信息技術深度融合下的高中物理核心素養教學研究

摘 要：目前，教育信息化已經融入我國教育教學的每一個環節，而推動信息技術與學科教學的深度融合也是實現教育信息化的必然選擇。在新課程改革背景下，高中物理課程從學生終身發展的角度出發，關注核心素養的發展，而在這一過程中，信息技術的應用為學生的發展創造了良好的環境。基于此，文章對信息技術深度融合背景下的高中物理核心素養教學進行研究，并從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任的角度進行分析，給出教學建議，以供參考。

關鍵詞：信息技術；高中物理；核心素養；深度融合

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2022）33-0079-03

引? 言

在教育信息化背景下，在高中物理教學中應用信息技術受到了廣泛的關注，而利用信息技術優勢對學生的物理學科核心素養進行培養則成為教育教學研究的重點。基于信息技術的特點，將其引入高中物理課程教學中，有利于學生深刻認識物理現象，強化物理概念，形成物理觀念；有利于學生分析問題，提升思維品質；有利于學生動手研究物理現象，探究物理規律；有利于學生認識物理學科與社會發展的關系，提升科學態度和責任擔當。基于此，高中物理教師應充分利用信息技術的優勢，創造適合新時代學生的教學環境，凸顯學生的主體地位，促進學生學科核心素養的不斷發展。

一、利用信息技術與物理的深入融合，培養學生的物理觀念

物理觀念是指學生從物理學的角度形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是學生在理解和掌握了物理概念和物理規律后在頭腦中形成的提煉和升華。在高中物理課程教學中，引導學生在掌握物理理論知識的基礎上形成正確的觀念，對于當前的學習乃至未來的發展都有重要的意義。物理知識具有高度的抽象性，學生在理論學習過程中存在一定的困難，而信息技術能夠呈現出生動直觀的視覺效果，將抽象的物理知識轉化為可觀察、可理解的信息，進而引導學生扎實物理知識，形成物理觀念[1]。基于此，在信息技術與物理學科深度融合的背景下，教師應從以下幾個方面培養學生的物理觀念。

第一，運用信息技術引入物理概念，引發學生的認知沖突。認知沖突是學生學習新知識的起始階段。在高中物理教學中，教師可以借助信息技術的優勢，將常見的物理現象進行提煉，并創設問題情境，啟發學生思考，激發學生的認知沖突，并引導學生逐步分析問題、解決問題，進而完成認知調整，形成新的物理概念。例如，在講解“質點和位移”的相關知識時，教師在課堂上利用希沃白板為學生展示生活中的物理現象，利用技術手段加以突出，讓學生在原有的“位置”“運動”等概念的基礎上對“質點”“位移”的特點進行把握，并產生認知沖突，激勵學生進一步探索，以準確把握物理概念。

第二，利用微課對重點知識進行講解，強化學生的理解。重點知識對于學生建構知識體系有著重要作用。在高中物理教學中，為了讓學生了解哪些是重點知識，以及應該如何掌握重點知識，教師可以利用微課，對學生進行集中講解，讓學生能夠全面理解物理概念和規律，并了解其在物理知識結構中的地位，為學生理清知識脈絡、構建知識結構做好鋪墊。例如，在“加速度”這一課中，課程的重點是加速度的概念以及定義式a=Δv/Δt，在教學實踐中，教師抓住這一重點制作微課，將內容濃縮在5分鐘之內的短視頻中，讓學生通過自主觀看完成重點知識的突破，提升學習效率。

第三，設計思維導圖，引導學生構建物理知識框架。在物理課程學習中，未經整合的知識是零碎的，學生學到的只是單個的概念、規律和原理，對知識的理解不夠深入，更難以形成系統的知識結構和完整的物理觀念。鑒于此，教師在教學指導時可以利用信息技術引入思維導圖，利用動態的圖形幫助學生理清各個物理概念、規律之間的內在聯系，或者教授學生方法，讓學生根據自己的喜好，自主設計知識框架，并在重新回顧物理知識、挖掘知識間的聯系、設計并調整導圖的過程中，深化對理論知識的理解，形成物理觀念。

