姚娟娟 潘路

【摘要】在信息時代背景下，新課程改革中對信息技術(shù)的關(guān)注和推廣，要求廣大教師積極進行信息技術(shù)與學科教學融合的探索.物理探究教學更是需要信息技術(shù)的介入，在這個過程中會遇到各種挑戰(zhàn)，如需要深度備課以進行思維重構(gòu)，需要注重學生的內(nèi)在變化，以實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標，以在教學實踐中期找到信息技術(shù)在高中物理探究教學中應(yīng)用的策略.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；高中物理；仿真實驗室

在信息時代背景下，學生獲取知識的方式與速度都刷新了我們的認知，傳統(tǒng)的物理探究教學模式，越來越難以激發(fā)學生的興趣且難以直觀地得出探究實驗結(jié)論，與此同時，新課程改革中對信息技術(shù)的關(guān)注和推廣，使得與教學相關(guān)的信息技術(shù)得到了極大的發(fā)展，如多媒體演示、仿真實驗室、實驗數(shù)據(jù)處理平臺等信息技術(shù)，層出不窮.

1 信息技術(shù)與高中物理探究教學的融合

信息技術(shù)作為一種技術(shù)手段，它本身并不能直接代替課堂教學讓學生獲取知識，而是教師將信息技術(shù)作為一種輔助方式，服務(wù)于課堂教學，使得課堂變成雙向交流，注重學生的內(nèi)在變化，強調(diào)學生的學習過程[1].

科學探究是物理核心素養(yǎng)中重要的組成部分，實驗探究是科學探究教學的主要方式，然而應(yīng)用傳統(tǒng)的實驗探究方式，學生只需要按照既定的實驗步驟展開實驗，且實驗現(xiàn)象和結(jié)果往往會與預(yù)想的有所出入，如高中物理的力學實驗，存在實驗需要重復(fù)操作，實驗數(shù)據(jù)繁雜等問題，課堂上學生無法得到實驗結(jié)論，時間跨度大，學生體驗感不強[2].

信息技術(shù)的應(yīng)用可以有效地彌補傳統(tǒng)探究教學的諸多弊端，但是該應(yīng)用哪一種信息技術(shù)，怎么有效應(yīng)用，如何與傳統(tǒng)探究過程相輔相成等問題層出不窮，這也是一線教師在應(yīng)用信息技術(shù)時面臨的挑戰(zhàn)，同時也對學生提出了更高的要求.

2 信息技術(shù)在高中物理探究教學中應(yīng)用的挑戰(zhàn)

2.1 教師深度備課的思維重構(gòu)

傳統(tǒng)的備課往往將知識看成孤立的單元，教師會按部就班地進行備課，這是一種復(fù)述性質(zhì)的備課.深度備課區(qū)別于傳統(tǒng)備課，將知識看成是連續(xù)的、整體的結(jié)構(gòu)，重視學生原有的知識和思維結(jié)構(gòu)，不局限于教材的內(nèi)容和思維，注意知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，強調(diào)新知識結(jié)構(gòu)與學生原有知識結(jié)構(gòu)的有機結(jié)合，是一種研究性質(zhì)的備課[3].

在利用信息技術(shù)進行教學設(shè)計時，首先教師需要打破思維定勢，突破教材禁錮，進行思維重構(gòu)，著重分析學生的知識經(jīng)驗以及前概念，考慮學生的原有知識和思維特點，是否符合教材的邏輯和思維，往往會發(fā)現(xiàn)學生存在思維誤區(qū)，因此教師應(yīng)根據(jù)學生的學情和教學目標，重新設(shè)計教學活動，幫助學生進行有效的知識建構(gòu).

2.2 學生內(nèi)在變化的構(gòu)建

傳統(tǒng)的教學過程中，教師注重的是知識的傳達，而非學生的思維狀況，學生在物理課堂上可能出現(xiàn)的一些新思想，以及潛在的智力火花但只能被扼殺在萌芽狀態(tài)，學生思維上的阻礙往往會被忽略，強迫學生接受既有結(jié)論.

例如 在進行“力的合成與分解”教學時，我們會發(fā)現(xiàn)教科書上的實驗探究（如圖1所示），需要引導(dǎo)學生思考以下問題：（1）實驗的目的是什么？（2）如何設(shè)計實驗方案？（3）怎樣保證合力和分力的作用效果相同？（4）力的大小如何測量？（5）力的方向如何確定？以上問題拋出后，對于學生來說，設(shè)計實驗方案有一定的困難，且僅用高中物理3D實驗室中的力的合成分解演示器，按照虛擬實驗室里的步驟操作的話，相當于直接得到了結(jié)論.學生并不能體驗探究過程，所以需要對探究流程重新設(shè)計.

2.3 核心素養(yǎng)目標的整合

核心素養(yǎng)目標如何整合是當前課堂教學的聚焦點，是教師課堂教學的難點.在認識上，核心素養(yǎng)目標應(yīng)是一個整體.在行動上，在課堂教學設(shè)計、課堂教學過程中不要將核心素養(yǎng)目標割裂開來，應(yīng)給學生一個完整的探索過程；在實際的中學物理教學中，教學目標應(yīng)該體現(xiàn)核心素養(yǎng)的和諧統(tǒng)一，而運用現(xiàn)代信息技術(shù)，可以解決這一難題[4].

