陳峰

隨著教育部《關(guān)于實(shí)施全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》的發(fā)布，越來越多的一線教師開始重視信息技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用。在新時代大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，尤其是在疫情防控常態(tài)化的形勢下，教育教學(xué)需要線上線下相結(jié)合，使得信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合變得更加有意義。

江蘇省南京市秦淮區(qū)教師發(fā)展中心自2018年開始就深入開展“信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”的研究，成立了“信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合中心組”，以初中物理為示范學(xué)科，聚焦多種信息技術(shù)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，形成了案例、微課、示范課等多種形式的實(shí)踐應(yīng)用成果。本文梳理了之前的研究成果，從豐富內(nèi)容體驗(yàn)、改變評價(jià)方式、變革教學(xué)模式三個方面，介紹幾何畫板、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、“金陵微校”在線學(xué)習(xí)平臺等多種信息技術(shù)與初中物理教學(xué)的深度融合案例。

一、豐富內(nèi)容體驗(yàn)，讓內(nèi)容直觀形象

物理學(xué)科以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，重視對情景的構(gòu)建，許多物理問題都是理想化了的模型，如果學(xué)生缺少足夠的體驗(yàn)，將不能有效地構(gòu)建模型從而影響學(xué)習(xí)效果。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、幾何畫板等，不僅可以將實(shí)驗(yàn)場景再現(xiàn)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)中的重要現(xiàn)象及步驟，還能夠模擬一些真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的場景，幫助學(xué)生進(jìn)行三維空間想象。學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行操作，將抽象、靜態(tài)的物理模型直觀化、動態(tài)化，讓難以準(zhǔn)備的實(shí)物數(shù)字化，豐富學(xué)生對物理情境的感性認(rèn)識，深化其對科學(xué)規(guī)律的理解。

案例1：用幾何畫板模擬油量表的模型

油量表模型包括了杠桿、滑動變阻器、電表等多個物理要素。初學(xué)變阻器的學(xué)生面對這一復(fù)雜問題時，難以辨析各要素之間的聯(lián)系，加上該模型是一個動態(tài)過程，學(xué)生需由靜態(tài)到動態(tài)分析，認(rèn)知梯度較高。借助幾何畫板設(shè)計(jì)動態(tài)的油量表模型，可以觀察油面變化時，杠桿轉(zhuǎn)動，滑動變阻器接入電路中的阻值改變，將電壓、電流、電阻的變化關(guān)系加入其中，借助幾何畫板自帶的計(jì)算功能，可以動態(tài)地顯示出各物理量之間的變化（如圖1），直觀地觀看到電流的變化情況，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知。

案例2：用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室探究光的反射

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境，學(xué)生利用仿真實(shí)驗(yàn)室平臺，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程?！肮獾姆瓷洹边@一節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是探究光的反射定律，“反射光線與入射光線和法線在同一平面”這一結(jié)論的得出，學(xué)生很難總結(jié)并理解記憶，尤其是表述三線的順序問題。在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生觀察不到反射光到底在哪個平面中，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)中是看不到法線的。雖然法線并不是實(shí)際存在的，但其對描述反射光所在的平面是至關(guān)重要的。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)顯示光路的紙板沒有垂直立在平面鏡上，入射光沿著紙板斜射到平面鏡上，此時會顯示過入射點(diǎn)垂直于反射面的法線，同時學(xué)生直觀地觀察到反射光的位置（如圖2），幫助學(xué)生進(jìn)行三維空間想象。

