中學(xué)物理：數(shù)字化賦能物理課堂教學(xué)

2018 年1 月，教育部制定并頒布《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》，隨后在2022 年4 月頒布了《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》，構(gòu)建了初、高中一體的物理課程核心素養(yǎng)體系。為達(dá)成核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，上海市中學(xué)物理學(xué)科近年來的教研主題一直圍繞“理念·實(shí)踐·躍遷”開展課堂教學(xué)的實(shí)踐研究，探索素養(yǎng)立意的物理課堂教學(xué)樣態(tài)。

2020 年年底上海市委、市政府公布了《關(guān)于全面推進(jìn)上海城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的意見》，直接推動了上海教育教學(xué)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2021 年11 月，上海市教育委員會發(fā)布《上海市教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施方案（2021—2023）》，進(jìn)一步整體推進(jìn)上海教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為教育綜合改革全方位賦能。2023 年上海市中小學(xué)中青年教師教學(xué)比賽中學(xué)物理學(xué)科的主題由此確定為“數(shù)字化賦能物理課堂教學(xué)”，以此推動物理學(xué)科教學(xué)數(shù)字化應(yīng)用場景的研發(fā)，助力新課程的實(shí)施。

一、關(guān)于主題

（一）數(shù)字化

上海中學(xué)物理學(xué)科對于數(shù)字化并不陌生，早在上海“二期課改”初期，為了凸顯科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過程，以及提升中學(xué)物理傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)精度、滿足定量研究的需求，開展了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了許多實(shí)驗(yàn)“從無到有”“從有到優(yōu)”的研發(fā)與教學(xué)應(yīng)用，大大提升了課堂教學(xué)的效能，提升了學(xué)生科學(xué)探究的能力。2014 年，“中學(xué)物理教學(xué)的革新，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）的研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目成果獲基礎(chǔ)教育國家級教學(xué)成果獎一等獎。之后數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的研發(fā)并沒有停步，仍在系列化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面不斷迭代，又有了許多新的應(yīng)用場景。

近年來，上海市物理學(xué)科拍攝了近500 節(jié)“空中課堂”1.0、2.0 的教學(xué)視頻，成為優(yōu)質(zhì)的數(shù)字資源。物理教師也在不斷學(xué)習(xí)和使用新的數(shù)字技術(shù)和平臺，開展線上、線下融合式教學(xué)的探索與實(shí)踐，為教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型積累了經(jīng)驗(yàn)。本次教學(xué)比賽主題聚焦在教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，目的在于進(jìn)一步推動區(qū)校開展教學(xué)數(shù)字化場景的應(yīng)用研究。

（二）物理課堂教學(xué)

課堂教學(xué)是學(xué)校班級授課制下最常見的一種教學(xué)形式，是教師教的活動和學(xué)生學(xué)的活動的有機(jī)統(tǒng)一。課堂教學(xué)的樣態(tài)與課程目標(biāo)密切相關(guān)，素養(yǎng)立意的課程標(biāo)準(zhǔn)對課堂教學(xué)提出了新的要求——單元教學(xué)。有研究表明，“單元”是整體落實(shí)核心素養(yǎng)的基本學(xué)習(xí)單位，是目標(biāo)、內(nèi)容、活動、評價等關(guān)鍵要素的整合。單元視角下的課堂教學(xué)的樣態(tài)是怎樣的？數(shù)字化又該如何賦能？

1.課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)化

課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)化應(yīng)該是在單元內(nèi)容結(jié)構(gòu)化分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合素養(yǎng)導(dǎo)向的目標(biāo)，先創(chuàng)建單元教學(xué)結(jié)構(gòu)，再細(xì)化為課時教學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化既反映了學(xué)科內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，又反映出單元的大觀念及其本質(zhì)（教學(xué)重點(diǎn)）。教學(xué)的結(jié)構(gòu)化應(yīng)該有利于學(xué)生知識的建構(gòu)和能力的進(jìn)階。

課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)化可以在單元教學(xué)設(shè)計中體現(xiàn)，也可以嘗試借助數(shù)字技術(shù)有效推進(jìn)單元系列活動的跨課時開展，完成該內(nèi)容的進(jìn)階學(xué)習(xí)。

2.學(xué)習(xí)內(nèi)容的情境化

學(xué)習(xí)內(nèi)容的情境化就是將單元學(xué)習(xí)內(nèi)容與真實(shí)世界建立聯(lián)系，與學(xué)生的基礎(chǔ)與興趣建立聯(lián)系。情境化既能讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的意義和價值，又能在真實(shí)情境下的問題解決中提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

針對學(xué)情選擇合適的情境是開展有效教學(xué)的關(guān)鍵，但是同樣的教學(xué)情境，不同的呈現(xiàn)形式，也會影響課堂教學(xué)的效能。例如，在學(xué)習(xí)“聲音的特征”的過程中，需要幫助學(xué)生將耳朵聽到的聲音與聲源振動建立聯(lián)系，但由于教材提供的無聲圖片效果不甚理想，因此需要借助聲傳感器等各種手段，將聲音的振動圖像實(shí)時顯示，這樣學(xué)生就能非常容易地將聽到聲音的響度、音調(diào)等與振動的幅度、頻率等建立關(guān)聯(lián)。

