信息技術環境下初中物理課堂教學策略的優化

王 玲

人類社會進入21世紀，信息技術已滲透到社會生產和社會生活的各個方面，深刻地影響著人們的生產方式和生活方式，同時也融入了教育領域的角角落落。那么作為國家教育主陣地的學校、主渠道的課堂，自然更是處處彰顯著信息化的特征。2018年4月13日，教育部發布的《教育信息化2.0 行動計劃》強調智能教育創新和行動發展，要基于人工智能、大數據、物聯網等新技術，依托各種智能設備和網絡，積極開展智慧教育創新研究和示范，推動新技術支持教育模式變革和生態改造[1]。最新頒布的《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課程標準》）明確提出：“教師要充分發揮信息技術的優勢，將信息技術有效融入物理教學，創新教學方式，提高學習效率。同時，應鼓勵學生將信息技術運用到物理學習中，幫助學生適應數字時代的要求，提升學生運用信息技術的能力。”[2]從中可以看出國家對合理運用信息技術進行物理教學的重視程度。因此，應大力提升教育軟硬件建設，以教育信息化推動教育現代化，推動中國教育的創新與變革，努力實現我國從教育大國向教育強國的轉變。

一、借信息技術之力，優化物理模型建構策略

在實驗教學中，當一些物理現象很難真實呈現時，可利用信息技術作為輔助手段，讓學生比較直觀便捷地進行觀察。例如，當有些物理實驗無法通過傳統實驗器材完成，或很難達到預期的效果時，教師可借助信息技術手段，通過數字實驗設備來完成實驗教學，從而更好地發揮物理實驗的育人功能。

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，真實的實驗過程和直觀的實驗現象為學生學習物理知識提供了豐富的感性材料，創設了良好的物理情境，是物理課堂上不可或缺的一種教學手段。但是有些看不到、摸不到的抽象物理概念或物理現象，如分子運動、能量傳遞等，必然會受到課堂空間、時間的制約，或環境的影響，不可能一一真實地進行再現。因此，如果此時教師能合理地借助信息技術，模擬出物理現象，就能使學生更好地理解學習內容，從而幫助學生更加順利地建構物理模型，彰顯信息技術輔助教學、促進教學的作用。如教師在講解人教版九年級物理第十三章第一節的內容——“分子熱運動”的過程中，需要帶領學生由宏觀的物體運動進入微觀的分子世界。分子的概念本身就比較抽象，這對于習慣形象思維的初中學生而言是一個不小的挑戰，在抽象的分子概念的基礎之上進一步研究物體的內能，則是抽象基礎上的抽象，學生當然會遇到困難。克服這個困難的辦法，就是將學生看不到的分子世界用形象的方法或宏觀的表征體現出來，而信息技術就能夠從中發揮著不可替代的作用。教師可借助信息技術形象地展現“呆板的固體分子”“靈活的液體分子”“散漫的氣體分子”，學生在對思維對象進行形象化的過程中，能夠更加清晰具體地建構物質的微觀熱運動模型。

二、借信息技術之力，優化實驗探究設計策略

《新課程標準》中關于實驗探究活動建議具有這樣的表述：“嘗試用力的傳感器探究影響浮力大小的因素或杠桿的平衡條件。”

“能量的轉移和轉化”是初中物理的一個很重要的物理概念，無數宏觀現象的背后“暗流（能量）涌動”，人們卻無法觀其形，辨其態，學生很難感覺到現象背后的“無形推手”，但借助信息技術之力就不難破解這一難題。如在講解“壓縮氣體做功內能增加”實驗的過程中，傳統的空氣壓縮引火儀實驗常常令老師有點心悸，拍下活塞時既需要用力，又需要快速，否則硝化棉不能劇烈燃燒，如果沒有“硝化棉燃燒”這一現象，就無法倒推出“筒內氣體溫度升高，內能增大”這一關鍵結論。然而硝化棉燃燒僅是短暫瞬間，學生很難捕捉到這一閃即逝的光芒，難免會意猶未盡，導致實驗草草收場。即使實驗做成功了，也容易使學生把硝化棉當成“主角”，而忽視真正的研究對象——筒內氣體溫度的變化。如今借助現代傳感技術來創新實驗設計，不但能大大簡化實驗環節，降低操作難度，而且還能突出研究對象。比如把溫度傳感器置于氣筒內，在壓縮活塞的過程中，液晶版數字展示筒內氣體溫度會逐漸發生變化，使學生能夠直接看到“壓縮氣體時，氣體的溫度在不斷升高”的現象，從而總結出“做功可以改變物體的內能”這一結論，達到教師“不言”、學生“自明”的課堂效果。

