核心素養引領下高中物理教育信息化探究

崔煥煥

摘 要：當今社會，信息技術越來越多地應用于我們的生產生活。提高物理教學水平，發展學生物理學科核心素養，離不開信息技術和物理學習的融合。基于此，本文提供了適合在高中物理教學中使用的數字媒體和信息化教學方式，以及一些適合高中物理教學、能顯著提高教學質量的教學方法和教學資源，構建了高中物理教學新模式，為學生創造了有效的學習途徑，提高了學生學習的主觀能動性，促進了物理學科核心素養的達成。此外，本文能夠在一定程度上彌補傳統教學中存在的一些不足，為信息技術與高中物理傳統教學模式的整合提供一定參考。

關鍵詞：信息技術;高中物理;教學模式

信息技術的快速發展不但改變了我們日常的生活方式和思維模式，還在很大程度上影響了當前的教育教學形態，在教育行業刮起了一陣教育現代化的風潮。在中學物理的教學活動中，信息技術可以作為輔助教師提高教學效率的有效手段，也能為學生提供行之有效的學習方式，同時也豐富了學生的學習內容和資源。

在高中物理的傳統教學中，授課形式多為“粉筆+PPT投影”，教學方法以講授法為主，形式單一;課后輔導一般為晚自習或者課間休息時學生問問題的形式，輔導內容和范圍受限;至于學習效果的反饋，多以教師布置書面的課后作業，由科代表收齊并批改紙質作業的方式獲得。這種方式難以及時解決學生在作業中遇到的問題，容易導致學生問題堆積。

物理是一門以實驗為基礎的學科，但現實情況是很多物理實驗教學在高中課堂上很難開展。即使是一些條件好的建有物理教學實驗室的學校，也會因為一些客觀原因，無法將高中階段所有的實驗在教學過程中開展演示實驗和學生分組實驗，更何況有很多學校沒有條件建設實驗室，開展物理實驗只能“紙上談兵”，導致實驗教學缺失。由此看來，傳統的教學模式是存在不足的。信息化的教學模式在一定程度上可以彌補傳統教學的不足，但作為一種新型的教學模式，如何和傳統的教學模式相互配合，發揮出最好的效力，構建出適合學校和學生情況的教學模式，這是非常值得一線教育工作者不斷深入研究的?；诖?，本文旨在解決在目前一般高中學校所具有的軟硬件條件下，如何發揮好信息技術的優勢，實現信息技術與高中物理教學的有效整合這一問題。

一、信息技術支持下的高中物理教學模式構建

（一）融合信息化教室資源

教室是教學的主陣地，教室中的教學平臺則是開展教學活動的主要依托。本校教室的教學平臺使用的是希沃交互式白板，希沃是一個教育信息化應用工具，因此它不僅僅可以完成普通計算機的功能，如投影播放PPT、教學視頻，還能結合現代信息技術提供更多教學輔助功能。下面簡單介紹該工具課堂上幾種常用又高效的功能。

1.課堂互動

教師在授課時經常需要走下講臺，查看學生的學習情況，這時候如果需要切換幻燈片就得再返回講臺，很不方便。而希沃配置的麥克風附帶有PPT切換功能，只需要按動麥克風上的切換鍵就能隨意切換PPT而不必跑來跑去。這讓教師和學生的互動流暢自然，教師授課時輻射的教室面積也更廣。另外，系統自帶的“班級優化大師”包含計時器幫助學生在課堂上定時練習;隨機點名便于課堂提問;抽獎神器可以活躍課堂氣氛;噪音器提醒學生自習課要安靜。

2.課堂練習實時點評

高中物理的習題點評經常涉及作圖和答題規范的講解，很多題目的原圖，如果教師臨摹在黑板上要花費大量的時間，有一些與實際聯系較緊密的題目圖片也不適合畫在黑板上，如果沒有電子版的資料，教師就只能靠草圖講解，這樣學生的學習效果會受到一定程度的影響。另外，展示一些學生的典型作答給全班同學作為參考和對比是習題講解的一個常用手段，但書本大小有限，靠后的學生就無法清楚地看到作答細節，希沃的視頻展臺可以有效地解決這一問題。教師只需要打開白板旁邊的展臺開關，抬起攝像頭將展示的內容放在展臺上，就能直接投影到白板。更重要的是教師可以隨意放大或縮小展示內容，還可以任意批注，這樣的習題講解和點評直觀、清晰又高效。

