摘 要：本文探討了數(shù)字化教學(xué)與混合教學(xué)的結(jié)合，通過數(shù)字化工具設(shè)計(jì)并實(shí)施了初中物理“內(nèi)能”單元的教學(xué)方案。從學(xué)科素養(yǎng)的視角分析了教學(xué)設(shè)計(jì)的初衷以及數(shù)字化技術(shù)在物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；混合教學(xué)；數(shù)字賦能物理課堂

從教育大國向教育強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變是一個(gè)系統(tǒng)性的提升和質(zhì)的飛躍，這一過程必須以改革和創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力。［1］教育數(shù)字化是開辟我國教育發(fā)展新路徑、建構(gòu)新優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域推進(jìn)數(shù)字化教學(xué)，不僅能夠支持個(gè)性化和跨時(shí)空的學(xué)習(xí)，還能擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源的覆蓋范圍，為實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化和建設(shè)教育強(qiáng)國提供堅(jiān)實(shí)的支撐。教育部辦公廳印發(fā)的《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動(dòng)方案》明確提出推進(jìn)“數(shù)字化賦能教學(xué)質(zhì)量提升”行動(dòng)，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建數(shù)字化背景下的新型教與學(xué)模式，助力提高教學(xué)效率與質(zhì)量。數(shù)字化賦能物理課堂應(yīng)以初中物理的義務(wù)教育要求和素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的成長需求，并著眼于他們的未來發(fā)展。

1 數(shù)字化

教學(xué)與混合教學(xué)數(shù)字化教學(xué)和混合教學(xué)常被誤認(rèn)為都是利用信息技術(shù)提升課堂效率的手段，但實(shí)際上，盡管兩者存在一定的交集，但卻有著不同的內(nèi)涵。

數(shù)字化教學(xué)，顧名思義，是指通過信息化手段對傳統(tǒng)課堂進(jìn)行改革，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)無法達(dá)到的效果。這包括：教學(xué)資源的數(shù)字化，這不僅能擺脫紙質(zhì)材料的束縛，還能拓寬學(xué)生的視野，使教師能夠更有針對性地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)活動(dòng)的數(shù)字化，這可以提高學(xué)生的參與度，使教師的反饋和評價(jià)更加具有針對性；教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)字化設(shè)計(jì)，例如，教師可以將新課概念的講授安排在課前，讓學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而在課堂上留出更多時(shí)間用于鞏固、強(qiáng)化和反饋，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的效果。

狹義的混合教學(xué)指的是教師和教育研究者采用多種方式，使信息化技術(shù)滲透到傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)的各個(gè)層面；而廣義的混合教學(xué)則指教師利用現(xiàn)代教育技術(shù)，改變教學(xué)理念、轉(zhuǎn)換教學(xué)方法、提升課堂效率、優(yōu)化學(xué)習(xí)成果。

2 數(shù)字賦能混合教學(xué)法的實(shí)踐意義

2.1 基于混合教學(xué)的課堂教學(xué)是物理教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要

混合教學(xué)通過對傳統(tǒng)教學(xué)不斷反思和改進(jìn)，適時(shí)地將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使教學(xué)目標(biāo)更清晰、教學(xué)難點(diǎn)更易克服、學(xué)生能更有效地吸收課堂知識。它是在追求教育現(xiàn)代化的過程中，教育信息化的基本表現(xiàn)形式。

2.2 混合教學(xué)的物理教學(xué)實(shí)踐研究將是學(xué)科教學(xué)的變革

區(qū)域教育信息化與混合教學(xué)是相輔相成的。在區(qū)域教育信息化的推動(dòng)下，混合教學(xué)正以快速、多維、高效、共享的方式蓬勃發(fā)展。無論是自上而下的政策引導(dǎo)，還是自基層到頂層的設(shè)計(jì)，線上線下混合教學(xué)都是教育領(lǐng)域備受關(guān)注的話題，也是教育工作者努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

混合教學(xué)模式依托信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)，借助平臺的回放和互動(dòng)功能，使學(xué)生的學(xué)習(xí)場所從傳統(tǒng)的教室擴(kuò)展到任意適宜學(xué)習(xí)的環(huán)境，從而拓寬了教學(xué)的時(shí)間和空間。

這種模式借助信息技術(shù)，使平臺能夠直觀、有效地提供學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)的數(shù)據(jù)和視圖反饋，改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的反饋方式。這有利于教師、學(xué)生和家長及時(shí)獲取信息，推動(dòng)了教育信息化的實(shí)踐，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)反饋的創(chuàng)新，以及以發(fā)展為導(dǎo)向的授課制度的改革。

3 采用混合教學(xué)法的物理專題課教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)任務(wù)分析

本文設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容選自滬教版物理八年級下冊第五章第3節(jié)“內(nèi)能”，共1課時(shí)。本節(jié)內(nèi)容旨在讓學(xué)生在理解內(nèi)能概念的基礎(chǔ)上，探究改變物體內(nèi)能的兩種方式。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容需要具備的知識包括熱現(xiàn)象、熱傳遞和做功。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)將研究物體內(nèi)能的變化，學(xué)生應(yīng)掌握改變物體內(nèi)能的兩種方式，并能從效果和能量形式的變化上區(qū)分這兩種方式的異同。

