信息技術(shù)與中學(xué)物理教學(xué)深度融合的實(shí)踐研究

馬福標(biāo)

【摘 要】本文以“平面鏡成像”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，論述基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，將信息技術(shù)融合入物理教學(xué)中，以實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)下的課堂轉(zhuǎn)型。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué) 信息技術(shù) 翻轉(zhuǎn)課堂 深度融合

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）30-0090-03

課堂是教育教學(xué)的主要陣地。核心素養(yǎng)理念的提出，必然帶來課堂教學(xué)模式的變革。課堂教學(xué)模式變革就是教學(xué)理念和教學(xué)方法的變革，它通過教學(xué)目標(biāo)、教師與學(xué)生的關(guān)系、教與學(xué)的方式方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面來實(shí)現(xiàn)。在中學(xué)物理教學(xué)中，物理現(xiàn)象的解釋、物理模型的建立、物理過程（情景）的想象和分析以及物理實(shí)驗(yàn)的操作等都有相當(dāng)?shù)碾y度。從教學(xué)實(shí)踐來看，借助信息技術(shù)可以較好地解決這些困難。因此，可將信息技術(shù)與課堂教學(xué)進(jìn)行融合，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字實(shí)驗(yàn)儀器、教學(xué)軟件等應(yīng)用于物理課堂。比如，翻轉(zhuǎn)課堂就是借助信息技術(shù)，將在課堂時(shí)間授課、課后作業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)過程翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)生課前觀看視頻、查閱資料、跟其他同學(xué)和老師在網(wǎng)上交流來學(xué)習(xí)知識(shí)，教師利用課堂時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行交流、組織小組活動(dòng)、參與學(xué)生探究、解答疑惑、指導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)等。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是一種將信息技術(shù)與教學(xué)融合的形式，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式。

翻轉(zhuǎn)課堂的信息技術(shù)平臺(tái)是一個(gè)線上教學(xué)軟件平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)具有實(shí)時(shí)的同步的數(shù)據(jù)傳輸功能及教學(xué)功能，老師可以使用它進(jìn)行在線授課。學(xué)生可以直接通過平臺(tái)和老師進(jìn)行在線溝通，并將在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題直接在線上詢問老師，也可以在平臺(tái)完成并提交作業(yè)，然后與同學(xué)進(jìn)行互改互評(píng)作業(yè);教師可以利用平板管理和發(fā)布課程信息、布置學(xué)習(xí)任務(wù)、授課、與學(xué)生進(jìn)行課堂互動(dòng)、檢查學(xué)生作業(yè)完成情況（平臺(tái)能自動(dòng)生成完成率、錯(cuò)誤率）、反饋薄弱知識(shí)點(diǎn)等，還可以從中獲取大量的教學(xué)資源。

在此，筆者以《平面鏡成像》為例，探討基于核心素養(yǎng)視角下的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、教材分析與學(xué)情分析

《平面鏡成像》是一節(jié)比較重要的課，前兩節(jié)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了光的直線傳播與光的反射，對(duì)光的傳播、反射有了一定的認(rèn)識(shí)。平面鏡成像是光的反射的重要應(yīng)用，內(nèi)容包括平面鏡成像的特點(diǎn)以及平面鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。

平面鏡成像的現(xiàn)象在生活中經(jīng)常見到，學(xué)生非常熟悉，也很感興趣，但僅僅停留在感性認(rèn)識(shí)階段，對(duì)成像規(guī)律和特點(diǎn)還缺乏較理性的認(rèn)識(shí)和科學(xué)的探究。學(xué)生憑直覺得出一些認(rèn)識(shí)往往是錯(cuò)誤的，例如，他們認(rèn)為我們靠近平面鏡時(shí)，像是會(huì)變大;遠(yuǎn)離時(shí)像縮小了。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.學(xué)生通過本課的學(xué)習(xí)，能描述平面鏡成像的特點(diǎn)，知道虛像是怎樣形成的，理解虛像的概念。