二、改變評價(jià)方式，讓評價(jià)有趣及時

在平時的課堂教學(xué)中，教師會設(shè)置許多問題來組織教學(xué)，也會設(shè)置一些課堂練習(xí)鞏固新知，然而由于班級人數(shù)較多，教師很難兼顧到每一位學(xué)生，每次提問只能由個別學(xué)生回答，并不能讓所有學(xué)生都表達(dá)自己的觀點(diǎn)，學(xué)生的參與度不高，這就降低了課堂評價(jià)的效果。在傳統(tǒng)的練習(xí)評價(jià)中，學(xué)生要等到教師批改完再發(fā)下去之后，才能獲得反饋信息，這就錯過了練習(xí)發(fā)揮作用的最佳時期。在小組合作當(dāng)中，由于時間的限制，僅僅能展示一到兩個小組的作品，其他小組討論交流的閃光點(diǎn)就很難被發(fā)現(xiàn)。借助“金陵微?！痹诰€學(xué)習(xí)平臺可以改變評價(jià)方式有效地解決以上問題。搶答、觀點(diǎn)云、趣味練習(xí)等課堂互動形式可以提高學(xué)生積極性；分組練習(xí)、全班練習(xí)等評價(jià)形式可以及時收集學(xué)生課堂反饋，提高學(xué)生課堂參與度；課后，教師可以運(yùn)用“金陵微校”在線學(xué)習(xí)平臺中的作業(yè)、學(xué)習(xí)墻等功能，將學(xué)生上課時錯誤率較高的題目發(fā)送給學(xué)生再次練習(xí)，幫助學(xué)生及時鞏固知識。教師可以及時了解學(xué)生課后遇到的問題，并通過大數(shù)據(jù)分析了解每一個學(xué)生本階段學(xué)習(xí)情況。

案例：測量液體的密度

測量液體的密度是密度知識的綜合應(yīng)用，教師借助“金陵微校”在線學(xué)習(xí)平臺，可以拓展這節(jié)課的教學(xué)途徑、優(yōu)化教學(xué)策略，反饋及時可控，也可以引導(dǎo)學(xué)生主動思考。

活動一：學(xué)生來“找茬”。播放學(xué)生用量筒和天平測量液體密度的實(shí)驗(yàn)操作視頻，全班學(xué)生在仔細(xì)觀察的過程中，找出視頻中不規(guī)范的操作，通過“金陵微?！痹诰€學(xué)習(xí)平臺中觀點(diǎn)云工具發(fā)表觀點(diǎn)，學(xué)生們的觀點(diǎn)就會在屏幕上滾動出現(xiàn)。通過這一工具，不僅教師能實(shí)時了解到學(xué)生的觀點(diǎn)，學(xué)生之間也可以看到同伴的觀點(diǎn)，還可以為同伴的觀點(diǎn)“打call”。結(jié)束收集后，學(xué)生們的觀點(diǎn)將被歸納整理，形成詞云圖，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)操作的精加工。

活動二：巧測液體密度。教師提供器材，如精準(zhǔn)秤、圓柱形容器、水、刻度尺、膠頭滴管等，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，畫出實(shí)驗(yàn)步驟簡圖。教師運(yùn)用“金陵微校”在線學(xué)習(xí)平臺中的互動功能，通過主觀題形式發(fā)送小組合作任務(wù)。通過“金陵微?！痹诰€學(xué)習(xí)平臺，教師不僅可以了解到每一位學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，還能讓學(xué)生之間互相了解，幫助教師及時了解課堂中學(xué)生的閃光點(diǎn)和存在的問題，調(diào)動學(xué)生積極性，提高課堂效率。學(xué)生的測量方案有如下兩種：方案一，相同體積（高度）比質(zhì)量（如圖3），密度表達(dá)式為；方案二，相同質(zhì)量比體積（高度）（如圖4），密度表達(dá)式為。

活動三：設(shè)計(jì)制作密度計(jì)。對活動二中學(xué)生生成的兩種方案進(jìn)行深加工、精加工和多維加工。方案一中，當(dāng)測量不同液體時，只要將液體倒至標(biāo)記處，測出液體的質(zhì)量，即可求得該液體的密度。如果我們事先將精準(zhǔn)秤的示數(shù)對應(yīng)的密度值算好，并制成表格（如表1），該精準(zhǔn)秤就成為一個密度計(jì)，測量液體密度時，只要將液體倒至標(biāo)記處，測出液體的質(zhì)量，通過查表即可得到液體的密度值。為方便學(xué)生理解和使用該密度計(jì)，教師通過“金陵微?！痹诰€學(xué)習(xí)平臺中全班練習(xí)工具發(fā)布如下練習(xí)：1.液體的密度為2g/cm3，對應(yīng)的液體質(zhì)量是 ? ?？2.觀察精準(zhǔn)秤背面的相關(guān)信息，該密度計(jì)所能測量的液體最大密度是 ? ?？3.理論上，可以鑒別的液體密度最小差異是 ? ?？