八年級學(xué)生已學(xué)習(xí)了熱量、熱傳遞和分子動(dòng)理論的基礎(chǔ)知識，但尚未了解內(nèi)能這一概念。盡管他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了分子動(dòng)理論，但大多數(shù)學(xué)生的思維仍以形象思維和感性認(rèn)識為主，缺乏理性思維。

該教學(xué)設(shè)計(jì)通過微課和在線練習(xí)反饋，引導(dǎo)學(xué)生了解內(nèi)能的概念。在課堂上，通過交流和分享環(huán)節(jié)，學(xué)生可以鞏固對內(nèi)能的理解。同時(shí)，通過學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)，分類總結(jié)改變物體內(nèi)能的兩種方式，學(xué)生可以體驗(yàn)到已學(xué)知識和科學(xué)方法在解決新問題時(shí)的應(yīng)用。課程最后，學(xué)生將運(yùn)用所學(xué)知識解釋生活中的熱現(xiàn)象，感受物理與生活的緊密聯(lián)系。

3.2 教學(xué)目標(biāo)

該教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)如下：首先，讓學(xué)生了解改變物體內(nèi)能的兩種方式——做功和熱傳遞，并通過觀察與實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)比較、歸類、綜合的科學(xué)方法；其次，讓學(xué)生認(rèn)識到做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能時(shí)的異同，通過參與“改變鐵絲內(nèi)能”的實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)從生活現(xiàn)象提取物理知識的過程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度；最后，讓學(xué)生理解做功與內(nèi)能變化的關(guān)系，通過小組合作探究和小組間的分享交流，增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)合作精神，提升表達(dá)和交流能力，同時(shí)激發(fā)對物理學(xué)科的主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。

3.3 數(shù)字賦能物理課堂的教學(xué)活動(dòng)總體設(shè)計(jì)

該教學(xué)設(shè)計(jì)由六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成，活動(dòng)線、知識線、素養(yǎng)達(dá)成貫穿于整個(gè)教學(xué)流程。數(shù)字賦能物理課堂的教學(xué)活動(dòng)總體設(shè)計(jì)如表1所示。

期望的教學(xué)特點(diǎn)：利用數(shù)字化工具的靈活性、便捷性和直觀性，提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、學(xué)習(xí)和評價(jià)的均衡，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過預(yù)習(xí)微課和完成習(xí)題，在課上直觀展示學(xué)習(xí)成果，疑惑之處獲得解答。在課堂中使用“熱成像儀”讓學(xué)生更直觀地感受科學(xué)的魅力。

3.4 特別過程設(shè)計(jì)

特別過程設(shè)計(jì)1：學(xué)生需在課前觀看“內(nèi)能”主題的微課并完成在線練習(xí)。

教師利用數(shù)字化工具，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，提前錄制微課，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。微課內(nèi)容涵蓋內(nèi)能的定義及其影響因素。通過在線數(shù)據(jù)采集，教師能夠直觀地識別學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，并在課堂上進(jìn)行針對性

地教學(xué)。課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論，借助同伴互助回顧微課內(nèi)容，鞏固內(nèi)能知識，共同達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。與傳統(tǒng)課堂相比，這一過程將部分學(xué)習(xí)活動(dòng)前移至課前，使得課堂時(shí)間更多地用于學(xué)生互動(dòng)。教師通過數(shù)字化平臺的數(shù)據(jù)分析，能夠精確掌握學(xué)生對物理概念的理解情況，從而實(shí)現(xiàn)有針對性的教學(xué)。

特別過程設(shè)計(jì)2：情境演示實(shí)驗(yàn)——用熱成像儀分析手彎折鐵絲過程。

本環(huán)節(jié)旨在通過具體情境引導(dǎo)學(xué)生思考如何改變鐵絲的內(nèi)能。學(xué)生通過自主探究和實(shí)驗(yàn)操作，采用分類方法，總結(jié)出改變物體內(nèi)能的兩種主要方式。教師進(jìn)一步提問：為何手彎折鐵絲屬于做功而非熱傳遞？以此激發(fā)學(xué)生深入思考手彎折鐵絲過程中可能涉及的熱傳遞現(xiàn)象。通過熱成像儀對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析（見圖1），學(xué)生可以直觀地觀察到鐵絲中間部分的溫度顯著高于兩端手持部分的溫度，從而得出結(jié)論：盡管鐵絲兩端部分存在一定程度的熱傳遞，但鐵絲內(nèi)能的改變主要還是通過做功實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字賦能通過各種途徑開發(fā)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重改進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的方法，努力挖掘數(shù)字化實(shí)驗(yàn)潛能，創(chuàng)設(shè)一個(gè)個(gè)符合學(xué)生心理特點(diǎn)的生動(dòng)、有趣、形象并貼近學(xué)生生活的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，從而在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中積極發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。［2］運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，教師能夠解決學(xué)生難以理解但能產(chǎn)生共鳴的問題。通過熱成像儀的成像，我們發(fā)現(xiàn)彎折后的鐵絲中間部分的溫度明顯高于手持部分和環(huán)境溫度。與學(xué)生用皮膚感受相比，熱成像儀提供的視覺沖擊更能激發(fā)學(xué)生對物理的興趣和對科技的探索欲望。

