沙琦波

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》指出：“教師應(yīng)利用信息技術(shù)輔助手段，讓學(xué)生比較直觀便捷地學(xué)習(xí)相關(guān)知識。同時，應(yīng)充分利用信息技術(shù)，提高評價的科學(xué)性、專業(yè)性和客觀性?！盵1]專題復(fù)習(xí)課是初中科學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中必不可少的一種課型。教師應(yīng)圍繞專題下的核心概念，通過梳理、比較、推演，在整合已有知識片段的基礎(chǔ)上，逐步構(gòu)建并完善新的認(rèn)知路徑。然而，基于“知識本位”的專題復(fù)習(xí)課教學(xué)往往存在碎片化、空依賴、單向性的弊端，造成學(xué)生難以理解和掌握科學(xué)概念，學(xué)生科學(xué)觀念、科學(xué)思維等素養(yǎng)的培育更是差距甚大。那么，教師如何在專題復(fù)習(xí)課教學(xué)中創(chuàng)設(shè)多重交互的多樣化學(xué)習(xí)情境引導(dǎo)學(xué)生自主探究，以解決認(rèn)知嬗變的難題？如何創(chuàng)設(shè)主體多元、方法多樣的評價方式以充分發(fā)揮教師和學(xué)生參與評價的積極性，適時診斷、及時調(diào)控，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生？筆者以教學(xué)初中科學(xué)“光學(xué)復(fù)習(xí)”為例，探索交互式電子白板在初中科學(xué)專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用路徑：依托交互平臺創(chuàng)設(shè)多樣化的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生迭代核心概念下的認(rèn)知架構(gòu)，同時利用交互功能多元化測評學(xué)生的發(fā)展水平并及時調(diào)控教學(xué)，打造無界化互動課堂，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的有效培育，加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。

一、交互式電子白板在初中科學(xué)專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用路徑

交互式電子白板是一種互動式多媒體教學(xué)軟件，其豐富的教學(xué)與學(xué)習(xí)資源為復(fù)習(xí)資料的查找、情境的創(chuàng)設(shè)以及學(xué)生間的交互提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持[2]。在專題復(fù)習(xí)課中，教師應(yīng)用交互式電子白板設(shè)計課件并用于教學(xué)，可充分發(fā)揮交互功能優(yōu)勢，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。更為重要的是，教師可以依托交互式電子白板創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)階式任務(wù)鏈的驅(qū)動下自主地完善知識架構(gòu)、梳理科學(xué)方法，同時教師在工具的支持下開展極具趣味性和交互性的評價活動，多元化地測評復(fù)習(xí)課各環(huán)節(jié)中學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)水平，及時調(diào)控教學(xué)，有效地落實(shí)科學(xué)觀念、科學(xué)思維等素養(yǎng)的培育。此外，交互系統(tǒng)還有云課件、時間膠囊功能，助力教師無界化教學(xué)。筆者以初中科學(xué)“光學(xué)復(fù)習(xí)”為例，闡述交互式電子白板在初中科學(xué)專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用路徑（如圖1）。

二、學(xué)情分析與教學(xué)目標(biāo)

光是初中科學(xué)的重要概念之一，其內(nèi)涵較為抽象。筆者從光的三種傳播方式、傳播規(guī)律及相關(guān)現(xiàn)象這三個方面開展專題復(fù)習(xí)課教學(xué)。在復(fù)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)光源、光的直線傳播、光的反射和折射等相關(guān)知識，對于生活中的各種光現(xiàn)象有豐富的感知和一定的認(rèn)識。初二學(xué)生能規(guī)范作圖，知曉基本的分析問題和解決問題的方法，這為他們學(xué)習(xí)相關(guān)知識奠定了良好的基礎(chǔ)。大多數(shù)初二學(xué)生形象思維能力較強(qiáng)、抽象思維能力較弱，他們能很快認(rèn)識光學(xué)現(xiàn)象，但對蘊(yùn)藏于背后的光學(xué)原理、光路模型卻不甚了解。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生梳理紛繁復(fù)雜的碎片化知識，使之系統(tǒng)化和條理化。

筆者基于以上學(xué)情分析，依據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)業(yè)要求的設(shè)定，圍繞科學(xué)觀念、科學(xué)思維等素養(yǎng)的培育，將本節(jié)專題復(fù)習(xí)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：

1.知道并能區(qū)分光的三種傳播方式，了解相關(guān)現(xiàn)象。

2.知道光的直線傳播，了解光的反射定律、折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)。

3.了解光的傳播在生活中的應(yīng)用，會分析蘊(yùn)藏于各種光現(xiàn)象背后的原理。

4.通過對光學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，留心生活中的各種現(xiàn)象，感受自然之美和科學(xué)魅力，保持好奇心和求知欲，樂于探究和實(shí)踐。