雖然本節(jié)內(nèi)容在生活中的應(yīng)用隨處可見，但是對于學生而言情境模型并不明顯，所以本節(jié)課將凸顯模型的建構(gòu)過程，通過仿真實驗室，學生切實模擬整個實驗操作，在探究過程中體會科學的嚴謹性，更能體現(xiàn)核心素養(yǎng)培育的要求.在教學中注意顯化“合力與分力的等效替代的關(guān)系”，在實驗探究的過程中讓學生體驗等效替代思想，使學生的認識由一般方法層面提升至物理思維層面.

3 信息技術(shù)在高中物理探究教學中應(yīng)用的策略

3.1 開放的教學組織形式而非封閉的教學組織形式

在信息技術(shù)與物理學科教學融合過程中，往往教學環(huán)境不再是單一的普通教室，因此教師在組織教學活動的時候，就可以采取合作化教學、個性化教學、分組教學等形式.在組織這節(jié)課時，我們是在機房進行的，分組式的計算機分布，自然而然就把學生分成了8組，且有利于學生進行討論交流，保證了生生、師生順暢的課堂交互.同時每位學生一臺計算機，保證了每個學生都能充分體驗探究過程，感受思維火花的碰撞.

3.2 強調(diào)學習的過程而非學習的結(jié)果

信息技術(shù)與物理學科教學的融合，必須建立“以學生為中心”的思想，在教學活動過程中，強調(diào)學生物理思維的構(gòu)建過程，讓學生體驗物理探究過程，而非直接告訴學生實驗的結(jié)果和現(xiàn)象，增加學生的感性經(jīng)驗，從而促進學生理性經(jīng)驗的形成，在此過程中實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標[5].

對于教師來說，一個力與兩個力的作用效果相同，非常容易理解，但是如何在教學中顯化這一現(xiàn)象，每個教師的選擇不同.在這里，我們選擇用虛擬仿真實驗室里的力的合成與分解演示器，演示分力和合力的作用效果相同（如圖2所示），為后面探究互成角度的兩個力合成的規(guī)律做準備.

接下來，如何讓學生得到平行四邊形定則是個思維上的難點，利用虛擬實驗室快捷方便的特點，從互成特殊角度的力的合成開始探究，到互成一般角度的力的合成，在體驗探究過程中不斷思考和發(fā)現(xiàn)，掌握從特殊情況到一般情況的研究方法，培養(yǎng)學生的總結(jié)概括能力，從而探究得到平行四邊形定則.

3.3 師生共同活動而非教師單純的講授

在教學活動中應(yīng)充分體現(xiàn)“學生為主體，教師為主導(dǎo)”的角色，師生交互，共同活動，教師引導(dǎo)學生的思維向更深更廣的方向發(fā)展，通過由淺入深，由特殊到一般，幫助學生在活動中建構(gòu)物理思維.

在這一節(jié)課中，當兩個分力方向相同或相反時較為簡單，可讓學生自主探究.

（1）當兩個分力方向的夾角α為90°時，每個小組按要求完成操作，并把實驗數(shù)據(jù)報給教師，然后觀察合力的大小的特點（如圖3所示）.用力的圖示法分別畫出各自的分力F1、F2以及合力F.從而得到結(jié)論：當兩個分力方向垂直（夾角α為90°）時，合力F=F21+F22，組成的四邊形為矩形.

（2）當兩個大小相等的分力的夾角α為120°時，教師利用虛擬仿真實驗室演示當兩個大小相等的分力的夾角α為120°時的合力特點.當兩個大小相等的分力的夾角α為120°時，合力F=F1=F2，組成的四邊形為菱形（如圖4所示）.

（3）當兩個力的夾角為一般角時，每個小組按要求完成操作（如圖5所示），然后觀察仿真實驗室中畫出的四邊形有什么特點？通過前面兩個特殊角的探究，學生能夠自然而然地得出從特殊到一般的結(jié)論，這里的四邊形就是平行四邊形.

4 結(jié)語

面對信息技術(shù)與物理探究教學融合的挑戰(zhàn)，讓我們看到了解決物理探究教學難題的機遇，當然我們不能一味地追求新技術(shù)、新手段，一切還是要以學生為中心，關(guān)注學生的內(nèi)在變化，讓信息技術(shù)成為學生學習的服務(wù)者，成為教師組織教學活動的服務(wù)者，讓我們的“教”與“學”在這個過程中碰撞出火花.

【江蘇省中小學教學研究第十四期課題“基于中學物理教師信息素養(yǎng)提升的學科融合實踐研究”（編號：2021JY14-L385）】

參考文獻：

[1]董閣.信息技術(shù)與物理教學整合存在的問題及改進策略[J].中學物理教學參考，2017，46（08）：70-71.

[2]劉智勇.信息技術(shù)與中學物理學科教學整合研究[J].新課程（教研），2011（11）：124-125.

[3]任少鐸.基于深度學習的深度備課——以“大氣壓強”為例[J].現(xiàn)代中小學教育，2022，38（02）：51-54.

[4]樊建軍.利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建開放、探究型物理課堂[J].考試周刊，2012（40）：133-134.

[5]費海明.以小見大：大概念視野下的信息技術(shù)深度備課[J].中國信息技術(shù)教育，2021（16）：36-39.