隨著課改深入推進，中學(xué)教學(xué)聚焦于學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。在此背景下，深度學(xué)習(xí)受到高度關(guān)注。深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，即學(xué)生面對特定的學(xué)習(xí)主題，在教師引導(dǎo)下積極主動地掌握學(xué)科的核心知識和思想方法，優(yōu)化自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并在新情境中遷移應(yīng)用所學(xué)知識^[1]。學(xué)生具有完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和高階的綜合能力，在高投入的學(xué)習(xí)狀態(tài)才能深度學(xué)習(xí)。信息技術(shù)融入物理學(xué)科教學(xué)，正逐步成為物理課堂教學(xué)的有效手段。合理使用信息技術(shù)，能有效促進物理深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，包括學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、學(xué)習(xí)過程的體驗、科學(xué)思維的發(fā)展、學(xué)習(xí)成果的遷移等。下面以“簡諧運動”為例，談信息技術(shù)對物理深度學(xué)習(xí)的助力。

一、借聲像資源調(diào)動學(xué)生視聽感官

物理教學(xué)中教師應(yīng)盡可能調(diào)動學(xué)生的感官，讓學(xué)生獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗，為深入理解物理概念、規(guī)律奠定基礎(chǔ)。簡諧運動是基本的機械振動，生活中機械振動現(xiàn)象普遍存在。為了喚醒學(xué)生的生活體驗，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，筆者播放相關(guān)的聲像資料，踐行“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學(xué)理念。

（一）在音樂欣賞中引入課題

音樂是樂器有規(guī)律振動產(chǎn)生的。上課伊始，筆者為學(xué)生播放一段音樂，吸引學(xué)生的注意力，并以音樂為情境提出問題。音樂由一個個音節(jié)組成。在學(xué)生聽完一段音樂后，筆者演示音叉被敲擊發(fā)出的一個音節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生觀察叉股的振動。這個過程中應(yīng)用了一種研究方法：研究發(fā)出一個個音節(jié)組成的音樂的樂器振動規(guī)律，必先研究發(fā)出一個音節(jié)的樂器振動規(guī)律。研究周期性的振動規(guī)律也是如此，首先要研究一個周期內(nèi)的振動規(guī)律。

（二）在視頻觀看中概括振動的運動特征

筆者將生活中不同的振動場景拍攝成視頻，剪切精選后播放給學(xué)生看，然后截取視頻中的一些圖片，引導(dǎo)學(xué)生分析各種振動的共同特征。學(xué)生通過觀看影像資料獲得豐富的感性認(rèn)識，經(jīng)歷從感性認(rèn)識到理性分析的過程，提高了抽象概括的思維能力，理解了機械振動概念。

（三）在動畫模擬中認(rèn)識理想模型

物理中有多種理想模型，包括對象模型、過程模型等。深入認(rèn)識理想模型對解決物理問題能力的培養(yǎng)具有重要作用。理想模型是人腦對實際事物的科學(xué)抽象，難以用實驗完美演示，但教學(xué)中教師可以借助信息技術(shù)模擬演示，幫助學(xué)生建構(gòu)正確的模型。簡諧運動是理想的過程模型，彈簧振子是研究簡諧運動理想的對象模型。教師通過實驗演示氣墊導(dǎo)軌上滑塊在彈簧作用下的振動時，振動的振幅會因為阻力作用而逐漸減小。氣墊導(dǎo)軌上的滑塊、彈簧系統(tǒng)不是嚴(yán)格意義上的彈簧振子，彈簧振子的振動需要在此基礎(chǔ)上進行推理和想象。筆者在學(xué)生想象的基礎(chǔ)上用Flash等軟件制作動畫進行模擬演示（如圖1），深化學(xué)生對彈簧振子模型的認(rèn)識，強化其對簡諧運動特征的感性認(rèn)識。

二、用多媒體技術(shù)推進探究學(xué)習(xí)

在探究物理規(guī)律的教學(xué)中，一些物理量難以準(zhǔn)確測量導(dǎo)致探究學(xué)習(xí)無法深入進行，教師往往以“科學(xué)研究表明”等說法直接給出結(jié)論，造成學(xué)生無法獲得探究規(guī)律的體驗。如以探究式學(xué)習(xí)的方式研究簡諧運動的振動圖像，教師可先讓學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)知識嘗試畫圖，然后通過演示實驗進行定性驗證，但要定量探究圖像規(guī)律就需要測量不同時刻的位移，顯然沒有信息技術(shù)支持難以在課堂上實施。教學(xué)中，教師常用以下兩種方法處理問題。

（一）手機視頻拍攝

筆者用手機拍攝一段小球在彈簧作用下振動的視頻，然后將視頻導(dǎo)入電腦，進行播放（用暴風(fēng)影音等軟件），間隔相同幀輸出圖片，對這些圖片按順序編號。

筆者將這些圖片批量導(dǎo)入Word或PPT中（它們都重疊在一起），全部選中，調(diào)整大小到合適尺寸，將最上面一張圖片向右平移一段距離（如圖2）。

筆者將圖片全部選中，使用“分布與對齊”中“橫向分布”功能進行排列（如圖3）。

筆者將圖片組合在一起，復(fù)制到畫圖軟件中，去掉右邊物體，即生成一張簡諧運動的振動圖像。每幀圖片的時間間隔可以從設(shè)置中查得，小球各時刻的位移值可以通過放置的刻度尺讀出。在此基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)學(xué)生進一步探究圖像變化的規(guī)律。

（二）數(shù)字化實驗

位移傳感器可以直接采集物塊在彈簧作用下振動過程中不同時刻的位移值（如圖4和圖5）。通過數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）還可以直接顯示位移-時間圖像。圖像上各點的數(shù)據(jù)坐標(biāo)容易讀取，這有利于學(xué)生定量探究。借助DIS標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)曲線擬合實驗所得的圖像，可檢驗實驗圖像的性質(zhì)。