三、互動教學(xué)過程

（一）同屏呈現(xiàn)，創(chuàng)設(shè)生活情境

戴維·梅里爾的首要學(xué)習(xí)原理指出：當(dāng)學(xué)習(xí)者在現(xiàn)實(shí)世界或者任務(wù)的情境中掌握知識和技能時，其學(xué)習(xí)會得到促進(jìn)[3]。在課題引入時，教師出示在古鎮(zhèn)游玩時拍攝的一幅照片。拍攝的是普通風(fēng)景，其中卻蘊(yùn)藏豐富的科學(xué)知識。教師引導(dǎo)學(xué)生思考照片中蘊(yùn)藏哪些光學(xué)現(xiàn)象。學(xué)生不難想到：因?yàn)闃淠菊趽酰钥床灰姾竺娴姆孔?，這說明光沿直線傳播；水中的倒影可以用光的反射原理進(jìn)行解釋……教師借助照片創(chuàng)設(shè)生活情境，迅速激活了學(xué)生關(guān)于光現(xiàn)象的已有認(rèn)知。學(xué)生辨識光的折射現(xiàn)象有一定困難，此時教師利用交互式電子白板的拖曳、旋轉(zhuǎn)、放大鏡功能，聚焦岸上景和水面影之間的亮暗差異，引導(dǎo)學(xué)生觀察水中倒影比真實(shí)的景物要暗些。學(xué)生在思考現(xiàn)象背后原因的同時認(rèn)識到折射現(xiàn)象的存在，有效地突破了認(rèn)知難點(diǎn)。

設(shè)計意圖：借助生活中的風(fēng)景照引入主題，呈現(xiàn)光的直線傳播、反射和折射現(xiàn)象，凸顯科學(xué)與生活的聯(lián)系。教師利用交互工具拖曳、旋轉(zhuǎn)照片，讓學(xué)生區(qū)分和尋找照片中的折射現(xiàn)象，再使用放大鏡功能，使觀察目標(biāo)更加聚焦、現(xiàn)象更加明晰，同時滲透科學(xué)源于生活的理念。

（二）尺規(guī)作圖，辨析相似概念

光的反射和折射是兩大常見的光學(xué)現(xiàn)象，兩者的傳播規(guī)律有很多相似之處，但容易混淆。為此，教師呈現(xiàn)光在空氣和玻璃兩種物質(zhì)中的傳播路線（相互垂直的兩條直線分別表示界面和法線），讓學(xué)生根據(jù)光的反射和折射規(guī)律分辨入射光線、反射光線和折射光線，并判斷入射角和折射角的大小。學(xué)生思考后作答。一位學(xué)生被抽選上臺，他用尺規(guī)工具作圖，正確作出了關(guān)鍵的輔助線法線（如圖2）。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)，學(xué)生要對光的反射和折射規(guī)律進(jìn)行綜合辨識，通過光路作圖理解和區(qū)別反射和折射規(guī)律。當(dāng)光的反射和折射同時存在時，光路就會顯得稍微復(fù)雜。教師出示光路圖，讓學(xué)生上臺講解，使用尺規(guī)作圖工具分析，使光路更加清晰。學(xué)生根據(jù)光的傳播規(guī)律，尋找解決問題的關(guān)鍵輔助線（法線），進(jìn)而判斷對應(yīng)光線和角度，在探究規(guī)律的同時，學(xué)會了解決此類問題的方法。

（三）設(shè)計活動，反饋調(diào)節(jié)教學(xué)

光的傳播有其規(guī)律，在生活中形成了形形色色的光學(xué)現(xiàn)象。一些成語也蘊(yùn)含豐富的光學(xué)知識。教師出示成語，讓學(xué)生判斷這些成語對應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象。教師用PPT呈現(xiàn)交互式電子白板課堂活動中的超級分類游戲（如圖3）。學(xué)生將右側(cè)的成語拖入左邊的光的傳播中，系統(tǒng)自動判斷答題結(jié)果。如果學(xué)生選擇正確，右側(cè)的成語可以放入左邊的相應(yīng)紅框中，如果選擇錯誤，則無法放入。