二、利用信息技術與物理的深入融合，培養學生的科學思維

科學思維是指學生從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，如模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等都是科學思維的體現。物理作為一門自然科學，在培養學生思維品質方面具有明顯的優勢，但是，長期以來，在應試教育的影響下，學生在物理知識探究中更多關注提升認知、積累知識，而在思維方面卻難以實現有效提升[2]。例如，對于物理模型的建構缺乏細節，在推理、論證過程中的參與度不高，更多的是按照教材的指導展開學習，缺乏質疑創新的意識和能力。對此，信息技術的應用則為學生的自主學習提供了機會，讓學生能夠通過特定的情境發現物理現象，并展開分析綜合、推理論證，實現了從感性思維到理性思維的過渡，提升了科學思維水平。

例如，在“加速度”相關知識的教學中，教師利用phyphox軟件設計實驗，引導學生認識并運用加速度傳感器。根據核心素養的要求，教師對學生的科學思維發展提出要求，即結合x-t圖、v-t圖和α-t圖運用數學方法，鞏固數形結合的思想方法，提高理性分析問題的能力。在教學活動中，教師首先介紹phyphox軟件，讓學生了解加速度傳感器，認識3個方向的加速度，確定主要的參數。然后，教師在該軟件的輔助下，指導學生研究自由落體運動。在地上放一塊軟墊，手機平放在手上離軟墊一定高度，打開軟件，點擊Acceleration with g，運行按鈕，放手，手機下落到軟墊上，截取ε軸數據，容易看出放手前x方向加速度約為9.8 m/s?。整個下落過程中x方向加速度為零。通過對這一現象的觀察，教師引導學生思考自由落體運動過程中加速度的變化。學生通過觀察手機軟件中呈現出的數據，可以推導出在落地的過程中手機處于完全失重狀態，在掉在墊子上時加速度突然增大后減小為約9.8 m/s?。

接下來，教師引導學生根據“手機掉落”過程中形成的數據進行分析，并結合加速度傳感器中的信息進行理性思考，形成加速度的模型。最后，教師為學生展示“蹦極”運動，并給出相關數據，指導學生根據其中的信息運用模型。在信息技術的輔助下，學生根據手機先失重后超重的過程，可以發現加速度先為正后為負的規律，明確加速度先向上后向下的方向，并以此推導、構建物理模型。在這一過程中，學生通過感性認識逐漸過渡到理性思考，并在信息技術的輔助下，針對常見的物理現象推導出抽象的物理模型，從而提高了科學思維能力。

三、利用信息技術與物理的深入融合，引導學生的科學探究

物理是一門以實驗為基礎的學科，而學生開展科學實驗的過程就是獲取知識、提升科學素養的過程。根據高中物理核心素養的要求，學生的科學探究素養是在物理問題的驅動下，完成猜想和假設，獲取和處理信息，最后根據證據得出結論并針對物理現象做出解釋的過程。在培養學生科學探究素養的過程中，組織學生參與物理實驗活動是十分必要的。但是，從具體教學情況來看，受到教學條件限制、實驗本身局限、學生的參與意愿等因素的影響，一些實驗的開展情況并不理想。學生對物理現象的探究不夠充分，其核心素養的發展也受到了一定的影響。對此，在教育信息化背景下，教師應充分利用技術優勢，改進物理實驗教學過程，促使學生在真實或者虛擬的實驗環境中經歷科學探究的過程，提升科學素養[3]。

例如，在“彈力”相關知識的教學中，教師根據核心素養的培養目標，對學生提出如下要求：能完成“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”的相關實驗，能使用彈簧測力計、刻度尺等器材收集數據，能通過作圖或其他方法分析數據形成初步的結論。為引導學生有效展開自主實驗探究，教師采用了翻轉課堂的方法，即在課前為學生提供自主學習的機會，并提出思考問題：當用較小的拉力拉彈簧時，撤去拉力，彈簧能否恢復原狀？當用很大的力把彈簧拉直時，撤去拉力，彈簧能否恢復原狀？在問題的啟發下，學生探究彈性限度的概念，并結合視頻中的內容設計“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”的任務，促使學生初步思考并探究彈力F與形變量x大小之間的關系。接下來，在課堂實驗中，教師利用希沃白板，引導學生展現課前實驗探究成果，并引導學生在白板的幫助下完成數據整理和分析，進而總結彈簧彈力的大小與伸長量的關系。在這一過程中，信息技術的應用推動了課堂的翻轉，讓學生獲得自主探究的機會，鍛煉了學生科學探究的能力，促進了學生科學素養的發展。