再比如傳統的比熱容實驗由于受到實驗條件及實驗器材等因素的限制，難以向學生展示準確的物理過程和實驗數據。借助現代信息技術創新比熱容實驗探究過程，在水和煤油中植入溫度傳感器，通過數據線采集數據并輸入計算機，可以實現數據采集、處理、分析和圖像繪制的同時進行，克服傳統實驗測量數據不夠準確、數據分析處理所需時間長的缺點，能大大節省課堂時間，提高課堂教學效率。

傳感器相當于人類的“五官”，在物理實驗中，能夠將感受到的物理量，比如力、熱、聲、光轉換成便于測量的電學物理量，并能放大、傳輸、儲存、顯示信息或做出必要的控制輸出，極大地提高了物理實驗的成功率和可視性。信息技術將采集手段由手動測量轉為傳感器測量，利用計算機處理實驗數據，節約課堂教學時間，使學生有更充裕的時間探究實驗規律，讓學生由感性認知階段迅速進入理性認知階段，為高效課堂助力，彰顯物理學科重視信息技術運用的特點。傳感器進入中學物理實驗室，不僅能成為信息技術與物理課程整合、促進教育手段現代化的一個新的突破口，還對培養學生科學探究意識、提升物理學科核心素養有著極為重要的作用。

三、借信息技術之力，優化課堂活動多樣性實施策略

《新課程標準》中的課程理念提倡多元化的教學方法，在教學過程中，鼓勵教師根據教學目標、教學內容、教學對象和教學資源靈活選擇教學方法，合理運用信息技術。進入21世紀以來，課堂教學隨著信息技術的進步正悄然發生改變，特別是近些年來有了突飛猛進的進展。在20 世紀90年代之前的課堂教學中，教學硬件只有黑板、粉筆和教材，并不具備智慧信息化教學工具，而當時的“軟件”則是聲音和文字，教師的講與學生的聽、記構成了課堂的教與學。進入21世紀以后，電腦、PPT 課件已經成為教師課堂教學的基礎工具。它們將文字、圖片、聲音、動畫、視頻等多種方式相結合，調動了學生視、聽等多種感官，增強了課堂的趣味性，有利于課堂教學的有效進行。借助信息技術開展教學，一方面，教師言傳口授和粉筆書寫的時間明顯縮減，勞動強度大大降低；另一方面，課堂教學的信息容量明顯增加，教師可以在同一時間向學生傳遞更多的知識。如今的教室里更是充滿了新媒體，比如觸屏式智慧黑板，學生人手配以一個平板電腦，大量的教學資源及教學軟件可以存儲其中，構成了龐大的知識體系和豐富的學習渠道，形成了智慧課堂。智慧課堂通過互動教學系統對計算機、智能終端、互動電子白板、實物展臺等硬軟件資源進行整合，形成一種智能化的教學方式與學習方式。在逐步實現教學內容呈現方法、學生學習方法、教師教學方法、教師和學生互動方法改革的過程中，智慧課堂能為學生的學習和發展提供豐富多彩的學習環境和強大的學習工具，學生在課堂中的主體地位比以往任何時候都更加凸顯。

“猜想與假設”是初中物理教學中科學探究活動的一個重要組成部分。在傳統課堂中，考慮到時間因素，教師只能挑選一兩個學生讓他們表達自己的猜想與假設，絕大多數學生都沒有機會表達自己的想法，久而久之，就會打擊學生質疑問題與思考問題的激情，嚴重阻礙了學生科學思維創新能力的發展。信息技術支持下的智慧課堂，給每一位學生提供了表達自己想法的機會和渠道，學生可借助手中的平板，各抒己見，通過無形的網絡將自己的想法呈現在觸屏式智慧黑板上，教師也可以第一時間捕捉到學生的奇思妙想，及時給予肯定或糾正，使師生之間的溝通交流更加便捷有效。