設(shè)計意圖：教師注重教學(xué)與生活的聯(lián)系，讓學(xué)生判斷生活中光學(xué)現(xiàn)象，考評他們用科學(xué)觀念解釋生活現(xiàn)象的能力。教師使用交互系統(tǒng)的“超級分類”功能，讓學(xué)生參與“人機(jī)對話互動”的游戲，潛移默化地掌握光學(xué)知識。學(xué)生的分類結(jié)果通過系統(tǒng)及時反饋，便于教師調(diào)節(jié)教學(xué)進(jìn)度。這對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使其養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度具有積極意義?；邮浇虒W(xué)克服了課堂教學(xué)中學(xué)生過于服從教師（權(quán)威）的弊端，營造了教師和學(xué)生之間友好、平等的氛圍。

（四）析題建模，剖析折射光路

作光路圖是很好地分析和解決光學(xué)問題的方法。針對上一環(huán)節(jié)游戲中提到的光學(xué)現(xiàn)象“魚翔淺底”的原因，教師給定學(xué)生操作時間，讓學(xué)生用作光路圖的方法，解釋為什么看上去池水變淺了，嘗試確定池底A變淺的虛像A'。學(xué)生應(yīng)用折射規(guī)律作圖找像，這一過程中往往會出現(xiàn)各種問題。教師利用“授課助手”實(shí)現(xiàn)手機(jī)和電腦同屏，全面客觀呈現(xiàn)學(xué)生解答情況，在對典型錯誤的分析梳理中加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解。

設(shè)計意圖：學(xué)生運(yùn)用新掌握的知識來解決問題，可促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)。此題是折射規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用問題，要求學(xué)生規(guī)范作圖。學(xué)生作圖時，教師用“計時器”控制節(jié)奏（如圖4），使課堂活動更加高效。為了增加互動并高效地反饋學(xué)生作答結(jié)果，教師利用“授課助手”，實(shí)現(xiàn)手機(jī)和電腦同屏，收集和展現(xiàn)課堂中學(xué)生的疑惑和典型問題（學(xué)生常犯錯誤），這種同屏技術(shù)的應(yīng)用使生生互動、師生互動更加便捷。

（五）仿真實(shí)驗(yàn)，突破認(rèn)知難點(diǎn)

上新課時，教師會著重強(qiáng)調(diào)凸透鏡成像的特點(diǎn)，但是因?yàn)楣鈱W(xué)成像情況的復(fù)雜多變，很多學(xué)生分辨不清，所以凸透鏡成像特點(diǎn)的回顧也是光學(xué)復(fù)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。復(fù)習(xí)課教學(xué)時，教師借助交互系統(tǒng)在線資源中的仿真實(shí)驗(yàn)室（如圖5）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，在移動蠟燭的過程中，讓學(xué)生觀察像性質(zhì)的變化。

教師點(diǎn)擊再現(xiàn)成像光路，引導(dǎo)學(xué)生分析得出一倍焦距是實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)，兩倍焦距是放大與縮小的實(shí)像的分界點(diǎn)。在蠟燭逐漸靠近凸透鏡的過程中，像遠(yuǎn)離凸透鏡且逐漸變大；反之，在蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡的過程中，像靠近凸透鏡且逐漸變小。在上述探究的基礎(chǔ)上，學(xué)生歸納得出結(jié)論：“一倍分虛實(shí)，兩倍分大??；物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小”。教師使用“知識配對”功能，讓學(xué)生連一連物體的位置和成像的情況（如圖6）。

設(shè)計意圖：凸透鏡成像是光學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為避免與新授課操作實(shí)驗(yàn)重復(fù)，又能很好地起到回顧的作用，教師使用仿真實(shí)驗(yàn)室，生動形象地操作實(shí)驗(yàn)并附上光路，明確不同條件下的成像特點(diǎn)，啟迪學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)原理建立整體的、本質(zhì)的認(rèn)知?！爸R配對”功能的應(yīng)用既提高了學(xué)生的選擇性和自主性，又增強(qiáng)了趣味性。

（六）分組游戲，測評認(rèn)知水平

在課堂教學(xué)反饋環(huán)節(jié)，教師使用交互系統(tǒng)課堂活動中的“分組競爭”功能組織游戲活動。這個游戲是關(guān)于光的傳播的綜合應(yīng)用練習(xí)，采用男女生同臺競技的形式開展，用以測評認(rèn)知發(fā)展水平（如圖7）。在設(shè)定的一分鐘時間內(nèi)，交互系統(tǒng)出現(xiàn)自行車尾燈、汽車觀后鏡、潛望鏡等生活中不同的物體（或現(xiàn)象）。學(xué)生判斷哪些與光的反射有關(guān)，答對得10分，答錯扣5分，得分高者勝出。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)教師使用“分組競爭”功能，讓學(xué)生上臺做游戲比賽，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性，增強(qiáng)了課堂教學(xué)的趣味性。學(xué)生與直觀生動的課件界面直接對話，在動手動腦的實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)光學(xué)的知識綜合應(yīng)用，使原本枯燥的課堂測試變得輕松、有趣，實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平的有效測評。