特別過程設(shè)計(jì)3：利用自制教具突破教學(xué)難點(diǎn)——物體對外做功，內(nèi)能減小。

教師首先引導(dǎo)學(xué)生使用注射器進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，探索外界對物體做功時(shí)內(nèi)能的變化。然后引導(dǎo)學(xué)生自主提出疑問：既然外界對物體做功會(huì)導(dǎo)致物體內(nèi)能增大，那么物體對外界做功時(shí)，內(nèi)能會(huì)減小嗎？學(xué)生可以通過注射器和臉部皮膚直觀地感受到相應(yīng)現(xiàn)象，但感覺并不明顯，且現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間較短。因此，教師運(yùn)用數(shù)字化手段自制教具，通過數(shù)字溫度計(jì)讓學(xué)生直觀地觀察到溫度變化的過程。

自制教具：將電子溫度計(jì)封裝入注射器中，注射器一端裝有閥門，另一端裝在玻璃膠槍上。通過玻璃膠槍推拉注射器活塞和閥門的開閉，可實(shí)現(xiàn)外界對注射器內(nèi)氣體做功和注射器內(nèi)氣體對外做功的效果。電子溫度計(jì)能夠?qū)崟r(shí)顯示注射器內(nèi)氣體的溫度。

本演示實(shí)驗(yàn)沒有采用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，原因在于該自制教具是由學(xué)生熟悉的注射器和溫度計(jì)制成的，且學(xué)生在之前的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)使用過注射器，因此不會(huì)顯得突兀。盡管DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)上更為精確，并且其可以將數(shù)據(jù)以圖像的形式顯示出來，但學(xué)生可能會(huì)因此忽視實(shí)驗(yàn)過程，從而淡化對實(shí)驗(yàn)操作的重視。

4 “采用‘混合教學(xué)法’的數(shù)字化賦能物理課堂教學(xué)”的效果與啟示

4.1 每位學(xué)生都有“內(nèi)能”——基于全面、深入理解核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)旨在使他們畢業(yè)后能適應(yīng)社會(huì)并實(shí)現(xiàn)個(gè)人成長。本節(jié)課從課前微課開始，通過線上統(tǒng)計(jì)和評價(jià)工具關(guān)注每位學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。課中，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行分享交流，鼓勵(lì)他們獨(dú)立解決問題。課程結(jié)束時(shí)，讓學(xué)生解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，以驗(yàn)證其能否正確應(yīng)用所學(xué)知識。教學(xué)的最終目標(biāo)不僅是傳授知識和技能，而是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)在真實(shí)情境中獲取知識、解決問題，并形成正確的價(jià)值觀。同時(shí)，我們更應(yīng)關(guān)注學(xué)生是否享受學(xué)習(xí)過程、善于學(xué)習(xí)，以及能否在復(fù)雜情境中有效運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。

4.2 愛上科學(xué)永不嫌遲——探究改變內(nèi)能的方式

在本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)完成了多個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)。不同于以往的教學(xué)，本節(jié)課未采用常規(guī)的探究實(shí)驗(yàn)方法，而是首先引導(dǎo)學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)，理解改變內(nèi)能的兩種方式。之后，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，親身體驗(yàn)科學(xué)的魅力。

4.3 站在巨人的肩膀上——數(shù)字賦能的課堂高效和準(zhǔn)確

混合教學(xué)能夠拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，無論是在課前還是課后。為了吸引學(xué)生積極參與在線學(xué)習(xí)，教師設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)任務(wù)顯得至關(guān)重要。只有將所有學(xué)習(xí)任務(wù)串聯(lián)起來，才能使學(xué)生全情投入。此外，通過多種平臺和方式展示學(xué)生的混合教學(xué)成果，以及進(jìn)行相互評價(jià)，也是促進(jìn)學(xué)習(xí)的重要手段。［3］

4.4 提高學(xué)生的“內(nèi)能”——尊重學(xué)生差異，采用層次性教學(xué)設(shè)計(jì)

教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)水平的差異，設(shè)計(jì)了不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，努力讓每位學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上有所提升。在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生探究過程各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以在實(shí)驗(yàn)中提出自己的方案，對小組成員進(jìn)行分工，總結(jié)小組的結(jié)論并進(jìn)行分享，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案等。

而對于學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，通過課前的微課學(xué)習(xí)能夠識記相關(guān)知識點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中能進(jìn)行簡單的操作，能在小組內(nèi)承擔(dān)記錄數(shù)據(jù)等工作，能聆聽他人的想法并積極思考等。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生以探求奧秘、掌握本領(lǐng)、服務(wù)社會(huì)為學(xué)習(xí)目的。對學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，教師特別要保護(hù)他們的學(xué)習(xí)積極性，幫助他們樹立信心；對學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，要讓他們認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)是為增進(jìn)人類福祉的，要遵守科學(xué)倫理道德，同時(shí)要培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)意識等。

參考文獻(xiàn)

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