2.通過平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程，培養(yǎng)學(xué)生初步的觀察能力和動(dòng)手操作能力，領(lǐng)會(huì)平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系。

3.在探究實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生注意觀察，培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的興趣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

三、設(shè)計(jì)思路

新課標(biāo)提出的內(nèi)容要求是知道平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用。本節(jié)課的探究實(shí)驗(yàn)是學(xué)生的第一個(gè)完整的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，它為后面的探究性學(xué)習(xí)起示范作用，虛像、實(shí)像的概念為下一章凸透鏡成像規(guī)律的探究奠定基礎(chǔ)。

基于課標(biāo)的要求及發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的，結(jié)合學(xué)生存在的問題，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)放在探究平面鏡成像特點(diǎn)，難點(diǎn)為怎么確定像的位置。教學(xué)流程如圖 1 所示（見下頁）。

四、主要環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)意圖

（一）課前微課學(xué)習(xí)

利用平臺(tái)發(fā)布微課任務(wù)（成像原理、軸對(duì)稱知識(shí)、平面鏡成像特點(diǎn)探究可能存在的問題，引導(dǎo)思考），學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，回答有關(guān)光的反射、軸對(duì)稱、平面鏡成像特點(diǎn)的問題并提交答案，教師利用平臺(tái)后臺(tái)統(tǒng)計(jì)學(xué)生作答情況，在正課的一開始給學(xué)生反饋課前任務(wù)完成的相關(guān)數(shù)據(jù)。

〖設(shè)計(jì)意圖〗第一個(gè)微課為介紹畫光路圖的方法，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到平面鏡成像的原理實(shí)際上是光的反射。用作圖的方法解析成像原理清晰明了。第二個(gè)視頻以生活中的影像作為引例，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)軸對(duì)稱，為平面鏡成像的特點(diǎn)做好數(shù)學(xué)知識(shí)鋪墊。第三個(gè)微課是通過視頻范例，討論怎么比較平面鏡所成的像的大小與物的大小的關(guān)系，怎么測(cè)量像到鏡面的距離，在實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)碰到什么問題，如何解決。實(shí)際上是探究實(shí)驗(yàn)過程的示范，只是把探究過程分解并加入提問，引導(dǎo)學(xué)生思考，沒有明說給學(xué)生。通過三個(gè)微課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)本節(jié)的知識(shí)已經(jīng)有了初步的掌握，對(duì)平面鏡成像現(xiàn)象會(huì)有一定思考。

（二）課中問題導(dǎo)學(xué)

提出前置任務(wù)中反饋出的普遍問題，提出本節(jié)課更具體的目標(biāo)。

〖設(shè)計(jì)意圖〗通過平臺(tái)數(shù)據(jù)反饋，學(xué)生對(duì)自學(xué)的情況心中有數(shù)，已經(jīng)掌握了哪些？還有哪些疑惑的問題？這樣本節(jié)課探究的針對(duì)性就會(huì)更強(qiáng)，學(xué)生知道要做什么，要掌握哪些知識(shí)和技能。教師根據(jù)平臺(tái)的反饋進(jìn)行二次備課，花精力集中解決學(xué)生存在的主要問題。

（三）課中合作學(xué)習(xí)

1.讓學(xué)生進(jìn)行小組合作探究并解決問題。以學(xué)習(xí)小組為單位，圍繞以下幾個(gè)問題展開討論，制訂探究實(shí)驗(yàn)方案。（1）選用什么器材做實(shí)驗(yàn)？（2）像的大小和物的大小有什么關(guān)系？如何比較？（3）物距增大時(shí)，像距會(huì)怎么變化？怎么測(cè)量？

學(xué)生討論并制訂實(shí)驗(yàn)方案，展示方案（利用平臺(tái)搶答功能搶答，平臺(tái)計(jì)分獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生興趣）。

