基于數(shù)字教材的初中物理課堂教學(xué)變革實(shí)踐研究

孫秀杰

關(guān)鍵詞：數(shù)字教材教育信息化初中物理課堂變革

2018 年4 月13 日，教育部發(fā)布了《教育信息化2.0行動計(jì)劃》，計(jì)劃要實(shí)施數(shù)字資源服務(wù)普及行動，完善數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系。同年4 月16 日發(fā)布了《中小學(xué)數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范（試行）》，其中明確要求學(xué)生要能利用媒體終端進(jìn)行隨時隨地的學(xué)習(xí)、交流和分享，能利用信息技術(shù)開展自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)。數(shù)字教材是以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為藍(lán)本，針對信息化環(huán)境中教與學(xué)的新需求，利用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字媒體、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，融教材、數(shù)字資源、學(xué)科工具、應(yīng)用數(shù)據(jù)于一體的立體化教材。數(shù)字教材是信息時代教育的基礎(chǔ)性資源，將數(shù)字教材應(yīng)用于課堂教學(xué)是推動課堂教學(xué)與信息技術(shù)走向深度創(chuàng)新融合的途徑。

一、問題的提出

傳統(tǒng)的初中物理課堂教學(xué)存在以下問題：概念教學(xué)因內(nèi)容抽象概括性強(qiáng)，學(xué)生難以理解；實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到時間、空間和現(xiàn)實(shí)設(shè)備數(shù)量的限制，學(xué)生動手操作機(jī)會少，學(xué)生難以充分掌握實(shí)驗(yàn)操作方法， 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程。在教育信息化2.0 時代，如何利用數(shù)字教材破解線上和線下概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難題，促進(jìn)課堂教學(xué)的變革和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和學(xué)習(xí)興趣，是廣大教師面臨的現(xiàn)實(shí)問題。

二、基于數(shù)字教材的課堂教學(xué)變革實(shí)踐研究

本文以初中物理《磁生電》的新授課為例，基于數(shù)字教材資源對磁生電現(xiàn)象及生活中的應(yīng)用進(jìn)行講解，開展課堂教學(xué)變革實(shí)踐研究。

（一）構(gòu)建數(shù)字教材的網(wǎng)絡(luò)化教師備課和課堂預(yù)習(xí)

1.課前預(yù)判學(xué)生困難，理清教師備課和學(xué)生預(yù)習(xí)思路（1）前置任務(wù)，查找存在問題教師課前布置微課視頻和利用數(shù)字教材平臺推送網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)作業(yè)，并通過學(xué)生答題情況的收集和分析發(fā)現(xiàn)問題，使教學(xué)決策數(shù)據(jù)化，確定授課重點(diǎn)和課堂講解中需要解決的問題。

（2）剖析誤點(diǎn)，構(gòu)建立體思維模型學(xué)生在本節(jié)課比較不容易理解的是“導(dǎo)體在磁場中怎樣運(yùn)動才是做切割磁感線運(yùn)動”，讓學(xué)生利用數(shù)字教材資源提前觀看磁體周圍磁感線分布，提前構(gòu)建立體思維模型。

2.課中個性化教學(xué)，活用數(shù)字教材利用數(shù)字教材的NOBOOK 虛擬實(shí)驗(yàn)室?guī)ьI(lǐng)學(xué)生一起挑選實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。課堂上，教師進(jìn)行問題式導(dǎo)向，通過視頻和圖片等數(shù)字教材由小組個性化交流、研討解答。

難點(diǎn)問題則借助豐富有趣的視頻音頻、動畫等數(shù)字資源組織小組展示，結(jié)合教師點(diǎn)撥拓展學(xué)生思維。

3.課后動手實(shí)踐性作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)成果課后動手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。課后，教師為突破傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的不足，布置動手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)作業(yè)“巧做風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律，鞏固課堂的學(xué)習(xí)成果。

