基于信息技術的物理教學的四種新模式

楊興彬　湯蘭英

【摘 要】信息技術迅猛發(fā)展催生了教育方式的重大變革，了解和掌握現(xiàn)代技術條件下的物理教學模式是中學教師的重要課題，本文就幾種重要的教學模式作了簡要整理和介紹。

【關鍵詞】信息技術 物理教學 課堂模式 整合

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）01B-0080-02

早在2012年，我國《基礎教育課程改革綱要（試行）》就指出，在課程教學過程中“要大力推進信息技術的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合”，同時提出：“要充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育和有力的學習工具。” 幾年來，隨著信息技術的快速發(fā)展，以及課程改革的不斷深入，我國基礎教育方式的變革也受到信息技術的深刻影響，其中物理課程作為占據(jù)重要地位的科學課程之一，信息技術的融入必給其帶來巨大的生機和活力。本文擬就物理教學與信息技術整合中出現(xiàn)的幾種典型教學模式作簡要整理和介紹。

一、物理微課模式

微課是以建構主義方法為基礎生成的，依靠在線學習或移動學習為手段，以學生自主學習為目的的微型網(wǎng)絡教學視頻。物理微課通常把物理學科知識與方法進行切片處理，講解一個物理知識點或方法，可以是一個概念、規(guī)律、習題、疑問、實驗等，也可以是生活中的某一物理現(xiàn)象或物理歷史故事，還可以是某一專門解題方法等。

（一）微課的一般特點

1.教學時間較短。微課時長一般為5-8分鐘，不宜超過10分鐘。因此相較傳統(tǒng)課例來說，可以稱之為“課例片段”。鑒于中學物理有其較為完整、嚴密的邏輯體系，因此，這些片段也不應是零散的知識點，而應基于課程標準和內(nèi)在體系，把握好每個片斷的聯(lián)系點，形成有機聯(lián)系的“微課群”。

2.教學內(nèi)容專一。微課問題就簡潔、明確，主題突出。突出解決課堂中的某個知識點（重點難點）或某個教學環(huán)節(jié)，或者某個類型（模型）習題分析，也可以是介紹某一物理方法或物理史實等。

3.資源容量較小。微課視頻格式大多是支持網(wǎng)絡在線傳播的流媒體格式（如Wmv，flv，RV等），可在線觀摩，也可將其下載至終端設備（手機、筆記本、MP4等）實現(xiàn)移動學習，因此視頻及其配套資源所占容量比較小，一般在幾兆到十幾兆左右，便于攜帶。

4.資源構成情景化。麻雀雖小，五臟俱全。微課一般以教學視頻片斷作為主線，統(tǒng)領一系列與教學相關的資源，形成一個網(wǎng)絡主題教學環(huán)境。既可為學生提供學習的輔助資料，也可以成為教師交流平臺的教學資源。

（二）物理微課的意義

微課雖“微”，但意義卻大。物理課作為一門難度大、邏輯性強、應用廣泛的學科，實施物理教學的“微”學習。首先，可以促進學生物理學習方式的變革：傳統(tǒng)的學習方式是學生在課堂上學習，下課后自行解決學習中的重點難點問題，學困生往往遇到困難卻無法有效解決，導致學習興趣下降。但如果將物理知識的難點、熱點、考點、生僻點等以網(wǎng)絡微課的形式呈現(xiàn)出來，學生可以據(jù)此在課前自學、課后復習、考前自修，靈活地處理，大大地提高了學習的自由度。其次，微課還有助于提高物理教學的可視性效果：由于物理知識的抽象性強，學生學習中又缺少實驗的直觀觀察，自然學習困難較多。但微課可以較好地解決這些問題，例如游標卡尺、多用電表、光電效應現(xiàn)象等，用微視頻的形式，使學生直觀而形象地學習，大大降低了學習難度，提高了學習效率。另外，微課形式也有利于物理學科教研活動，便于開展教學觀摩研究：傳統(tǒng)的學科教研方式存在各種缺陷——如教師集體備課往往有名無實，流于空泛，教師的個性難以體現(xiàn)，但通過微課這種真實的、具體的、典型案例化的教學情景，可實現(xiàn)教師之間教學觀念的交流、教學技能的模仿和遷移、教學風格的形成和提升，從而較快提高教師的教學業(yè)務水平，同時促進基礎教育學校教師的專業(yè)化成長。