〖設(shè)計(jì)意圖〗以提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)的主要過程：提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、分析論證。

2.探究物和像關(guān)于平面鏡對(duì)稱的問題。

（1）通過平板進(jìn)行實(shí)時(shí)投影演示。移動(dòng)物體，當(dāng)看到鏡中的像，且物體與像重合的時(shí)候停止，教師提問并引導(dǎo)學(xué)生思考如何比較物與像的大小。提問：“演示實(shí)驗(yàn)中當(dāng)物體 B 和物體 B 在平面鏡中所成的像重合時(shí)，能夠說明什么問題？對(duì)物體 B 有什么要求？”

學(xué)生思考、討論，回答老師的提問，學(xué)生分組做物像等大的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

（2）像的大小有無變化。教師在學(xué)生做完分組實(shí)驗(yàn)后，提問：“在大家剛才做的實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诓粩嗟貙⑽矬w A 遠(yuǎn)離或靠近平面鏡的過程中，物體 A 的像是否總是與物體 B 重合？這說明物體 A 的像和物體 B 的大小始終保持什么關(guān)系？這說明像的大小有什么變化？”

〖設(shè)計(jì)意圖〗物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用。這一步讓學(xué)生學(xué)會(huì)有目的地觀察實(shí)驗(yàn)，知道如何選擇像的替代物。這都是生活中常見的物品，說明物理來源于生活。

（3）物像是否等距。繼續(xù)利用平板投屏進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，探究物像等距問題。

確定物體和像的位置關(guān)系。提問：“物是立體的有一定的大小和形狀，像是摸不著的，測(cè)量時(shí)如何確定像的位置呢？選擇的標(biāo)準(zhǔn)是什么？”教師在演示的同時(shí)進(jìn)行講解，并引導(dǎo)學(xué)生思考。

測(cè)量物距和像距。要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，并提問：“①物體和鏡子移動(dòng)了嗎？②可以直接測(cè)量像到物之間的距離嗎？③這樣測(cè)量準(zhǔn)確嗎？”“如果直接測(cè)量實(shí)物之間的距離，不容易對(duì)齊刻度，還容易碰到和移動(dòng)實(shí)驗(yàn)器材，使得測(cè)量不準(zhǔn)，那么該如何改進(jìn)呢？”讓學(xué)生通過觀察、思考，得出結(jié)論。

讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行探究。學(xué)生小組內(nèi)協(xié)同合作開始實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，對(duì)優(yōu)秀的小組用平板拍照或者錄像，對(duì)常見錯(cuò)誤進(jìn)行指正，對(duì)典型的則拍照記錄用作交流展示環(huán)節(jié)的討論素材。

結(jié)合教師的實(shí)驗(yàn)演示、討論以及各學(xué)習(xí)小組進(jìn)行的探究實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生思考問題：“①實(shí)驗(yàn)應(yīng)該進(jìn)行幾次合適？理由是什么？②在每次實(shí)驗(yàn)中是否都要改變平面鏡的位置？”讓學(xué)生思考并回答。

〖設(shè)計(jì)意圖〗中學(xué)物理的“實(shí)驗(yàn)探究”學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)要求學(xué)生會(huì)提問題、會(huì)猜想與假設(shè)并有計(jì)劃地獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論。通過視頻的示范及老師的演示示范，減少探究的盲目性，給學(xué)生起一定的示范作用，并引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考。讓學(xué)生分析討論，取得一致意見，制訂科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)需要注意的事項(xiàng)了然于心。在這個(gè)過程中，信息技術(shù)發(fā)揮了比較大的作用，利用視頻示范將不容易觀察的實(shí)驗(yàn)過程放大投影，使全體學(xué)生看清楚細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。