3.思維活動的可視化

思維活動的可視化就是將學(xué)生腦海中的思維活動在課堂教學(xué)中呈現(xiàn)出來。有效組織課堂互動是思維活動可視化的有效手段。這就需要教師創(chuàng)設(shè)平等和諧的互動情境，促進(jìn)師生之間、生生之間互幫互助的積極情感建立以及積極的思維互動。

思維活動的可視化如果都是通過師生對話來完成的，而課堂時間有限，能夠在課堂上分享自己觀點(diǎn)的學(xué)生是有限的，就會導(dǎo)致有些學(xué)生獨(dú)特的視角、富有創(chuàng)意的想法無法被教師所了解，一些普遍存在的問題也會被忽視。合理使用數(shù)字化平臺可以實(shí)現(xiàn)一對多、多對多的課堂互動，讓更多學(xué)生的思維活動可視化，被分享、被關(guān)注。

4.學(xué)習(xí)評價的全程化

學(xué)習(xí)評價的全程化是指教師根據(jù)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過程中或者學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過師生對話、課堂觀察、課堂反饋等多種方式，對學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及素養(yǎng)水平等進(jìn)行有針對性的分析、診斷與改進(jìn)的過程。全程化讓教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)評價還能助力學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得成功的體驗(yàn)，激勵學(xué)生積極投入學(xué)習(xí)中。

數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計與可視化的呈現(xiàn)都可以幫助教師精準(zhǔn)判斷教學(xué)效果，及時發(fā)現(xiàn)普遍存在的問題，實(shí)時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，從而真正實(shí)現(xiàn)生本教學(xué)。

上文僅從四個不同的視角對素養(yǎng)立意的課堂教學(xué)樣態(tài)進(jìn)行了說明，并通過舉例的方式提出一些數(shù)字化應(yīng)用場景，供參賽教師參考。希望教師能從更多的視角進(jìn)行探索與實(shí)踐，如傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)快速收集、匯總與分享等。數(shù)字化賦能的“能”是關(guān)鍵，“能”應(yīng)體現(xiàn)新課標(biāo)倡導(dǎo)的立德樹人、素養(yǎng)立意、學(xué)科實(shí)踐等教學(xué)理念，體現(xiàn)教學(xué)的減負(fù)增效。避免為數(shù)字化而數(shù)字化，避免為“炫”技而背離學(xué)科教學(xué)的本質(zhì)等問題。

二、關(guān)于教學(xué)比賽

教學(xué)設(shè)計、課堂教學(xué)和課后答辯是本次教學(xué)比賽的三項(xiàng)內(nèi)容。

（一）教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是教師重要的基本功之一，占本次比賽總評的15%。物理學(xué)科的“教學(xué)設(shè)計”分為單元教學(xué)設(shè)計和課時教學(xué)設(shè)計兩個部分。單元教學(xué)設(shè)計主要包含單元教學(xué)任務(wù)分析、單元教學(xué)目標(biāo)確定、單元教學(xué)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建等。課時教學(xué)設(shè)計主要包含針對課時教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)分析、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)計思路、教學(xué)流程（流程圖+說明）、教學(xué)過程、板書設(shè)計、作業(yè)設(shè)計等欄目。圍繞今年教學(xué)比賽主題的設(shè)計思路可以在課時教學(xué)設(shè)計的“教學(xué)設(shè)計思路”中加以闡釋。上課前要把相關(guān)教材、單元教學(xué)設(shè)計、課時教學(xué)設(shè)計等書面材料提供給評委，并將上述內(nèi)容與教學(xué)課件打包一并上交。

（二）課堂教學(xué)

課堂教學(xué)是本次教學(xué)比賽的重點(diǎn)，占總評的70%。正式鈴聲響后方可開始上課，下課鈴聲響后應(yīng)盡快結(jié)束教學(xué)，拖延時長不得超過1分鐘。課堂教學(xué)要體現(xiàn)“立德樹人、素養(yǎng)立意、數(shù)字賦能”，教學(xué)要面向全體學(xué)生，不得隨意拔高學(xué)習(xí)要求?？茖W(xué)、合理的課堂教學(xué)設(shè)計，力求目標(biāo)定位準(zhǔn)確、實(shí)施要求清晰，以促使課堂教學(xué)的過程進(jìn)入預(yù)設(shè)的軌道。但不能刻意把學(xué)生導(dǎo)入預(yù)設(shè)軌道，教師應(yīng)始終鼓勵學(xué)生積極探索和自由表達(dá)，并利用教學(xué)過程中生成的有價值的教育資源及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)程。

（三）課后答辯

課堂教學(xué)后，參賽教師需進(jìn)行答辯，時間控制在15 分鐘以內(nèi)，答辯占總評的15%。在答辯環(huán)節(jié)中，教師可以對體現(xiàn)教學(xué)比賽主題的教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖、策略、方法做適當(dāng)解釋，并對課堂教學(xué)的效果做出自我評價，體現(xiàn)教師實(shí)踐反思的能力。針對評委的提問，教師應(yīng)有自己的思考，進(jìn)行客觀、理性的作答。