三、實時精準(zhǔn)反饋助力反省思維發(fā)展

學(xué)生的思維是內(nèi)隱的。教師在課堂教學(xué)中需要想方設(shè)法呈現(xiàn)學(xué)生的思維過程，探明學(xué)生的真實想法或診斷學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，有針對性地組織后續(xù)教學(xué)活動。學(xué)生得到及時精準(zhǔn)的反饋或教師的即時性評價后，在教師指導(dǎo)下反思自己的思維過程，促進元認(rèn)知能力的提高。在簡諧運動教學(xué)中，筆者在引導(dǎo)學(xué)生探究彈簧振子的振動圖像時，及時了解學(xué)生自主探究所能達(dá)到的程度，在其探究得出簡諧運動規(guī)律后，進一步了解其對所學(xué)規(guī)律的理解程度。筆者借助信息技術(shù)手段實現(xiàn)實時精準(zhǔn)反饋。

（一）手機同屏展示

學(xué)生在通過實驗獲得振動圖像之前，運用之前所學(xué)知識也可以初步畫出彈簧振子的位移-時間圖像，但一些學(xué)生會產(chǎn)生錯誤的想法。這個環(huán)節(jié)是學(xué)生遷移之前所學(xué)知識到當(dāng)前新情境中的應(yīng)用過程，對發(fā)展學(xué)生的思維能力很有幫助。筆者盡可能給學(xué)生嘗試的機會，并呈現(xiàn)學(xué)生的思維過程，引導(dǎo)學(xué)生交流評價。傳統(tǒng)的做法是讓個別學(xué)生上臺板演，但板演的圖像不一定能呈現(xiàn)典型問題或者不能反映多個問題。目前比較流行的做法是應(yīng)用手機同屏軟件，將教師在走動過程中發(fā)現(xiàn)的多個典型問題直接用手機拍攝下來，并通過同屏軟件投影到電子屏上，方便全體學(xué)生觀看討論，實現(xiàn)課堂動態(tài)生成資源的有效利用。

（二）借助平板電腦實現(xiàn)隨堂練習(xí)的精準(zhǔn)反饋

在學(xué)生習(xí)得簡諧運動概念及其圖像性質(zhì)后，如何知曉他們是否準(zhǔn)確理解了圖像的意義，是否能夠通過振動圖像判定一種振動為簡諧運動，教師需要隨堂檢測學(xué)生的知識掌握程度。但課堂時間非常有限，教師難以在短時間內(nèi)統(tǒng)計紙質(zhì)答題情況。有條件的學(xué)校，教師可以借助學(xué)生人手一臺的平板電腦，讓學(xué)生在平板電腦上隨堂練習(xí)。軟件系統(tǒng)可以及時給學(xué)生反饋信息，為教師提供全體學(xué)生作答的準(zhǔn)確率和出錯類型統(tǒng)計等信息。教師可以根據(jù)統(tǒng)計信息及時組織教學(xué)，并進行有針對性的分析、評價，幫助學(xué)生建構(gòu)正確的知識結(jié)構(gòu)^[2]。

四、建資源庫助力遷移能力提升

讓學(xué)生將所學(xué)知識在新情境中進行遷移應(yīng)用，能夠促進學(xué)生對所學(xué)知識的深入理解，同時培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。教師在課后會布置作業(yè)讓學(xué)生完成，但在班集體授課制下，不同學(xué)生學(xué)完同一節(jié)課后，對知識的掌握程度存在差異。如果給學(xué)生布置相同的練習(xí)作業(yè)，有的“吃不了”，有的“吃不飽”。如何為不同層次的學(xué)生設(shè)計適合的分層作業(yè)成了教學(xué)難題。有了人工智能技術(shù)加持，該難題迎刃而解。學(xué)校建設(shè)資源庫并應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助教師向?qū)W生推送個性化作業(yè)，有效滿足不同層次學(xué)生的發(fā)展需求。對教師而言，運用技術(shù)建設(shè)好資源庫是關(guān)鍵。以簡諧運動的作業(yè)設(shè)計為例，相應(yīng)的資源庫建設(shè)應(yīng)包含以下幾部分內(nèi)容。

（一）夯實基礎(chǔ)知識，形成物理觀念

一是開展讀圖訓(xùn)練：教師給出振動圖像，讓學(xué)生陳述不同時刻的位移、速度以及一段時間內(nèi)通過的路程等信息。

二是給出一些物體的振動信息，讓學(xué)生判斷它是否為簡諧運動。

（二）聯(lián)系實際遷移應(yīng)用，發(fā)展科學(xué)思維

教師用微課或視頻等方式為學(xué)生展示借助振動圖像研究振動規(guī)律的方法在生活中的應(yīng)用，并結(jié)合學(xué)生所學(xué)知識設(shè)計系列問題，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識、方法進行遷移應(yīng)用。

（三）拓展知識，培養(yǎng)自主探究能力

教師制作微課，供學(xué)有余力的學(xué)生自主學(xué)習(xí)“參考圓周運動研究簡諧運動”的描述方法，將勻速圓周運動在直徑方向的投影與簡諧運動聯(lián)系起來，設(shè)計系列問題引發(fā)學(xué)生思考，提高知識關(guān)聯(lián)度，增強學(xué)生自主探究能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉月霞，郭華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018.

[2] 曹寶龍.信息時代的精準(zhǔn)教學(xué)之道[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)， 2020（2）：75-78.

（作者系浙江省臨海市臺州中學(xué)物理教師，正高級教師）

責(zé)任編輯：祝元志