信息技術與物理教學深度融合模式的實踐與思考

[摘 ? 要]信息技術與學科教學的有效融合模式應基于常態課堂，實現學生學習活動的互聯、互動、互評。在物理課堂教學實踐中，根據學科特點、素養提升、走班選學等學習現狀和發展需要而建立的新型教室，可實現教學的探究化、實驗化、信息化。通過學科教室內各區域無線網絡全覆蓋，可實現課上的即時交流、指導、反饋與評價。共建共享的信息化學習環境能夠促生新的教學方式和學習方式，提高教育教學質量。

[關鍵詞]融合;物理;信息技術;學科教室;核心素養

隨著移動通信、云計算、物聯網等新一代信息技術的發展和應用，教師手握粉筆在黑板前單向講授的傳統教學模式受到越來越多的挑戰。一方面，傳統課堂過于依賴口頭語言的描述和反復強調，而這種缺乏趣味性、單調沉悶的課堂現場已不能滿足當代中學生的需求，并很容易使學生感到疲憊甚至厭倦。另一方面，教師的講授很難聯結多維度知識，不利于培養學生的跨學科思維和創新意識，不利于學生對學科內容的深度學習。此外，教師在傳統教學中多從個人經驗出發，教學活動的隨意性較大，無法形成有效的可以即時采集的動態數據資源，而正是這些數據“可以幫助教師選擇更適合學生的教學內容，記錄學生的學習情況，挖掘學生的學習習慣、學習興趣、學習偏好”[1]。

《教育信息化十年發展規劃（2011—2020）》明確指出：推進信息技術與教育教學深度融合，實現教育思想、理念、方法和手段全方位創新，對于提高教育質量、促進教育公平、構建學習型社會和人力資源強國具有重大意義。當前，信息技術的更新與升級速度越來越快，探討并改變學校課堂教學模式以適應新形式下學生的學習現狀，不僅是教師自身職業能力提升的追求，也是教育者的職責所在。基于這樣的時代背景，很多學校對信息技術條件下各學科教學模式的改革進行了深入研究。

一、中學物理教學中信息技術應用的誤區

中學物理是一門以實驗為基礎的學科，以實驗探究活動引領學生掌握物理規律是本學科知識學習的主要方式，而與之相關的學科文化、學史資料等多會貫穿其中。因此，研究者也多將物理實驗做為信息技術與課堂融合的突破點，目前已形成的課堂融合模式主要有以下兩種。

一是教師利用教室內的一體機操作各種教學軟件輔助實驗教學。通過多媒體等信息技術可以投放教學過程中難以演示和觀察的實驗現象，有利于中學生形成直觀印象，幫助他們建立感性知識體系。如微觀世界中的分子運動、物體間相互作用時的微小形變、磁體和帶電體周圍“場”的分布情況等，都可以通過動畫演示、幻燈片等教學軟件來放大或顯示其模擬情景。而這樣的資源可在網絡上輕松下載，因此課件演示教學也是當前物理課堂教學中信息技術應用最為廣泛的模式。甚至一些教師幾年下來積攢了相當可觀的資源包，上課時只要打開電腦點擊課件，一節課的知識點就可以沿著課件提示輕松“搞定”，包括一些本需要分組進行的實驗探究活動，也多可借助相應的仿真實驗或視頻來演示完成。但多媒體演示功能的濫用也讓課堂教學變成了快節奏的展示流水線，原本用于師生互動的時間被“節省”下來讓學生背誦結論或做練習。這種利用信息技術的方式使學生成為走馬觀花的“看客”，剝奪了學生參與問題探究的機會，對提升學生的物理學科素養極為不利。

二是師生在網絡環境下利用平板電腦進行教與學。隨著信息技術與課堂教學融合的不斷推進，很多學校建立了“平板教室”，師生各自手持平板電腦通過信息互動平臺展開教學活動。理論上，師生“手握智能終端，隨時隨地可獲得想要的解決方案”[2]，尤其是物理課堂教學的探究環節，可以互聯各種設計思路，有助于學生自主選擇合適的方案進行實驗探究活動。但是，深入“平板教室”聽課教研可發現，實際應用與理論預期的效果有較大差距。主要表現為：師生間互聯互通不暢，交互效率低;交互平臺上的資源較少，教師主要利用平板電腦向學生推送大量練習題。造成這種情況的原因，一方面是有些學校平時并未真正將平板電腦的應用融入課堂教學，而只是在教研活動或展示課中“表演”一下;另一方面則是教師沒有把平板等終端設備當作信息技術與課堂融合的工具，而僅從功利的角度發揮其在提高學生應試成績方面的功能，這使學生被迫從紙質題海投入電子題海，增加了學生的學習負擔。平板電腦功能的異化，與現存的一些教育評價方式有關，但也折射出教學改革中的重重阻礙。借助技術手段片面追求成績的教育，不僅與新時代的教育理念背道而馳，還容易澆滅學生基于信息化手段開展科學探究的熱情。

