信息技術融合下的高中物理核心素養教學分析

【摘要】物理是重要的自然科學基礎課程，高中物理學科的核心素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面，發展學生的物理核心素養，不僅對其學好物理知識有很大幫助，而且對其后續的成長也具有積極作用。文章分析物理學科核心素養的內涵，并探索信息技術融合下的高中物理核心素養教學策略，以為高中物理教師提供一定的參考。

【關鍵詞】信息技術;高中物理;核心素養;教學

作者簡介：王永鋒（1980—），男，甘肅省酒泉市玉門油田一中。

物理學科“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面核心素養的提出，為物理課堂的教學改革提供了方向[1]。在信息技術融合的時代背景下，教師對高中物理核心素養的教學，要積極與時代接軌，充分利用信息技術，以此提高教學效率。

一、物理學科核心素養分析

核心素養也被稱為21世紀素養（21st century competences），即個體在面對不可預測的情境時，能夠調動自身的知識來解決問題的一種高階能力。物理學科的核心素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”，它們之間是相輔相成的關系。

第一，物理觀念是學生認識、解釋物理現象的基礎，通過物理學習，學生要對物質、運動、能量觀念有初步的認識。物理觀念的培養是一個長期過程，教師要為學生創設合適的物理情境，引導其主動開展探究，從而認識客觀世界，探索自然物理，感受物理學家們的科學精神。

第二，科學思維是一種關鍵能力，要求學生利用分析、推理、論證等方式來研究事物內在的聯系。高中生在具備科學思維后，即可對事物進行建模，找到其中的規律和原理;也可以對外界的觀點提出質疑，進行修正，提出創新性的意見。

第三，科學探究是學生提出問題、收集證據、觀察實驗的過程[2]。

第四，科學態度與責任是學生在發展過程中必不可少的重要品格，學生要在科學探究的基礎上，形成堅持不懈、樂于探索的精神。在物理教學中，教師要高度關注對學生科學態度與責任的培養，引導其主動分辨信息的真偽，并能夠給出自己的見解。

二、信息技術融合下的高中物理核心素養教學策略

（一）樹立物理觀念，激發探究興趣

為了培養學生的物理核心素養，教師需要通過提問、設疑等方式來引導學生學習物理知識，激發其學習物理的興趣。在師生交流環節，要讓學生能夠主動參與，教師就需要講究提問的策略，找到激發學生探究興趣的知識點，把握好提問時機，控制好提問次數和問題的數量。提問時，教師也不能只關注優等生，而忽視中等生與學困生。當學生在回答問題出現停頓時，教師要給予學生適當的提示，降低問題的難度，如果學生還是無法回答，教師也要肯定學生，并引導其從其他角度進行思考探究。

如，在教學“加速度”的物理概念時，教師如果直接為學生講述教材中的“加速度”概念，就會過于抽象化，讓學生難以理解。對此，筆者借助微課視頻，為學生播放火車、小轎車、飛機等多種交通工具的直線運動，激發學生的探究興趣，鼓勵學生自主思考不同交通工具的速度有什么特點，引導學生進行討論。在討論環節，學生產生一些疑惑，此時，筆者根據學生的情況予以引導，使學生從中學習并樹立物理觀念，得到啟迪[3]。筆者先利用信息技術創設情境，再營造自由的課堂氛圍鼓勵學生思考問題，接下來再引入“加速度”的概念，學生自然可以順利理解。

高中物理的知識點大部分與學生的生活密切相關，教師在創設情境和制作微課視頻時，需盡可能與學生的生活結合。引入生活化的內容，不但不會讓學生有違和感，還可以拉近學生與物理知識之間的距離，為核心素養的培養提供動力。而且，科技在飛速發展，物理知識也日新月異，教師要利用互聯網，及時補充更新教學資源，讓物理學科知識與現代科技產生更為密切的聯系，更好地樹立學生的物理觀念，激發學生的探究興趣。

（二）把握預習環節，培養探究習慣

在物理教學活動中，預習是一個重點環節，為了幫助學生養成良好的探究習慣，教師需要借助信息技術，抓好學生課前自主預習的環節。物理學科常見的預習方式有兩類，第一類是傳統的預習，即教師讓學生先閱讀課本內容，了解其中的定律、概念和實驗等，再嘗試發現問題、做好標記，并帶著問題有針對性地聽課，力求理解內容、解決問題;第二類是教師根據新課提出預習問題，讓學生帶著問題閱讀教材，找到答案，達成預習目標。由于高中物理的內容難度較高，部分學生缺乏自主探究的好習慣，在預習中無法集中注意力，預習的成效往往不理想，而無效的預習不僅會浪費學生寶貴的時間，還會影響物理課堂教學的質量。因此，在課前預習環節，教師要進行科學安排，幫助學生養成良好的探究習慣。