演示實驗經常通過創設情境和引入新課來激發學生的學習興趣。但在課堂教學中，教師的演示操作細節或現象往往只有前排的學生能夠觀察到，后排的學生基本看不清楚，而利用智慧課堂教學設備的實物展臺或者手機投屏等功能則能夠輕松解決這一難題。在分組實驗中，學生可以通過手中的平板電腦及時拍照，了解各組的實驗情況，并且學生之間也能相互取長補短。每一位學生都想在課堂中展示自己優秀的一面，因此教師可以借助對比分析的方式激發學生的競爭意識，督促學生積極踴躍地投入課堂學習中。

新媒體技術支持下的課堂互動平臺還有提問、搶答、點名等功能，能夠使教學氣氛更加活躍，極大地提升學生的參與度，使課堂上教師與學生的互動及學生之間的互動更加頻繁、高效。

四、借信息技術之力，優化課堂教學評價策略

《新課程標準》明確指出：“堅持核心素養導向，注重以評價促進學生發展，構建目標明確、主體多元、方式多樣和功能全面的物理課程評價體系。”因此，教師應注重課堂評價，以過程性評價為主，把握課堂評價的關鍵要素，重視評價目標的確立、評價內容的選擇和評價指標的制定，對學生的探究能力、科學態度等方面進行科學評價，并提高評價的真實性和準確性。

在缺乏新媒體信息技術支持的傳統課堂教學中，教師僅能憑借個人觀察及經驗去判斷學生的學習行為和學習效果，并重新設計教學方案、教學內容和教學對象，難免會顧此失彼，缺乏科學依據，單憑經驗教學難以做到精準施教。智慧課堂主要基于課堂數據進行分析，數據來源于學生測評、學習作業和課堂反饋等各個學習環節。教師可利用數據分析與決策工具或柱狀圖、餅狀圖等直觀地呈現學生的學習效果，甚至精確定位到哪些學生的哪些知識點出現了錯誤，使學生的個性化特征得以呈現。教師能及時準確地掌握學生的第一手資料，以學定教，因材施教，精準教學，以免造成教學時間、教學資源的浪費。

作業練習、考試是課堂教學效果評估和評價不可缺少的重要環節，但機械性地批改試卷和作業，對教師來說不僅是乏味、沒有創造性的工作，而且還需要花費大量的時間和精力。從作業布置、發放、回收、批改、整理、分析、評價反饋，到最終分析學生的學習情況，不僅耗時費力，而且評價效果也不盡如人意。在智慧課堂教學中，教師利用碎片化時間即可進行選擇題的自動批改和非選擇題的快速批改，極大地縮短了作業批改時長，提高了教學效率。同時，根據不同學生的評價反饋，教師可進行個性化作業布置，讓不同學習層次的學生都能學有所得，共同發展進步。

信息技術支持下的智慧課堂對學習主體的評價除了上述內容之外，還增加了對學生問題分析能力、探究能力、創造能力、合作能力及自主學習能力等的多維度跟蹤評價，實現了對學生的多元綜合評價。教師可根據學生個人的在線學習時長、在線互動情況、答題情況等，結合線上平臺留下的學習數據，對學生的自主學習能力進行評價。同時，教師還可依據小組成員的活動參與度、小組成員的自我評價等進行小組合作能力的評價，通過提問、反饋、團隊貢獻、作業的完成情況來對學生的科學探究能力及分析和解決問題的能力進行評價。此外，教師也可在長時間的技術數據跟蹤中分析學生在學習過程中反映出的情感、態度、策略等過程性表現，并給予適當的引導。

教師作為課堂的組織者和引導者，必須與時俱進，掌握一定的信息技術，更新教學觀念，借助信息技術，努力探尋現代信息技術與傳統教學方式的有機融合路徑，最大限度地提高現代信息技術在教學活動中的積極作用，創新教學策略，構建高效化、智能化的課堂教學模式。