以上兩種模式顯然都沒有將學科教學與信息技術較好地融合，也可以說，以上信息技術的應用并非必不可少的。而實際上，在物理實驗教學中應用現代教育技術是時代性的反映與要求，將現代教育技術與物理教學整合是物理課程發展的一種趨勢[3]。為此，筆者與學科組的一線物理教師們通過大量課堂實踐，特別是結合當前基礎教育學校的教學條件和學生現狀，探索并逐漸形成了可操作、有實效的教學融合模式。需要注意的是，這里提到的模式，并不是一種固定套路，而是將其看成“一個既嚴格又靈活的工具”[4]，即堅持“教學有法，教無定法”的原則。

二、信息技術與物理教學深度融合的環境支持

為實現信息技術與物理課堂教學的深度融合，應統籌安排教室位置、高速網絡覆蓋、課程資源、服務器及終端設備等。以筆者所在學校為例，原來的物理授課地點主要在教學樓各班的固定教室，實驗課則要到實驗樓的實驗室中進行，這也是當前多數學校采用的教室布局方式。通常，學生在實驗樓完成實驗后需要馬上返回教室，與實驗相關的深入拓展研究也隨之中斷，實驗教學在來回奔波中不斷被弱化，用講實驗代替做實驗、背步驟、背結論的現象普遍存在，信息技術在這種境況下只能淪為簡單演示或投放習題的工具，而激發學生的學科興趣根本無從談起，更不能有效地培養學生動手實踐的能力。要實現物理教學的探究化、實驗化、信息化，必須將實驗室、網絡教室等功能融入教室，打造有學科特點且適合學生認識規律的學科教室。當然，物理學科教室不是簡單的將兩室或多室合而為一，而是要充分考慮物理學科特點、素養提升、走班選學等學習現狀和發展需要而建立新型教室。

目前，學校已經形成的學科教室被規劃為五個區域，分別是合作探究區（含學生平板）、展示區（含黑板及電子演示板等）、器材區、互聯世界區、自主內化區。其中合作探究區為日常上課區，學生采用小組圍坐的方式，水管、電源等設施通過搖臂系統吊裝在天花板上，學生的學習空間可以自由組合;器材區環繞在教室周圍，學生隨用隨取;互聯世界區通過互聯網技術與國內外知名學校實驗室建立了共享聯系，便于適時直播或轉播有創意的實驗課程，同時此區域還是新技術的體驗或模擬區，可用來感受創新發明的影響和沖擊;自主內化區與其余四個區分離，目的在于形成安靜的深入學習、自主提升的空間。以上各區域已實現高速無線網絡全覆蓋，師生交互或與展示屏幕的人機交互都更加暢通，可實現課上即時交流、指導、反饋、評價等。通過劃分各功能區域，學生的學習有了重要的支持系統，拓展了學生的視野和思路[5]。當然，打造學科教室要取得學校的配合，無論以傳統教室還是以實驗室為基礎進行改造，都要考慮學校管理、班級分布等現實問題。顯然，學科教室并不需要大建大造，主要涉及的是實驗器材位置的挪動、無線網絡的架設。而從發展現狀來看，教師的基本信息化素養、學校信息化裝備的配置及學生的信息化設備擁有情況等因素在我國相當多的地區已不再是阻礙信息技術與教育教學有效融合的首要問題[6]。

三、信息技術與物理教學深度融合的實踐模式

在學科教室環境支持下，信息技術與物理教學的深度融合還需要在課堂上通過一定的實踐模式才能實現。現以滬科版物理教材中的“空氣的力量”一課為例，闡述其基本的課堂架構。

1.課前研討。在課前研討時，教師首先要找到本課內容與信息技術的融合點，如馬德堡半球實驗、托里拆利實驗、大氣壓發現史、艙外航天服等;然后再根據內容拓展的需要上傳學習資料以充實服務器的信息資源（要求刪除干擾信息，篩選精華內容）;最后才是個人備課。