限時在線測試，自我反思感悟。通過數(shù)字教材的限時在線測試，即時反饋學(xué)生掌握知識的情況，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。學(xué)生對課前正確率低的題目再次進(jìn)行“回頭練”，對比前后答對率的數(shù)據(jù)，學(xué)生的課堂復(fù)習(xí)效果顯著提升。

（二）利用NOBOOK實(shí)驗(yàn)室和視頻圖片，實(shí)現(xiàn)數(shù)字教材的多元交互應(yīng)用

1.課前基礎(chǔ)預(yù)習(xí)對于課前基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)，直接使用數(shù)字教材中的文字、圖片、磁生電探究實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生點(diǎn)擊直觀觀看。

教師利用教學(xué)平臺將數(shù)字教材向?qū)W生推送，學(xué)生即可自主預(yù)習(xí)。

2.課中重難點(diǎn)講解對于課堂重難點(diǎn)知識的學(xué)習(xí)， 教師進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，根據(jù)課堂需要，二次重組教材，在數(shù)字教材嵌入教師自助組合圖片和PPT 等教學(xué)資源， 教師利用教學(xué)軟件在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中恰如其分地向?qū)W生推送，使數(shù)字教材成為優(yōu)化資源。

例如：在數(shù)字教材上NOBOOK實(shí)驗(yàn)室學(xué)生可以自主挑選實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模擬實(shí)驗(yàn)過程等，學(xué)生課前預(yù)習(xí)過后，教師課堂上教師再講解學(xué)生注意力會很集中，效果更好。可以加速學(xué)生對知識的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和表達(dá)的愿望，發(fā)展了思維，提高了能力。

3.課后鞏固復(fù)習(xí)對于課后知識鞏固的復(fù)習(xí)， 教師進(jìn)行升級改造，即數(shù)字教材與生活情景相結(jié)合，教師利用教學(xué)軟件與教學(xué)平臺的雙結(jié)合，作為課后作業(yè)向?qū)W生推送，豐富學(xué)生課后復(fù)習(xí)資源。

例如：課后為鞏固教材中磁生電現(xiàn)象的理解，從與現(xiàn)代科技結(jié)合的“手搖式手電筒”和“自主發(fā)電式的充電鞋墊”通過數(shù)字教材上“動圈式話筒”的動畫講解視頻，可以讓學(xué)生由抽象變?yōu)橹庇^，理解應(yīng)用問題，突破難點(diǎn)。

教師巧妙以數(shù)字教材多元交互為載體，展現(xiàn)物理智慧課堂，不僅使物理課堂更具個性化的魅力，而且促進(jìn)了學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（三）培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，善用數(shù)字教材與物理實(shí)驗(yàn)新探索

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，把物理的疑難問題利用數(shù)字教材與創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合來解決，學(xué)生既透過數(shù)字教材產(chǎn)生表象的認(rèn)知，再通過動手實(shí)驗(yàn)、自主探索和合作交流的學(xué)習(xí)方式，不僅學(xué)習(xí)技能得到提升，而且利于學(xué)生在頭腦中形成深層概念。

1.課前實(shí)驗(yàn)觀課與檢測課前，教師根據(jù)前面磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)知識，將數(shù)字資源中的演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)剪輯成微課，讓學(xué)生進(jìn)行觀課。不僅提升學(xué)生對數(shù)字教材的分析、整理能力，而且讓學(xué)生在自我評價中學(xué)會提出問題。

2.課中小組實(shí)驗(yàn)展演課堂上，教師通過數(shù)字教材與實(shí)驗(yàn)展演相結(jié)合，設(shè)計(jì)了課堂小組實(shí)驗(yàn)展演環(huán)節(jié)。學(xué)生親自動手操作，從旁觀者和聽眾變成了參與者，促使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的探索欲望，不僅使課堂變得直觀生動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而且通過實(shí)驗(yàn)展演有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)歸納、總結(jié)能力。