此外，在高中物理教學中，信息技術的應用還能夠為學生構建虛擬實驗室，讓師生通過虛擬環境展開多樣化的實驗探究。例如，目前市場上開發的一些專業的虛擬實驗室軟件，內容上涵蓋了高中物理教材上的重點實驗。教師可根據學生科學探究素養發展的需要在線開發課件，自由創建、組裝實驗，營造智能化、完全開放的實驗環境。在虛擬實驗室中，教師可以開展力學實驗、電學實驗，可以探究平拋物體的運動、驗證機械能守恒定律等。在這樣的教學環境中，信息技術與物理學科實現了高度融合，打破了以演示為主的傳統實驗環境，讓學生能夠自由開展科學實驗，完成在現實中無法完成的實驗，從而促進科學探究素養的發展。

四、利用信息技術與物理的深入融合，培養學生的科學態度與責任

科學態度與責任是指學生在認識科學本質的基礎上形成的對科學技術的正確態度，以及對科技創新、社會發展產生的責任感。物理學科與現代社會的發展密切相關，從某種程度上來講，物理學科研究的突破是社會創新發展的重要動力。因此，教師應從學生終身發展的角度出發，提高學生的思想認識，讓學生認識到科學與社會發展的關系，并在融入社會的過程中形成責任與擔當。在教育信息化背景下，信息技術與物理學科的深度融合，一方面能夠為學生創造更加真實、開放、有效的教學環境，培養學生的物理學科核心素養，為學生未來進入社會、參與創新發展打好基礎；另一方面也能從側面體現出科學技術在推動社會教育發展方面的價值，引導學生形成科學態度與責任。基于此，在高中物理學科核心素養培養的過程中，教師應利用信息技術的優勢推動教學創新，促進學生科學態度與責任的發展[4]。

例如，在“加速度”相關知識的教學中，教師利用phyphox軟件設計實驗，引導學生認識并運用加速度傳感器。在實驗過程中，教師利用軟件的功能，指導學生展開實驗探究，并對原始數據的導出、保存、處理和分析提出明確要求，促使學生認識到科學和技術發展密切相關的現實。在信息技術的輔助下，學生完成了對加速度傳感器的應用，同時，結合生活中的

“失重”現象了解其原理及相關應用。學生在運用技術手段探究物理知識、構建物理模型的過程中，教師潛移默化地滲透科學與社會的關系，讓學生認識到科學和社會的和諧發展可以使二者共同進步，相輔相成，進而激發學生的科學精神，培養學生的社會擔當。

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出了STSE理念，要求學生正確認識科學、技術、社會、環境之間的關系，了解物理與社會生活之間的密切聯系。基于此，教師可以從教材中進行拓展，并利用信息技術為學生展現當前物理研究的成果，如球床模塊式高溫氣冷堆核電站、核天體物理研究、清潔氫氣、雙層石墨烯奇異分數態等，利用技術手段動態呈現這些先進技術，讓學生有身臨其境之感，讓學生在科學技術的吸引下對物理產生濃厚的興趣，并提高學生學好物理的責任感。

結? 語

總之，在教育信息化背景下，高中物理在與信息技術深度融合的過程中，正朝向高效率、高質量的方向發展。利用信息技術推動物理教學實踐的創新，是教育領域現代化發展趨勢。因此，教師應圍繞學生物理學科核心素養的發展進行積極探索，創新實踐教學，積累經驗，推動教學改革不斷深入。

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梁鴻輝.信息技術深度融合下的高中物理核心素養教學研究[J].中小學電教，2020（04）：54-55.

作者簡介：李春花（1981.3-），女，福建清流人，任教于福建省晉江市紫峰中學，一級教師，本科學歷。