基于高中物理概念課的智慧課堂教學模式探究

李倩

【摘要】“互聯網技術+教育”進入深度融合階段，智慧課堂與物理學科教學實踐相結合的研究越來越多，本文以高中物理概念課教學與智慧課堂技術創新融合為例，依托互聯網技術和信息工具，結合認知心理學特點，探究傳統教學模式向智慧教學模式轉變的革新思路，為實現“互聯網 +”背景下的物理智慧課堂常態化提供實施路徑和教學模式。

【關鍵詞】智慧課堂;高中物理;認知心理學

一、物理智慧課堂實施現狀

物理智慧課是指從信息化視角出發，強調在信息技術的支持下，通過變革教學方式方法，將技術融入課堂教學中，構建個性化、智慧化、數字化的課堂學習環境，從而有效促進智慧能力培養的新型物理課堂。

隨著信息技術的迅猛發展，國內外對智慧課堂的研究熱度在逐年升高，而且研究方向呈現出從理論探索層面逐漸向實踐與應用層面轉變和發展的趨勢。目前，國內許多學校都開展了智慧課堂項目的實驗與研究，智慧課堂與物理學科教學實踐相結合的研究越來越多，在此背景下，筆者積極開展了課題研究，課題項目在廣州開發區外國語學校和廣州西關培英中學兩所學校展開，兩所學校在2020年已經開展了智慧課堂項目的試點工作，規模涵蓋初一、初二、高一、高二四個年級，36個教學班，近1600多名師生參與。

為了了解智慧課堂與物理學科教學相結合的教學現狀，筆者設計了教師問卷和學生問卷。教師問卷設計主要從教師的基本情況，教師對智慧課堂的熟悉情況，教師使用智慧課堂進行物理教學的情況，以及教師在進行物理智慧課堂時存在的困惑和待改進問題四個方面入手。問卷對象主要是兩所學校的物理教師，發出教師問卷20份，回收20份，以下為部分結果：

A.單選題：本學期您進行物理智慧課堂的頻率為？

B.單選題：相較于傳統課堂，您覺得智慧課堂對教學的幫助程度符合如下哪種情況？

C.多選題：您認為當前物理智慧課堂教學模式推廣最需要解決的問題是？

數據顯示，50%的教師每周每節課都在進行智慧課堂教學，25%的教師每周進行3次以上的物理智慧課堂教學;100%的教師認為，物理智慧課堂對教學有顯著幫助，能提高課堂教學效率和學生學習興趣，以上結果說明，大部分教師對智慧課堂教學效果的認可度比較高，也愿意在此方面進行探索和嘗試。

在物理智慧課堂教學推廣亟待解決的問題方面，100%的教師認為需要組織教學研討，探討使用方法，形成一定的教學模式;75%的教師認為需要解決設備的技術故障問題和強化培訓，掌握操作要領和使用技巧;25%的教師認為教師要轉變教學觀念。以上數據說明，兩間學校的物理教師認為，物理智慧課堂教學推廣亟待解決的問題之一，是形成一定的教學模式，這也是接下來物理智慧課堂教學常態化的關鍵所在。

二、基于高中物理概念課的智慧課堂教學模式探究

（一）結合現狀得出的結論

基于以上問題，下面通過高中物理概念課教學與智慧課堂技術創新融合為例，依托互聯網技術和信息工具，探究傳統教學模式向智慧教學模式轉變的革新思路，為實現“互聯網+”背景下的物理智慧課堂常態化提供實施路徑和教學模式。

物理智慧課堂不是信息技術與物理課堂教學的簡單相加，否則不能將信息技術的優勢發揮出來，失去了意義。好的物理智慧課堂是將智能技術恰到好處的應用到物理課堂教學的環節中去，重構課堂結構，重塑師生課堂角色，重組課堂教育生態，將技術與教育完美結合，充分發揮技術的優勢，從而達到更好的服務教育，培養更優秀的新時代人才。

目前，越來越多的研究者都致力于物理科智慧課堂教學模式的探索，但是研究成果可復制性欠佳，推廣度不高，究其根本是因為教學模式的構建過程中缺少教學理念和教學理論的支撐，而“教學思想和理論是教學模式的靈魂，體現了教學活動所追求的價值取向”，是整合、統領和重構智慧課堂與物理科教學的核心與關鍵。

（二）對應的理論基礎

認知心理學認為不同類型的知識，其教學過程和教學條件是不同的，學習過程和學習條件也是不同的，只有確定知識類型才能確定教學路徑。基于此，筆者認為教學過程的確定路徑如下：①關注學習知識的類型;②根據認知心理學知識和教師教學經驗確定學生學習活動;③根據學生學習活動設計支撐學習活動的教師教學行為;④依據教師教學行為安排支撐教學行為的信息技術。