例如，在講解“動量守恒定律”的知識時，筆者提前借助微課引導學生預習，預習內容包括以下兩點。第一，復習動量定理內容、動量表達式、牛頓第二定律表達式、動量定理表達式。第二，觀看微課中有關冰壺比賽的視頻，思考：在兩只冰壺發生碰撞后，其運動狀態發生了什么變化，兩者的動量有什么特點。在這個預習環節中，學生經歷了自己探究的過程，為接下來的課堂學習打下了良好的基礎。

借助微課，學生的預習資料不再只局限于教材或習題，預習活動也變得饒有趣味，這有助于培養學生良好的探究習慣。教師要注意的是，信息技術是一把雙刃劍，學生在借助信息技術自主預習的過程中，如果使用不當，則會造成反作用。因此，教師要幫助學生掌握信息技術的正確使用方式，確立科學的學習態度，避免沉迷網絡。教師還要提示學生在預習的時候，不能盲目照抄互聯網上的答案，要保持獨立探究的態度，如此才能取得良好的學習效果。

（三）優化答疑環節，鍛煉科學思維

在傳統的高中物理教學課堂中，教師的授課方法比較單一，學生感覺枯燥乏味，遇到問題時，不能積極地思考探究，導致物理教學課堂成效并不理想。而在信息技術的幫助下，教師可以優化答疑的環節，為學生提供足夠的自主探究空間，鼓勵學生發揮主觀能動性，幫助學生從多角度思考物理問題，培養學生科學的思維習慣。基于此，在課堂探究環節，教師可將班級學生劃分為不同小組，提供提前設置好的學習任務單，引導學生小組合作解決問題。教師可以要求小組成員將探究過程中遇到的疑問一一記錄，再讓各個小組派出代表展示探究成果，并提出在探究過程中遇到的疑問，由教師進行答疑。

例如，在“探究加速度與力、質量的關系”這一課的教學中，筆者布置了預習任務，學生完成任務后，筆者分析學生的課前預習情況發現，問題主要集中在“力的矢量性”這部分內容上。學生能夠按照筆者布置的預習任務，記錄實驗數據，得到定性結論，但是對于彈紙盒時，小紙盒移動代表的意義這部分內容存在疑問。課堂上，筆者利用多媒體設備展示場景一：用不同的力推動同一輛車，在相同時間內，速度的變化量不同;而采用相同的力推動一輛空車，速度變化的快慢也不盡相同。接下來筆者再利用多媒體設備展示場景二：用彈射器彈小紙盒，小紙盒移動的距離越遠，說明彈紙盒時，速度的提高更快;反之，小紙盒移動的距離越近，說明彈紙盒時，速度的提高較慢。這時，筆者再引導學生聯系生活經驗，一起歸納定性關系：推車起步和彈小紙盒，都是加速的過程，力與加速度之間成正比，質量與加速度之間成反比。筆者利用信息技術優化答疑環節，讓學生更直觀地理解物理知識的本質，鍛煉科學思維，從而增強學生的探究能力和解決問題的能力。

（四）利用虛擬現實技術，開展實驗探究

虛擬現實（Virtual Reality），是用計算機技術來模擬真實環境的一種技術。虛擬現實實驗是一種非常有效的物理教學模式，它可以將相應的實驗環境、實驗信息資源、實驗儀器模擬呈現，也可以讓學生有視覺、聽覺、觸覺等方面的親身體驗。利用虛擬現實技術開展科學探究，可以彌補傳統物理教學中存在的不足，如在電磁學的教學中，涉及磁場、電場這些抽象的內容，學生只能通過想象來理解，學習的難度較高。而如今，針對這些物理問題，教師可通過虛擬現實技術來呈現有關物理實驗，提高物理教學的有效性，更好地培養學生“科學探究”的核心素養。