例如：學(xué)生對于導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時利用實(shí)驗(yàn)視頻和課后習(xí)題中動圈式話筒的視頻講解，學(xué)生更容易理解。通過數(shù)字教材和實(shí)驗(yàn)展演的有機(jī)融合，更能激起學(xué)生自主學(xué)習(xí)的愿望，使課堂更立體生動。

3.課后動手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步鞏固課堂實(shí)驗(yàn)成果，教師設(shè)計(jì)布置課后動手的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)作業(yè)。

從廢舊電動玩具中取出直流電動機(jī)，在原來接電池處接一只額定電壓為1.2 伏的小燈泡，快速扭轉(zhuǎn)電動機(jī)軸，小燈泡會發(fā)光。如果在電動機(jī)軸上裝一個小風(fēng)扇，將風(fēng)扇迎風(fēng)放置，風(fēng)扇會帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動，小燈泡發(fā)光，這就成為一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)了。

對照傳統(tǒng)的物理作業(yè)， 它不僅能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、總結(jié)與評價等學(xué)習(xí)技能，還能通過對問題全過程的參與與自我嘗試，增強(qiáng)學(xué)好物理的信心，從而有利于培養(yǎng)獨(dú)立思考的品質(zhì)和探索精神，真正領(lǐng)悟到“物理來源于生活，又應(yīng)用于生活”。

三、實(shí)踐研究效果分析傳統(tǒng)教學(xué)中， 學(xué)生通過閱讀紙質(zhì)材料預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，對于操作煩瑣的實(shí)驗(yàn)，很難真正理解。本節(jié)課利用數(shù)字教材進(jìn)行課前檢測診斷， 教師備課更有針對性。利用NOBOOK 虛擬實(shí)驗(yàn)室支持學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，教師課堂講解、示范操作時將仿真實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，更好地滿足了學(xué)生的操作需求， 幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，提高實(shí)驗(yàn)效率。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的多樣化，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時，教師在備課時必須更新教學(xué)理念，進(jìn)行精細(xì)備課，創(chuàng)設(shè)有意義的情境，重視過程性評價，探究教育教學(xué)規(guī)律，這些都可以促使教師的個人成長得到提升。

四、實(shí)踐研究中存在的問題

（一）目前數(shù)字教材版本多樣，教材資源不均衡。人教版物理數(shù)字教材資源比較多，實(shí)用性強(qiáng)。而滬科版物理數(shù)字教材資源匱乏，互動功能也比較差。使用數(shù)字教材時教師根據(jù)需要往往會選擇資源比較豐富的人教版物理教材，但是教材內(nèi)容和滬科版匹配度不高，打擊了教師使用的積極性。

（二）數(shù)字資源更新不及時，影響教師的使用體驗(yàn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師使用時更傾向于選擇時效性強(qiáng)的資源， 更能吸引學(xué)生的注意力和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而現(xiàn)有的數(shù)字資源往往比較陳舊，更新迭代慢。

（三）家長擔(dān)心過多使用電子產(chǎn)品影響學(xué)生身心健康。學(xué)生在享受信息化教學(xué)帶來直觀、互動、高效的同時，也受到這些多媒體教學(xué)設(shè)備對視力健康的影響。在青少年近視問題越發(fā)嚴(yán)重且呈現(xiàn)低齡化的形勢下，家長更加注意呵護(hù)孩子的眼睛，因此對基于數(shù)字教材的學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生了擔(dān)憂。

基于數(shù)字教材的初中物理課堂教學(xué)變革推動了教學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，強(qiáng)化了學(xué)生的主體地位，數(shù)字教材的使用效果普遍接受良好。但是，數(shù)字教材作為一種新形態(tài)，其應(yīng)用尚未成熟，面對問題和挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該積極面對，加強(qiáng)對基于數(shù)字教材的物理課堂教學(xué)變革的探索，在實(shí)踐研究中尋找解決方案。