（四）課中展示交流

學(xué)生在完成分組實(shí)驗(yàn)之后，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用平板拍照，將本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳到平臺(tái)進(jìn)行交流展示。教師抽查各小組的結(jié)論，并推送到全班同學(xué)的平板端，讓全班同學(xué)都可以清楚地看到各實(shí)驗(yàn)結(jié)果。被抽查的小組派代表解析他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其他同學(xué)通過搶答的方式對(duì)這個(gè)小組的結(jié)論進(jìn)行補(bǔ)充或者提出不同的意見。

〖設(shè)計(jì)意圖〗這個(gè)環(huán)節(jié)增強(qiáng)師生、生生互動(dòng)。信息技術(shù)的使用，使得討論交流環(huán)節(jié)變得方便而有趣，這無疑激發(fā)了學(xué)生的興趣，使討論的范圍得到擴(kuò)大，不再像傳統(tǒng)課堂那樣使課堂討論變成少數(shù)人的討論。增強(qiáng)時(shí)效性，及時(shí)進(jìn)行記分和獎(jiǎng)勵(lì)。這培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的物理學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威，能主動(dòng)與他人合作，能基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解。

（五）課中檢測(cè)提升

在課堂上通過平臺(tái)直接進(jìn)行“微測(cè)試”，將準(zhǔn)備好的題目推送到學(xué)生平板，規(guī)定學(xué)生作答時(shí)間，結(jié)束之后系統(tǒng)對(duì)客觀題直接評(píng)判、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。主觀題可以讓學(xué)生互批，也可以讓老師全批。互批可以讓學(xué)生體驗(yàn)當(dāng)小老師的樂趣，激發(fā)他們思考為什么我的同學(xué)會(huì)這么做。全部數(shù)據(jù)出來后，老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，針對(duì)得分低的題目查找原因，并有針對(duì)性地再出題。

五、教學(xué)反思

通過了解，學(xué)生認(rèn)為課前微課學(xué)習(xí)讓他們提前了解了課的主要內(nèi)容，對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程起到了積極作用。課前習(xí)題能較好地幫助他們理解平面鏡成像的規(guī)律;提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，使課堂留有更多的時(shí)間，以便更細(xì)致地設(shè)計(jì)方案，特別對(duì)沒有探究經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生更是如此。有了課前的這些準(zhǔn)備，課堂上的效率更高。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容印象深刻，思路清晰。筆者有這樣的思考：一是翻轉(zhuǎn)課堂并非單純的課前預(yù)習(xí)。課前視頻的制作和選取均要精心挑選，直指教學(xué)目標(biāo)，而且需要結(jié)合學(xué)生練習(xí)反饋情況。練習(xí)反饋的信息體現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)掌握情況和理解中的缺漏，這樣可使教師在課堂上進(jìn)行及時(shí)糾正，提高教學(xué)的時(shí)效性。但這也意味著這種課的備課強(qiáng)度更大，對(duì)教師的要求更高。二是本節(jié)課的設(shè)計(jì)是以學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為主，結(jié)合分析、交流展示，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在傳統(tǒng)的課堂中，因?yàn)檎n堂時(shí)間有限，所以能給學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)間非常少，學(xué)生之間的交流也因此被壓縮。翻轉(zhuǎn)課堂的引入，將學(xué)生認(rèn)識(shí)知識(shí)點(diǎn)和部分的思考題提前完成，為課堂上重要的討論、思維的引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施等預(yù)留足夠的時(shí)間。

翻轉(zhuǎn)課堂是利用信息技術(shù)促進(jìn)課堂轉(zhuǎn)型的大膽嘗試。本設(shè)計(jì)嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以提高課堂教學(xué)的效率，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。當(dāng)然，在教學(xué)中筆者也感到還有很多問題有待改進(jìn)，比如學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的方法和習(xí)慣還需進(jìn)一步指導(dǎo)，以后將不斷完善。

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【基金項(xiàng)目】廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“核心素養(yǎng)視角下信息技術(shù)與學(xué)科融合的實(shí)踐研究”（2019B149）。

（責(zé)編 盧建龍）