二、計算機“仿真”技術實驗室

目前，由于新課程理念的深入，教師和學生都很重視知識的習得過程，對概念、規(guī)律的探究性研究往往需要大量直觀生動的實驗做保證，可由于種種原因，我國大部分學校還不具備完善的實驗條件，客觀上直接制約著教師的教學方式和學生的學習方式的變革，而計算機仿真技術卻較好地解決了這個困難。借助于計算機開發(fā)的軟件平臺對物理實驗情景進行仿真，則可以對實驗環(huán)境和實驗設備的模型進行數(shù)字化搭建，在此基礎上開發(fā)出學生的物理探究性實驗，從而較好地進行了許多中學物理實驗室所不具備條件的實驗的仿真研究，有效貫徹新課標理念，大大激發(fā)了學生對物理未知世界探索的興趣。

縱觀全球，美國等教育發(fā)達國家對仿真實驗的研究，早在20世紀80年代就已經(jīng)開始。以計算機為工具，構建數(shù)學模型，模擬一些復雜物理過程的運動變化，并對其加以控制，開發(fā)出數(shù)字化的教學平臺。學校教學中，只要能充分利用這些資源平臺，就能開發(fā)出許多實驗室所無法完成的探究性實驗。目前各國教育界已經(jīng)開發(fā)出許多比較成熟的軟件平臺，其中常用的有金科華、Open GL、Working Model等。

（一）探究性仿真實驗設計常包括的幾種模式

1.圖象比較型實驗。借助計算機仿真實驗強大的測量能力，獲得各類物理參數(shù)變化的圖象，指導學生通過對圖象的比較，認識和分析物理現(xiàn)象，得到物理規(guī)律。

2.變量分析型實驗。改變元件基本參數(shù)，指導學生基于控制變量法等基本方法進行實驗探索，總結物理規(guī)律。

3.自主設計型實驗。學生自主在計算機平臺上對現(xiàn)有實驗裝置和方法進行設計，從而進行物理實驗現(xiàn)象的仿真探索。

（二）計算機仿真技術的實踐優(yōu)勢

1.彌補了硬件設施資源的不足，創(chuàng)新了實驗儀器的管理方式，同時節(jié)約了大量的資金。

2.自主在線學習，節(jié)省了時間和空間，改革了教師的教學手段和學生的學習方式，營造了多樣化的教學模式。

3.加深了學生對實驗原理的理解、實驗過程的操作感受以及實驗結果的運用。

當然，作為一種虛擬環(huán)境下的仿真實驗，畢竟不是真實的實驗，只能作為實驗探究的一種補充方式和輔助手段，在教學中應盡可能在條件允許的情況下結合實際實驗來進行。

三、“交互式”電子白板教學模式

近年來，基于交互式電子白板的教學應用模式研究已經(jīng)成為當前教育技術領域的熱點研究之一。交互式電子白板的引進，開創(chuàng)了新的教學結構，打造了新的課堂教學形式，從實際意義上實現(xiàn)了利用現(xiàn)代信息技術媒體創(chuàng)新的多媒體教學模式——交互式課堂。由教師的單向“灌輸”轉為師生雙向的“對話”和“互動”，使師生在“對話”和“互動”中形成學習共同體，有效地促進了學生參與課堂的積極性，提高了師生交互水平。概括進來，交互式電子白板教學模式有三大基本類型。

（一）教學資源模式

這種模式中電子白板的作用是為老師提供并呈現(xiàn)教學資源（相關圖片、影片或網(wǎng)絡內(nèi)容的媒體資源），輔助教師教學，以完成擴展或豐富學生經(jīng)驗為目的。比如在《機械能守恒》一節(jié)，教師課前以過山車、蹦極表演、滑雪比賽、撐桿跳高等為素材，制成相關圖片、視頻影片，給學生提供了豐富的生活體驗和感性認識，從而為課堂教學奠定了基礎。