（七）思維導(dǎo)圖，迭代知識架構(gòu)

課堂小結(jié)是學(xué)生對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思與歸納的活動，有利于梳理所學(xué)知識的層次結(jié)構(gòu)。教師讓全體學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖對光學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)，其中一位學(xué)生在交互式電子白板上繪制，同屏在大屏幕上顯示（如圖8）。學(xué)生對光的三種傳播方式、規(guī)律及其應(yīng)用進(jìn)行小結(jié)，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)復(fù)習(xí)內(nèi)容的條理化、系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)用到了思維導(dǎo)圖功能，它優(yōu)于紙質(zhì)繪圖之處在于支持學(xué)生根據(jù)需要隨時修改和添加，有助于學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中構(gòu)建知識與知識之間的意義聯(lián)系。同時，授課助手手機(jī)同屏功能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了其他學(xué)生畫的實(shí)物和電腦同步呈現(xiàn)，增強(qiáng)了互動和交流。在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，思維導(dǎo)圖工具的應(yīng)用使學(xué)生零星、碎片化的知識變得系統(tǒng)化、條理化。

（八）時間膠囊，助力線上學(xué)習(xí)

交互式電子白板系統(tǒng)具有時間膠囊功能，即在不需要任何環(huán)境部署的情況下，系統(tǒng)可一鍵幫教師記錄下該堂課所有的教學(xué)過程并在云端共享，其傳播、存儲成本不到“傳統(tǒng)微課視頻”的1/10。新冠肺炎疫情防控期間，交互系統(tǒng)為教學(xué)提供了有力保障，被隔離在家的學(xué)生可以同步學(xué)習(xí)，還可以便捷地獲取完整的課堂實(shí)錄。同時，教師使用時間膠囊這一功能，利用智能手機(jī)、平板電腦，移動錄課，回溯教學(xué)過程，反復(fù)琢磨，完善授課。

四、總結(jié)與思考

利用交互式電子白板在光學(xué)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)中，教師按照設(shè)計的路徑，恰當(dāng)應(yīng)用有關(guān)功能，科學(xué)有序地開展了數(shù)字化教學(xué)（見表1）。

整節(jié)課，教師主要采用交互式電子白板和授課助手結(jié)合的方式教學(xué)，通過智能手機(jī)操作課件，應(yīng)用了學(xué)科工具中的思維導(dǎo)圖和調(diào)用課程視頻功能、課堂活動超級分類、知識配對、競技游戲功能、拖曳、旋轉(zhuǎn)、倒計時、放大、尺規(guī)功能等。應(yīng)用拖曳功能后，學(xué)生可以在交互式電子白板上操作實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象更簡單易懂。競技活動給課堂帶來了生機(jī)和活力。尺規(guī)、批注、放大、倒計時等功能的應(yīng)用大大提高了數(shù)據(jù)處理效率，現(xiàn)場生成問題，增強(qiáng)了課堂的靈活性。學(xué)生可對交互式電子白板進(jìn)行操作，真正體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。教師將授課助手與電腦連接，可以實(shí)現(xiàn)電腦同屏、手機(jī)同屏和實(shí)物投影。教學(xué)中，教師使用智能手機(jī)操作課件，在課堂上更自由，可以近距離與學(xué)生互動。授課助手同屏功能不可小覷：不僅可以替代實(shí)物投影，而且可以讓教師一邊隨時隨地控制電腦，一邊隨時收集和展現(xiàn)課堂上學(xué)生的疑惑和典型問題，使生生互動、師生互動變得更加便捷。

交互式電子白板助力初中科學(xué)課堂教學(xué)實(shí)現(xiàn)了課堂形式的多樣化和教學(xué)內(nèi)容趣味化。教師借助信息技術(shù)工具創(chuàng)設(shè)更加適切的情境，運(yùn)用生動且豐富的學(xué)習(xí)資源與工具，組織交互性更強(qiáng)的課堂活動，可以有效激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生動腦思考和動手實(shí)踐，讓學(xué)生在輕松、愉快的合作、競爭氛圍中高效學(xué)習(xí)，高效突破教學(xué)重難點(diǎn)問題。

注：本文系全國教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度教育部重點(diǎn)課題“指向核心素養(yǎng)的信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)融合的實(shí)踐研究”（課題批準(zhǔn)號：DHA220498）的研究成果。

參考文獻(xiàn)

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（作者系浙江省寧波市四眼碶中學(xué)正高級教師，特級教師）

責(zé)任編輯：祝元志