3.課堂內容一鍵錄制

希沃輔助下高中物理教學能夠實現一鍵錄制，讓學生能夠在課后根據自身的學習情況和需求，選擇學習內容。該功能突破了時間、地域、環境的限制，讓學生按需學習，實現教育教學的個性化。比如：高中物理“常見電場中的場強和電勢分布”這一知識點，學生反饋的學習難易程度不一，課堂內容圖形復雜，僅僅靠筆記來復習效果并不好。學生這時就可以結合自身的接受能力以及學習情況使用課堂視頻重復學習，從而達到良好的學習效果[1]。

（二）融合信息化教學手段

由于高中物理學科的特點決定了實驗在課堂教學中不可或缺的重要地位，僅僅靠現代化教學平臺來實現教育信息化顯然是不夠的。很多現代化實驗系統和信息化教學手段在高中物理實驗教學中發揮了重大作用。

1.利用DIS數字化信息系統改進傳統物理實驗

“DIS”是英文Digital Information System的縮寫，即數字化信息系統，主要包括傳感器、數據采集器、計算機。在物理學中有很多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強、電壓、電流等都可以用DIS進行測量。利用傳感器收集數據有一個顯著的特點就是數據實時采集：可以捕捉到物理量瞬間的變化，通過數據采集器實時顯示在計算機屏幕上，這是許多傳統物理實驗無法做到的。通過整合傳統實驗，DIS可以優化傳統實驗、開發新實驗，甚至可以開發出傳統實驗方法無法實現的全新數字化實驗。此外，由于借助DIS實驗系統可以即時連續采集大量數據，使問題有效迅速解決，這就給學生的探究活動增加了深度。在傳統實驗過程中通過創設問題情境，讓學生使用不同類型的傳感器自己收集、分析、處理數據，體驗科學探究過程，從而提高學生分析問題、解決問題的能力。比如人教版（2019年）新教材必修第三冊第十三章第2節的演示實驗中探究了影響通電導線受力的因素。在此實驗基礎上利用電流傳感器和DIS系統探究安培力大小的實驗模塊來進行創新實驗。通過展示微力傳感器、電流傳感器、數據采集器等器材，引導學生制訂合理的實驗方案，探究影響安培力的因素。學生分組討論實驗方案，并交流討論。教師對學生的實驗方案進行指導，開始實驗。教師要注意除了指導學生正確使用儀器外，還應該引導學生合理分析數據，并選擇合適的曲線進行擬合。最后，由學生總結實驗現象，得到正確結論，即F=IBL。

其實不僅僅是教材中的演示實驗，一些常見的物理模型也可以在DIS數字化信息系統的幫助下更加直觀、形象地展示給學生。例如：人教版（2019年）新教材必修第二冊第六章的教學內容是圓周運動，其中單擺作為豎直面內的圓周運動是高中階段學生經常遇到的物理模型，要理解小球在運動過程中受力和運動情況之間的關系是一個難點。可以設計利用力傳感器探究單擺模型中繩子拉力的變化情況幫助學生加深記憶，理解在最低點由拉力與重力的合力提供向心力;利用力傳感器和光電門就能方便地得到小球擺動過程中繩子拉力隨小球速度的變化情況，根據合力充當向心力來列方程求解，從而驗證最低點由繩子的拉力和重力的合力提供向心力。

2.手機內置功能

智能手機作為現代信息技術高速發展的一個代表性產物，已經成為我們生活中必不可少的一部分，其實手機不僅僅方便了日常生活，更是科學探究的重要工具。手機內置傳感器可以測加速度、角速度等，手機慢鏡頭可以幫助學生更加清楚地觀察到一些物理現象瞬間變化的全過程，手機同屏則可以將一些演示實驗通過投影的方式更加清晰展示出來。比如利用慢放鏡頭展示汽車過拱形橋和凹形橋時的失重超重現象。通過自制拱形橋和凹形橋可以方便讓學生看到汽車過拱形橋和凹形橋時的失重和超重現象，但是汽車經過橋的最高點和最低點時，彈簧秤示數的變化轉瞬即逝，如何讓學生清楚地看到實驗現象呢？這時就可以利用手機的慢鏡頭攝影和播放功能作為教學輔助，通過投影展示給學生觀看，效果非常好[2]。

利用手機同屏還可以將一些不方便展示給全體同學的儀器儀表投影到大屏幕上展示給學生。比如在電學實驗中有一些演示實驗經常需要觀察電表示數變化或者記錄讀數，但是電表屏幕很小，上面的刻度數字更小，教師同樣可以利用手機的同屏功能，不需要專門購買額外的同屏工具，直接下載手機同屏的軟件，就可以在課堂上進行演示實驗的同時將實驗過程同屏放大展示在教室熒幕上，方便學生清楚地進行大小變化的判斷和讀數。利用手機同屏可以讓實驗現象更便于觀察，兼顧到教室各個位置的同學。