（二）情境創(chuàng)設模式

在《超重和失重》一課中，展示楊利偉飄浮在空中、航天員王亞平太空授課中的水球實驗以及聶海勝空中打坐過程的微視頻，演示電梯中的臺秤所受杯子壓力的變化情景，引發(fā)學生思考探求超重和失重現(xiàn)象的運動學原因。這種模式中電子白板已不僅是支持或填補教學活動不足的道具，而且成為積極刺激和啟動學生操作活動的信息軟件和智能應用設備，讓學生在教師引領下利用電子白板創(chuàng)設的情境積極嘗試、思考，理解與獲得知識。

（三）交互整合模式

該模式中，設計者把網(wǎng)絡設備與電子白板經(jīng)過整合構成了一個學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以網(wǎng)絡服務器作為平臺，整合了各種超媒體、文件傳輸、同步與異步的交互以及系統(tǒng)記錄過程等功能。學生在實體教室里熟練地與老師和他人交互討論，自我進行學習調節(jié)，讓教師能照顧到學生的個人進展，實現(xiàn)個性化教學與學習。

四、顛覆傳統(tǒng)的“翻轉課堂”模式

“翻轉課堂”是近來風靡全球的教學模式，源自于孟加拉裔美國人薩爾曼·可汗。這種新型教學模式特點是“晚上看電視，白天做作業(yè)”，與傳統(tǒng)課堂中的“白天上課，晚上做作業(yè)”恰好相反，因此稱為“翻轉課堂”，是學生學習方式改變倒逼教師教學模式改變的典例。

翻轉課堂素材包，一般包括一個微視頻（大約10分鐘）和一份導學案（任務單），學生看完視頻，自測，老師通過后臺數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計視頻中哪個部分是學生回看最多、停滯時間最長的，哪些知識點是易錯易混的。經(jīng)過這樣的統(tǒng)計過程，教師就可在課堂上有針對性地解決重點、難點和學生的混淆點。當然，不能把翻轉課堂理解為簡單的在線視頻，這樣它的作用就必然非常有限，它除了教學視頻外，還要設計有以“問題”帶動的師生互動釋疑和達標過關等環(huán)節(jié)。

下面僅以中學物理教學談翻轉課堂模式的基本教學設計。

（一）課前三環(huán)節(jié)：目標導學、微課助學、任務測學

新課程前的準備：教師根據(jù)課程目標和教材內(nèi)容，確定導學任務及目標，為學生編制導學案（任務單）和錄制微視頻，并存儲在云盤或微課平臺上，學生須預習課本內(nèi)容，自主學習，完成學案測試，然后觀看微視頻，誘發(fā)認知沖突，提出深層問題。在視頻中不宜講預習能看懂的內(nèi)容，只針對性講解重、難點知識。

上課之前如果能夠有平臺，那么就在后臺進行數(shù)據(jù)分析，收集自測練習中以及微課視頻中停留時間長的時間點所對應的知識點；如果沒有平臺，將學生分組（6人），上課前，小組長將組內(nèi)問題以紙條方式反饋給老師。

（二）課堂五步：展示所學、多元互學、點撥悟學、達標固學、拓展擴學

1.解決課前問題，學生上臺投影講解，展示所學的基本成果。

2.學生組內(nèi)合作、討論，老師點評或不斷提問，提升問題或變換問題，讓學生思考解答。

3.總結反思階段：學生自己獨立活動，總結解題思路及處理問題的方法，有問題老師只需針對點撥。

4.對重點和難點分層次進階練習訓練，鞏固討論成果。

5.最后，開展實踐活動，理論聯(lián)系實際，手腦并用，拓展認識，提升能力。

總之，翻轉課堂的本質是變“課堂學”為“課前學”，即將原來課堂上老師的講授知識通過創(chuàng)建教學微視頻“翻轉”為學生課前的自主學習和師生的課堂互動探究，在翻轉后的課堂上進行問題解決。翻轉課堂實現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術背景下的教學方式的創(chuàng)新，為學習者打造了一個真正滿足學習需求的平臺，也為教育者探索新的課堂模式提供了新的途徑和思考。實踐證明，這種教學方式，真正契合課改理念，遵循教育規(guī)律，貼近教改實踐，必將展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢。

【參考文獻】

[1]葉玲.翻轉課堂下的物理概念教學[J].物理教學，2014（10）

[2]王迪.信息技術與物理學整合的實驗研究[J].中學物理，2014（9）

【作者簡介】湯蘭英，甘肅省張掖市金安苑學校，中學一級，省級骨干教師。

（責編 盧建龍）