例如，在“電磁感應與電磁波初步”的教學過程中，教學內容有以下五個方面。第一，發現磁場。第二，對磁場進行描述，包括定性、定量等。第三，探討“電能生磁，磁能否生電”的問題。第四，電磁波的發現和應用。第五，認識能量量子化。由于磁場的抽象性，學生看不見也摸不著，因此在傳統的教學中教師對磁場概念的解釋和模擬有一定的難度。而利用虛擬現實技術，筆者將奧斯特和法拉第的實驗重現，讓學生進入虛擬世界中了解電磁場的發現歷程，并了解磁能生電。筆者讓學生手持設備，模擬操控小磁針、蹄形磁鐵、條形磁鐵、強力磁鐵等不同磁體，吸引小鐵釘、小別針、線圈等不同物體，直觀地感受磁場是有強弱的。筆者還讓學生在虛擬的場景中，自由地操作設備，讓學生觀察在電螺線管的磁場中，不同位置的小磁針有什么不同的變化。學生可以觀察到小磁針的指向是不同的，從而了解磁場是有方向的……有條件的學校可以進一步利用虛擬現實技術，將高中物理電磁學課程以全息影像的形式呈現，將抽象的電、磁知識點變為可操作的全息動態模型，從而讓學生化抽象為具體，更好地學習和理解物理知識。

在高中物理教學中，實驗是培養學生“科學探究”核心素養的一種重要途徑，教師要深度融合信息技術，將科學精神滲透其中，鼓勵學生進行互動交流，鍛煉學生的自主分析和思考能力，讓學生可以在實驗中真正獲得提升。

（五）學習科學精神，樹立科學態度

瓦特發明了蒸汽機，人類步入蒸汽時代;法拉第發現了電磁感應，人類步入電氣時代……物理學的發展，直接推進了社會的發展[4]。而物理學的發展，離不開科學家的杰出貢獻。在高中物理教學中，教師要十分重視對學生“科學態度與責任”的培養。教師要讓學生學習科學家的科學精神，引導學生求真務實、積極探索，努力肩負起責任。

在“劃時代的發現”這一課的教學中，筆者利用信息技術，搜集古今中外科學家的相關資料，用文字、圖片、音頻、視頻結合的方式，展示科學家的科學精神，讓“科學態度與責任”的教學內容變得更直觀形象。筆者為學生制作視頻合輯“改變世界的科學家”，講述科學家的故事。以英國物理學家法拉第為例，法拉第出身貧寒，少年失學，但是他一直不忘學習，并自學成才進入英國皇家研究院。法拉第為了研究電磁理論，十年如一日，經歷了數不清的挫折和失敗，但是他從來沒有想過放棄。終于，在1831年10月17日這一天，法拉第在偶然的條件下，發現了電磁感應現象。在觀看視頻合輯的過程中，學生看到科學家的人生經歷，看到科學探索道路的艱辛，體會到科學研究取得成功的不易。教師利用信息技術弘揚科學精神，傳播科學思想，對培養學生“科學態度與責任”的核心素養能夠起到重要的作用。

另外，在物理教學中，教師也要注重密切聯系我國科學技術進步，在培養學生“科學態度與責任”的同時，培養學生科技報國、科技強國的意識。例如，筆者利用多媒體設備播放視頻為學生補充關于“量子”的知識。量子是物理世界最小的個體，量子理論被稱為物理世界的“百歲幽靈”。隨著量子的特性被科學家們不斷認識，以量子為基礎的新技術也逐漸被應用。而我國的量子通信技術具有世界領先水平，我國成功發射的世界首顆量子衛星“墨子號”成為世界矚目的科技創新成就。筆者向學生強調，我國科學技術取得的偉大成果，離不開我國一代又一代科學家們的堅守與奮斗，科學家們篳路藍縷，乘風破浪，秉承科學精神和科學態度，為我國科學事業的發展奉獻了智慧和心血。教師利用信息技術引導學生了解科學知識、了解科學家的故事，是培養學生“科學態度與責任”核心素養的重要途徑。

結語

培養學生的物理核心素養，對高中物理的教學改革具有導向作用。作為物理教師，需充分認識核心素養的價值，充分借助信息技術教學手段，為高中物理教學賦能，提高教學質量，幫助學生更好地發展。

【參考文獻】

[1]冷冰冰.高中物理課程標準的核心素養分析[J].教育導刊，2015（08）：49-52.

[2]李潔如.高中物理教學中學生科學思維能力培養研究[D].蘇州：蘇州大學，2018.

[3]韓敘虹.STEM理念創新課堂? 培養物理核心素養：以“奇妙的光現象—全反射”為例[J].中學物理，2019，37（11）：21-26.

[4]王守來.高中物理核心素養的內涵與培育路徑探析[J].教學管理與教育研究，2021（07）：88-89.