基于網(wǎng)絡環(huán)境的自主探究式高中物理教學模式的研究

目前以多媒體與網(wǎng)絡技術為核心的現(xiàn)代化教育技術已經(jīng)與各學段的學科教學逐步融合，無論是教學理念還是教學方法均突破了傳統(tǒng)的教學模式，為我國教育發(fā)展提供了全新的動力支持。與此同時，受新冠疫情影響，不同地區(qū)的學校結合疫情形勢會采取線上教學，對教師來說也是基于網(wǎng)絡環(huán)境教學模式的又一次創(chuàng)新與變革，學校和教師應以此為契機，進一步優(yōu)化該教學模式，構建符合新課標實施標準以及適應學生身心發(fā)展的創(chuàng)新性教學模式。本文以高中物理學科為例，結合以往的網(wǎng)絡環(huán)境教學實踐經(jīng)驗，進一步深入探究，旨在以創(chuàng)新的教學模式彌補傳統(tǒng)教學模式的不足，加強學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，推動現(xiàn)代素質(zhì)教育發(fā)展。

一、基于網(wǎng)絡環(huán)境的物理教學模式優(yōu)勢

（一）進一步提升學生學習物理的興趣

基于網(wǎng)絡環(huán)境的物理教學模式因教學方法具有創(chuàng)新性，又在網(wǎng)絡環(huán)境下實施教學，學生會更感興趣，教師可以將學生難以理解的抽象概念和規(guī)律等通過不同的形式加以表述，使教學內(nèi)容更具體化、形象化，對學生來說會產(chǎn)生一定的視覺和聽覺沖擊，進一步提升了學生學習物理的興趣。

（二）實現(xiàn)教學資源的組織，提高學生學習效率

該教學模式能夠改變傳統(tǒng)教學模式下“教師說、學生記”的方式，將本節(jié)課或本章所學內(nèi)容加以整合，形成一個獨立的鏈接或網(wǎng)頁，以一鍵分享的方式分享給每個學生，學生點擊鏈接就可以系統(tǒng)學習教師分享的教學重難點、物理原理、模擬演示、習題等內(nèi)容，學生學習的針對性更強，學習質(zhì)量也會有所提升。

（三）實現(xiàn)分層教學，因材施教

傳統(tǒng)教學受課時和教學進度等諸多因素的影響，在實際教學中會因?qū)W生學習能力和理解能力不同等而出現(xiàn)較大差異。而采用網(wǎng)絡環(huán)境下的物理教學模式，教師可以結合教學內(nèi)容以及不同學生的實際學習情況區(qū)分教學難度，并分別標記不同類型和難度的教學內(nèi)容，學生在網(wǎng)絡資源庫可以搜索到適合自己學習的內(nèi)容，從而有效實施分層教學。基于網(wǎng)絡環(huán)境的教學模式在教學中使用的教學方式較靈活，如課堂式、師生合作式等，而學生學習模式也較豐富，如系統(tǒng)化學習、探究式學習等，不同的教學方法與學生不同的學習方式相結合，可以實現(xiàn)因材施教。

（四）運用“虛擬實驗室”進行仿真訓練

目前基于現(xiàn)代化信息中的虛擬現(xiàn)實技術可以構建人工虛擬環(huán)境，為網(wǎng)絡環(huán)境下的物理教育提供了良好的虛擬平臺。借助虛擬現(xiàn)實技術，學生沉浸在虛擬的環(huán)境或情境中，構建如同現(xiàn)實般的物理課堂，可以進行線上物理實驗、探索物理規(guī)律等。例如，教師基于網(wǎng)絡環(huán)境實施“電學”教學時，運用“虛擬實驗室”將“坤為地軟件園”所提供的電路圖幾何畫板軟件以及電學掛圖軟件融入教學中，讓學生借助軟件進行線上操作，掌握電學相關原理，學會運用電學公式。

二、網(wǎng)絡環(huán)境下物理教學模式的構建

（一）網(wǎng)絡教學模式

運用現(xiàn)代信息技術與高中物理課程相結合的自主探究教學模式打破了傳統(tǒng)教學理念，更側(cè)重于基于新課標要求實現(xiàn)對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。在教學過程中教師應注意以學生為主體，引導學生自主參與探究活動，達成解決問題的目標。該教學模式當前主要分為七個基本環(huán)節(jié)，具體教學流程如圖1所示。

整個過程中保留了傳統(tǒng)教學模式的教授方式，同時增加了自主實驗探究以及網(wǎng)絡技術支持。在網(wǎng)絡環(huán)境中實現(xiàn)了教師對學生學習情況的整體把握，通過人機交互、師生交互以及生生交互等方式，讓學生參與思考—發(fā)現(xiàn)—探究的整個過程，有利于提升學生探究問題與解決問題的能力。如通過網(wǎng)上測試環(huán)節(jié)，教師可以針對學生的反饋情況對整體學習情況進行把握，有針對性地幫助學生補充缺失的知識點。課題延伸環(huán)節(jié)的設置旨在拓展與延伸教學內(nèi)容，有效拓寬學生的知識面，通過課內(nèi)外知識的聯(lián)合，逐漸培養(yǎng)學生的思考能力與自主探究能力。