下面以高中物理粵教版必修1、必修2課程的概念課為案例課程，構建物理智慧課堂教學模式。“互聯網+教育”背景下誕生眾多在線教育平臺和工具，本研究引入廣州視睿電子科技有限公司研發的新型信息化教學平臺作為案例平臺開展研究，“希沃易課堂”為該平臺配套的移動應用程序（App）（后續統稱為“希沃易課堂”平臺），教師和學生均可通過電腦、平板和手機等移動工具進行操作。

物理概念教學是高中物理教學中最重要內容之一。物理概念，就是對物理現象的概括。它是從個別物理現象、特定的過程和狀態中抽象出的具有相同本質的物理實體。從認知心理學角度出發，從學生前科學概念的角度看，物理概念可分為三類：一是有前科學概念，并且前科學概念是正確的或基本正確的物理概念。二是有前科學概念，但前科學概念是完全錯誤的的物理概念。三是完全沒有前科學概念的物理概念。

（三）匹配的教學模式

依據認知心理學視角對物理概念的分類，針對不同類型的物理概念特點，根據學生對物理概念的已有認知情況，在教學中采取不同的教學策略和信息技術支持模式。

1.全流程結合模式

全流程結合模式以教學流程為主線，從課前、課中到課后，融合智慧課堂環境的支持，構建出物理智慧課堂教學模式。這種教學模式的主要特點是線上-線下教學相結合，在技術的支持下，以線下教學為主的課堂教學向課前、課后延伸，打破了時間和空間的限制，在整個教學模式中，智慧課堂環境提供重要的支撐作用，各項技術功能與物理課堂教學有機融合，為教學活動開展提供了寬廣的平臺和全流程的輔助，提升了課堂教學效果。

全流程結合教學模式比較適合學生具有正確或基本正確的前科學概念的物理概念教學。相對而言，在此種情況下，學生構建和形成物理概念的難度相對較低，以培養學生自主學習理念為指導，此種課型設計可以學生“自主學習”為主線出發進行，但教師的引導也是十分必要的，我們可以把教師引導教學行為轉化成信息技術的輔助模式出現，讓學生體會“無師自通”的愉悅學習體驗，既培養了學生的自主學習能力，又提升了學生的學習自信。

以高中物理粵教版必修1第三章第四節《摩擦力》為例，本課的內容是認識摩擦力，知道滑動摩擦力和靜摩擦力現象，能用滑動摩擦力公式計算滑動摩擦力的大小，目的是建立滑動摩擦力和靜摩擦力的觀念，探究滑動摩擦力的大小與壓力、接觸面的粗糙程度之間的定量關系，培養學生嚴謹認真，實事求是的科學態度和科學探究的核心素養。通過解題深化對公式所反映的物理規律的認識，培養學生的科學思維，激發學生探究自然的內在動力。課標建議本節安排2個課時完成。

學情方面，一方面學生在生活經驗中已具備摩擦力的相關概念和知識，另一方面，學生在初中已經學過滑動摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度的定性關系。

基于此，本課設計時通過“希沃易課堂”技術打造課前在線自學模式，課前，通過“希沃易課堂”教師空間向學生平板推送自學任務和自學多媒體資源，讓學生先行完成比較簡單和熟悉的知識部分的自我學習，初步建立滑動摩擦力和靜摩擦力的觀念，通過“希沃易課堂”平臺推送線上檢測題組，學生檢測完畢后，系統會自動生成統計數據，根據數據，教師能了解學情，梳理疑難點：靜摩擦力的方向判斷，摩擦力大小的計算。

課中設計以疑難點的突破為主，教師以任務組形式布置給學生，組織學生交流討論，在討論交流過程中，利用“希沃白板”展示動畫場景和思考問題等方式輔助學生逐層遞進，突破難點，然后通過平臺向學生發送習題檢測學習情況和學習效果，平臺能實時反饋檢測結果，教師根據檢測結果有針對性地進行講解，達到“修正認知—再認知”摩擦力相關概念的過程。