2.課堂探究。在引入環節通過演示生活中與氣壓有關的現象（如覆杯實驗、鐵皮罐被壓癟）提出問題：飄渺的空氣真的能產生力量嗎？接著，學生利用實驗器材進行探究，器材的提供要盡可能豐富，如吸盤式掛鉤、注射器（去針頭）、礦泉水瓶、紙杯、水、磁磚、皮搋子（即下水道疏通器）、小水桶等，都可以成為學生思考探究的支架。學生通過平板電腦能關聯的探究方案很多，既有網絡資源，也有其他小組隨時上傳的設計圖片，但多數學生并不滿足于此，而是希望另辟蹊徑，找到與眾不同的探究方式。器材的多樣化不僅增加了學生動手的機會，也激發了他們更多有創意的想法，并通過各組的展示充分體現出來，如有的小組用皮搋子“吸”在磁磚上，將其倒置后下面又掛住一桶水，然后把磁磚搭在兩個課桌之間，一只小小的疏通器將一桶水長時間地掛住了，這讓更多學生認識到大氣壓的力量，并產生了強烈的探究興趣。

3.自主學習。馬德堡半球實驗的內容，通過拓展補充可以形成比較詳實的史料資源，學生完全可以在信息平臺上自主完成學習。在組內討論后，由各小組通過交互式大屏幕分享學習體驗，同時將他們搜集到的新的馬德堡半球實驗資料上傳至云端共享，如有的小組分享了某實驗室用越野汽車拉開兩個半球的現場視頻。學生在驚嘆之余又進一步思考：大氣壓如此強大，人們又是怎樣測量它的？這一問題引領學生再次走進托里拆利的探索之旅，了解大氣壓強被測量和認識的過程。這是一個充滿智慧、勇氣和冒險的真實故事，學生們被這段鮮活的科學史深深吸引，被其中科學家所表現出來的敢于面對事實、不屈從于權威的偉大精神所感染。在信息技術支持的強大的資源平臺上，將科學探究歷程的圖片、文字記錄等豐富的資料呈現出來，可讓學生猶如身臨其境。有的物理教師還借助這些詳實的史料知識，組織學生表演課堂情景劇來還原大氣壓強的發現史，在惟妙惟肖的角色扮演中，學生們的科學思想得到了沉淀和升華。這也是非常值得贊賞的做法。

4.知識應用。在大氣壓知識的應用環節，通過推送我國航天員所穿的艙外航天服的相關資料，讓學生了解了宇航服各個部分的功能。還可以借助與航天院校的在線聯系，現場邀請專業人員即時解答學生的疑問，這些交流對話在解惑釋疑的同時，也增強了學生的民族自信心和國家認同感，在潛移默化中提升了核心素養。

5.課堂總結。各小組總結形成本節內容的思維導圖或學習體會，可以在大屏幕上展示和共享，學生通過對比和交流，很容易發現自己的不足之處并可及時在線上進行彌補。

在無線網絡全覆蓋的條件下，學生可以利用終端設備在任何時間和地點產生學習行為，加上物理學科教室全天對學生開放，那些學科興趣濃厚、學有余力的學生可以借助平臺資源進行更加主動、深入的學習，同時也在課堂上發揮了突出的引領作用，使實際的課堂教學過程因此而更加緊湊。由于學生有較多時間拓展知識視野，他們在課堂上有時會產生不同尋常的想法。如本課例中，有的學生在了解航天服知識時，也同時搜集了太空飛行、星際穿梭的內容，因此在課堂上就拋出了這類問題，聽起來對課堂流程有所沖擊，但通過教學反饋來看，這些問題不僅沒有影響教學，反而通過教師的適當引領，進一步增加了學生的學科興趣，激發了學生濃厚的求知欲和豐富的想象力。

任何技術都不能完全取代教育中“人”的作用。信息技術與課堂教學融合的“深度”取決于教育者對信息技術應用的態度與程度。研究表明，提升教師信息技術與課程整合能力的有效方式是讓教師有機會在真實的教室面對真實的學習者，進行課堂教學實踐體驗[7]。從已經開展的融合教學來看，共建共享的信息化學習環境催生了新的教學方式和學習方式，提高了教育教學質量;課堂煥發出生命活力，學生思維活躍，學習熱情高漲;學生樂于動手、創新，樂于搜集、處理信息，學生主動獲取知識、應用知識，促進了能力的提升，發展了核心素養[8]。

總之，教育者應審慎看待日新月異的技術對教育的復雜影響，既不能面對發展良機袖手旁觀，也不能濫用技術誤人子弟，必須深入教學實踐，親身經歷、總結、反思課堂教學中的問題，才能逐漸摸索出真正適合學生成長的教育。

參考文獻

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[8]劉書君.建構教學模式 打造智慧課堂[J].基礎教育論壇，2017（24）：4-5，11.

（責任編輯 ? 郭向和）