方案二中，在圓柱形容器上標(biāo)出相同質(zhì)量的不同液體對應(yīng)的深度，每次倒入容器中的液體質(zhì)量相同，從標(biāo)度上就可以讀出液體的密度。實(shí)驗(yàn)中控制每次倒入容器中的液體質(zhì)量為70g，測得倒入70g水的深度為7.2cm。教師通過“金陵微?！痹诰€學(xué)習(xí)平臺中全班練習(xí)工具發(fā)布如下練習(xí)：計(jì)算出液體密度與表2中的密度值相等時，密度計(jì)中液體的深度h，并根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)，在容器上標(biāo)出對應(yīng)的刻度線。學(xué)生思考：制作好的密度計(jì)的刻度線分布是否均勻？所制作的密度計(jì)刻度線有什么特點(diǎn)？如何使密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離大一些，以使測量結(jié)果更精確？

三、變革教學(xué)模式，讓學(xué)習(xí)能動自主

“雙減”政策的落實(shí)，旨在讓學(xué)生有更多的時間可以自主學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)。知識的建構(gòu)，并非只能在課堂上，也可以在課前或者課后。翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等新教學(xué)模式的應(yīng)用，需要提供更多的資源，比如微課視頻資源。在常規(guī)的物理教學(xué)過程中，雖然學(xué)生也進(jìn)行一些規(guī)定的觀察與實(shí)驗(yàn)，但由于工具、資源和時空等限制，學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)非常有限。在課前或者課后提供相關(guān)的微課視頻供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有效地促進(jìn)學(xué)生開展物理深度學(xué)習(xí)。

案例：制作簡易投影燈

凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用一直是初中學(xué)生學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)，書本上提到的投影儀或者幻燈機(jī)學(xué)生幾乎沒有見過，缺少客觀的體驗(yàn)，很難對該物理知識有深層次的認(rèn)識。其實(shí)凸透鏡在生活中的應(yīng)用很常見，夜晚路邊商店門口地面上旋轉(zhuǎn)的logo，就是凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用，即圖5所示的投影燈。利用兩個礦泉水瓶（直徑不同）、手電筒、焦距10cm的凸透鏡、手機(jī)貼膜（作為幻燈片）等工具便可制作一個簡易投影燈（如圖6）。

教師可以拍攝制作過程并制作成微課視頻，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生在制作的過程中，可以在多次觀看微課視頻的基礎(chǔ)上，進(jìn)行獨(dú)立思考和制作。學(xué)生通過自己制作的投影燈探究實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)出學(xué)習(xí)的熱情。同時教師要設(shè)計(jì)有層次有針對性的問題，如屏幕上的投影畫面是何種性質(zhì)的成像？投影片到凸透鏡的距離應(yīng)滿足怎樣的條件？投影的畫面是左右顛倒的，應(yīng)如何擺放投影片？畫面不清晰，你打算如何調(diào)整？要使畫面變得更大，如何操作？

四、結(jié)語

應(yīng)用信息技術(shù)豐富學(xué)生的體驗(yàn)，改變評價(jià)方式，變革教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升其學(xué)習(xí)效果和核心素養(yǎng)，同時幫助學(xué)生適應(yīng)數(shù)字時代的要求，讓教學(xué)變得簡單，讓學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)。作為一線教師應(yīng)立足應(yīng)用，靶向教學(xué)，激發(fā)提升自身信息技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)部驅(qū)動力，推動信息化教育教學(xué)創(chuàng)新，全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)。