課后環節，通過平臺布置相作業和拓展提升資源，并利用平臺做好答疑交流，使摩擦力的概念和計算等問題相關認知能正確形成并固化下來，適當拓展提升，升華學習效果。

2.生成點輔助模式

前科學概念是完全錯誤的物理概念，或是完全沒有前科學概念的物理概念，說明物理概念本身相對比較難，此時的物理概念教學以學生自學為主的模式不太合適。因此，我們可以借鑒生成教學理論來設計。生成教學不是機械式的、偶然的、隨意的，教師被學生牽著鼻子走的教學。它是指在師生互動過程中，通過教育者對學生的需要和感興趣的事物的價值判斷，不斷調整活動，以促進學生更加有效學習的教學發展過程，是一個師生共同學習，共同建構對世界、對他人、對自己的態度和認識的動態過程。生成教學包括“產生—生長—形成—成果”這一過程，抓住教學生成點是實施生成性教學的關鍵。

以此為指導理念，生成點輔助模式中強調信息技術在學生概念形成過程中的“生成點”進行恰到好處的輔助，幫助學生逐步建立正確的物理概念。

在教學過程中，教師根據教學經驗預設一些“生成點”，這些“生成點”可以是原本的認知錯誤，也可以是概念認知過程中的階梯，在輔助的過程中，借助信息技術的強大功能讓無形的抽象化的知識通過技術的輔助盡量具象化，可視化，降低理解難度，為培養學生抽象化思維提供輔助和路徑。另外，根據生成教學理論，生成教學具有動態非線性的特征，在教學過程中，更強調動態生成，與預設性教學不同，它更強調教師根據學生的學習反饋或突發教學事件，動態地調整教學活動。因此，信息技術的輔助，為教師的這種動態調整提供了強大的支持。

以高中物理粵教版必修1第四章第六節《超重和失重》為例，本課兩個重要概念是超重和失重，很多學生的前科學概念認為，超重和失重就是物體的重力發生了改變，在教學中，教師可以抓住這個錯誤的認識為“生成點”進行教學設計，利用“希沃易課堂”平臺向學生推送人在乘坐電梯時電子秤示數變化的視頻，讓現象可視化，使新知識和前概念產生沖突，再通過“希沃易課堂”平臺向學生推送問題，組織學生思考交流，逐層遞進的進行引導，并在此過程中通過平臺展示思維過程，讓思維形成過程可視化，讓學生明晰思維路徑和方向，最終達到超重和失重概念的生成，最后，還可以通過平臺向學生推送檢測題目，及時檢測概念形成效果。

在這個過程中，可以看到，信息技術與高中物理是有機地結合在一起，在超重和失重概念形成中進行系統化的輔助，呈現出與以往多媒體教學不一樣的特點，提升了學生物理概念形成的效果。

三、基于高中物理概念課的智慧課堂教學模式的實踐效果

實踐一個學年后，我們對參與學生進行了問卷調查與訪談，調查對象是高一、高二676名學生，以下為部分結果：

A.單選題：你認為物理智慧課堂教學對你的學習是否有幫助？

B.單選題：你對物理智慧課堂這種新穎的教學方式適應程度？

C.多選題：相較于傳統課堂教學，你認為通過物理智慧課堂（使用平板電腦電腦）學習的效果是_______。

數據顯示，認為物理智慧課堂教學對學習比較有幫助和非常有幫助的學生達到85.06%，對物理智慧課堂這種新穎的教學方式適應程度比較適應和非常適應的達到90.39%，大部分的學生認為物理智慧課堂對學習效果有提升作用，其中，排前三位的是提升學習興趣、能調動學習自覺性和主動性、能提高學習效率。

另外，筆者也對實驗班的學習成績進行了跟蹤記錄，部分數據如下：

以上兩個表格，表1是高一某重點班歷次考試成績列表，表2是高一某普通班歷次考試成績列表，表格中的均分占比指的是班均分與級均分的比值，該比值大于1，表示該班平均分高于級平均分，比值越大，表明高出級平均分越多;表格中排序指的是該班平均分在年級的排序情況，值越小，表明均分比和平均分名次越靠前。從數據來看，兩個班級無論從均分比，還是平均分排序都呈現正增長趨勢。通過以上兩部分數據，能夠很好地說明物理智慧課堂教學模式的有效性、適用性。

當然，在研究的過程中，我們也發現一些問題，比如，參與研究實踐調查的教師和學生基數有限;教學模式的構建受限于智慧平臺信息技術發展的速度;教師和學生需要進一步轉變觀念適應新的教學模式，才能更好地發揮教學模式的優勢;與新型教學模式配套的教學評價體系也是非常重要的環節，是教學模式常態化的保障，必須盡快落實，等等，以上問題有待進一步研究解決。

[本文系廣州市黃埔區區級課題“物理智慧課堂的實踐研究”（課題編號：2021116）]

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責任編輯? 陳? 洋