除此以外，目前市場上絕大多數智能手機集成了多種高精度、高靈敏度的傳感器，結合手機軟件能實現多種物理量的測量，這為教師開展物理實驗教學、揭示物理規律提供新的方法和途徑。比如由德國亞琛工業大學第二物理研究所開發的“phyphox”，借助這一軟件可以開展探究超重失重現象、自由落體運動的加速度、聲音在空氣中的傳播速度、驗證向心加速度和角速度關系等探究實驗。

二、信息技術支持下的高中物理教學評價

新課程標準指出高中物理學習評價是以學生發展為本，基于物理學科核心素養的評價。而物理學習評價應圍繞物理學科核心素養的具體要求，采用主體多元、方法多樣的評價方式，客觀全面地了解學生物理學科核心素養發展狀況，促進學生全面而個性的發展。因此，在信息技術支持下的高中物理教學評價可以在日常學習和課堂問答評價、書面作業評價、階段性測試評價以及學期末的自我評價和小組同伴評價這幾個方面來開展。

（一）日常學習和課堂問答評價

日常學習主要是指學生在日常學習過程中所表現出來的素養水平和綜合能力。日常學習的具體呈現形式一般是通過課堂問答，即在課堂教學過程中教師和學生之間的語言互動。為了確保評價盡量全面、真實、有效，在教學設計中設置的評價任務就要盡量有針對性，要有恰當的思維難度，并且形式要多樣化，一般可以通過問題難度分層、課堂任務分梯度、小組合作等方式來開展課堂教學活動。希沃內置的班級優化大師則可以記錄每個學生在課堂上回答問題的次數和準確程度，便于教師及時地掌握學生的日常學習情況。

（二）書面作業評價

書面作業評價是指教師對學生的作業、實驗報告、研究性活動等進行書面評語。傳統意義上的書面評價往往是一個等級或分數，面對這樣一個抽象的字符，學生很難準確地判斷出學習過程中出現的問題，也無法快速地調整學習方法。在當今信息技術的極速發展下，使用信息化手段可以除了給出等級和分數外，還采用更加具體、便捷的方式來進行，比如附加一段文字，一段音頻，甚至是一個小視頻。評價的內容也不再是單一的分數或者等級，而是具體地描述學生學習態度，指導學習方法，以及指出學習中存在的問題。當然，評價應以正面鼓勵為主，同時明確指出學生學習中存在的問題，并進行合理分析，達到幫助學生認識問題和解決問題的目的[3]。

（三）階段性測試

經過一段時間的學習以后，就需要對學生的學習成果進行階段性的測試，以便更全面更深入地了解學生學習的效果和存在的問題，一般為兩周一次或一個月一次。測試內容的選擇應該圍繞課程標準中有關內容和學業要求，來評價學生是否達到要求。傳統教學模式下階段性測試的結果分析一般是班級分數排名，試卷錯題分析。但是僅僅看測試成績和糾正錯誤題目并不能真實反映學生物理學科素養發展的水平，也不能全面地反映學生學習過程中遇到的問題。教師應該引導學生參與測試結果的判斷和分析過程，利用成績分析軟件，幫助學生發現、糾正學習中存在的問題，增強學生學習物理的興趣和自信心，促進學生的發展。

（四）自我評價和小組同伴評價

在一個階段的學習結束之后，教師可以組織學生進行學習分析討論會，引導學生在學習過程中及時進行自我反思和相互討論。結合學生學習成長記錄，讓學生用自己的語言描述學習和進步的情況，對自己和同伴的學習情況進行分析和討論。教師可以通過提出具體問題的方法，引導學生討論，和學生一起分析總結并進行評析，肯定學生的進步，發現存在的問題，明確下一步學習的方向。自我評價和小組評價作為傳統考試成績的補充，可以更加全面和科學地評估學生的學習情況，促進學生核心素養的全面發展。

總之，高中物理課程的教學評價在重視結果的同時也應該重視過程，應以評價促進學生的學習與發展，幫助學生認識自我，建立自信，改進學習方式，達到發展核心素養為目的。

結束語

將信息技術和高中物理課堂有效融合，充分借助信息化工具開發豐富的學習資源，發揮好信息技術在輔助教師教學和促進學生自主學習等方面的優勢，改進傳統教學模式與評價方式，可以為學生營造出能自主、探究、交流和合作的信息化學習環境。在核心素養引領下，以信息化的教育模式開展高中物理教學更能激發學生的內在動力，為學生的終身發展，以及應對現代和未來社會發展的挑戰打下基礎。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]唐秋梅.“互聯網+”教育背景下高中物理教學的策略研究[D].南充：西華師范大學，2018.

[3]閆日峰.基于教育信息化技術的高中物理教學實踐探究[J].中學生數理化，2019（8）：17.