,應(yīng)當(dāng)靈活使用大數(shù)據(jù)技術(shù),以學(xué)生的實(shí)際生活為基本立足點(diǎn)整合教學(xué)內(nèi)容,推動(dòng)他們精準(zhǔn)、高效地學(xué)習(xí)物理知識(shí),使其在課堂上學(xué)習(xí)效果更佳.

比如,在“牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律”教學(xué)中,本節(jié)課以學(xué)習(xí)作用力與反作用力之間的關(guān)系為主,教師可先展示一個(gè)雞蛋與石頭相碰的畫面,鼓勵(lì)學(xué)生猜測(cè)可能出現(xiàn)的情況,結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象引出問題:為什么雞蛋會(huì)碎,而石頭不會(huì)碎?使其仔細(xì)搜索后討論答案,讓他們積極學(xué)習(xí)新課內(nèi)容.之后,教師展示生活中常見的水杯放在桌面上、踢足球與擊掌等畫面,提出問題:當(dāng)你擊掌時(shí)雙手會(huì)產(chǎn)生什么感覺?踢足球時(shí)腳會(huì)產(chǎn)生什么感覺?在桌面上靜放的水杯,獲得桌面支持力時(shí)桌面是否出現(xiàn)變化?學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)將會(huì)回答:手會(huì)有麻麻的感覺,腳會(huì)痛,桌面因杯子對(duì)它的壓力而發(fā)生形變.使其意識(shí)到力的作用是相互的,提出作用力與反作用力的概念,讓他們探索作用力和反作用力之間的關(guān)系.

7 巧妙應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù),精準(zhǔn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在整個(gè)高中物理課程體系中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)同理論知識(shí)一起構(gòu)建成完整的物理知識(shí)體系.但是,在以往的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,容易受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境、條件與資源等因素的限制,不少實(shí)踐環(huán)節(jié)都難以確保每位學(xué)生都參與其中,影響他們對(duì)理論知識(shí)的正常學(xué)習(xí)、理解與掌握.對(duì)此,高中物理教師可巧妙應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式,對(duì)部分物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真或者模擬,精準(zhǔn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué),引發(fā)學(xué)生的求知渴望,讓他們高效探究與發(fā)現(xiàn)物理科學(xué)現(xiàn)象[4].

例如,在展開“磁場(chǎng)及其描述”教學(xué)時(shí),教師先提出問題:磁鐵是否為磁場(chǎng)的唯一來源?利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在多媒體設(shè)備上演示“奧斯特”實(shí)驗(yàn),由學(xué)生觀察通電前后的磁針指向,分析原因且體會(huì)到磁鐵周圍與電流周圍均存在著磁場(chǎng),使其結(jié)合牛頓第三定律說明磁針對(duì)電流也有力的作用,讓他們猜想是否能夠通過實(shí)驗(yàn)獲得更為明顯的驗(yàn)證.接著,教師現(xiàn)場(chǎng)演示“磁極對(duì)電流的作用”實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以看到通電后,靜止的線圈在磁極中發(fā)生擺動(dòng),讓他們得出“磁極對(duì)電流能夠產(chǎn)生力的作用”的結(jié)論.之后,教師借助大數(shù)據(jù)技術(shù)在課件中演示:兩條平行直導(dǎo)線,當(dāng)通以同向或反向電流時(shí),兩導(dǎo)線間相互作用,學(xué)生可以看到通以同向電流時(shí),兩條平行直導(dǎo)線相互吸引,通以反向電流時(shí)相互排斥,讓他們發(fā)現(xiàn)電流和的電流之間可以通過磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作.

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)活動(dòng)中,教師需極力發(fā)揮出大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),高度重視對(duì)數(shù)據(jù)的采集和使用,并合理借助信息技術(shù)手段優(yōu)化教學(xué),為學(xué)生帶來優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù),促進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)的有效落實(shí),提高學(xué)生的物理知識(shí)水平與學(xué)習(xí)能力.