（二）網(wǎng)絡教學結構

基于網(wǎng)絡環(huán)境的高中物理教學結構如圖2所示。

通過該教學結構可以發(fā)現(xiàn)，學生與教師之間的交流與反饋主要通過網(wǎng)絡環(huán)境構建的討論平臺實現(xiàn)，學生可以在課前、課中、課后與教師進行互動，例如，課前學生可以通過預習在討論平臺記錄本節(jié)課中存在的疑難問題；課中學生可以及時針對教師提出的探究性問題在平臺積極反饋；課后針對教學內(nèi)容存在的問題或解決問題過程中出現(xiàn)的困惑及時反饋。該討論平臺易于增進教師與學生之間的情感交流，實現(xiàn)對所有學生學習情況的了解。基于網(wǎng)絡環(huán)境下學生的學習方法相對較多，如自助式、程序式以及探究式等，正因為學習方法的多樣性，更利于全面提升學生的學科核心素養(yǎng)。針對網(wǎng)絡資源庫，教師可以根據(jù)不同的教學內(nèi)容配備不同的教學資源，秉持多樣化的原則，盡量充實內(nèi)容，以滿足不同層級學生的學習需求。

三、基于網(wǎng)絡環(huán)境下的物理教學模式案例分析

以人教版必修一第四章中的“牛頓運動定律解決問題——超重與失重”為例，傳統(tǒng)的教學模式僅由教師講解教學內(nèi)容，根據(jù)學過的牛頓運動定律解釋超重與失重現(xiàn)象，該教學方式存在弊端，如學生缺乏自主探究學習過程，缺乏對知識的系統(tǒng)化整理和學習情況反饋等。基于傳統(tǒng)教學的劣勢，教師針對此節(jié)課教學內(nèi)容采用了基于網(wǎng)絡環(huán)境的教學模式，充分結合信息技術的不同優(yōu)勢實施教學活動，如開展探究性實驗、網(wǎng)上協(xié)作、網(wǎng)上測試等，基于網(wǎng)絡環(huán)境下本節(jié)課的探究性學習過程內(nèi)容如表1所示。

（一）教學目標

1.知識目標。

基于網(wǎng)絡環(huán)境開展探究性實驗，使學生掌握本節(jié)課的學習內(nèi)容，可以運用牛頓定律解釋超重與失重現(xiàn)象。

2.能力目標。

充分鍛煉學生的思考能力，運用探究性實驗鼓勵學生動腦思考，提升思考能力，同時通過動手操作提升學生的動手能力。

（二）教學環(huán)境

多媒體教室、網(wǎng)絡系統(tǒng)、砝碼、電子秤。

（三）教學過程

1.創(chuàng)設情境。

師：當前我國的航天事業(yè)取得了重大成就，同學們一起來觀看一段視頻（基于社會熱點，向?qū)W生播放有關“神州十五號”載人航天飛船發(fā)射以及在軌生活的紀錄片）。

師：航天員在升入太空以及返回落地的過程中，由于加速度的作用，航天員處于超重狀態(tài)，而航天員在軌生活期間，我們可以發(fā)現(xiàn)他們處于失重狀態(tài)。那么到底什么是超重和失重呢？今天我們一起來學習。

師：（播放課前準備好的測量體重的相關視頻，視頻內(nèi)容為：教師稱量自己的體重，并分別在秤上做蹲起和站立動作，記錄體重秤數(shù)值的變化。）同學們，通過老師測量體重的過程，想一想稱體重的過程中產(chǎn)生什么力？

生：重力/壓力。

師：剛才老師分別做了下蹲和起立的動作，在做動作的過程中體重秤的數(shù)值有什么變化嗎？

生：下蹲時數(shù)值先變小后變大，起立后數(shù)值變化與下蹲時相反。

師：那同學們想一想為什么會出現(xiàn)這種情況呢？這種情況就是由于超重與失重引起的（此時引入超重與失重概念，并將相關概念以圖片的形式在網(wǎng)絡資源庫進行存儲，告訴學生如何搜索資源庫，方便學生課后查找和學習，如表2所示）。

2.提出課題。

師：那到底什么是超重和失重呢？同學們身邊都有事先準備好的電子秤和砝碼，我們利用實驗工具完成探究性活動，完成后，請同學們填寫下面的表格，感受超重與失重。超重與失重的實驗數(shù)據(jù)如表3所示。

3.自主探究。

學生針對實驗進行自主探究，以視頻和語音通話的方式與其他同學進行探討與溝通，探討結束后將結果填寫在教師提供的探究性問題表格中。在此過程中，教師可以通過網(wǎng)絡通道巡視學生實驗操作的具體情況，引導學生正確實驗。（實驗過程：將砝碼放在電子秤上，學生水平端起，分別做上升（加速/減速）與下降（加速/減速）的動作，觀察電子秤示數(shù)的變化。部分學生可能在實驗中對示數(shù)的變化觀察分析不完整，教師可以引導學生改進實驗方案，如使用手機慢動作拍攝的方式使實際數(shù)值結果更容易觀察。）

師：大家都很棒，能夠按照老師的要求完成實驗，看了一下同學們填寫表格的情況，大部分學生都能觀察到砝碼的示數(shù)變化，完成表格內(nèi)容。

師：（結合表格完成情況，教師再一次對本節(jié)課所學知識進行梳理，強化學生對概念的理解。為進一步加強學生對牛頓定律的實際應用，教師向?qū)W生展示典型例題和小實驗，通過例題以及實驗掌握學生對本節(jié)課教學內(nèi)容的學習情況。）

4.網(wǎng)上協(xié)作。

該教學活動依然采取自主完成＋合作探究的方式。首先，學生針對教師提出的問題進行自主分析和解決，并完成例題上傳。其次，教師通過例題以及小實驗的完成情況了解學生對本節(jié)課教學內(nèi)容的掌握程度。學生在完成例題的過程中可以與教師、同學之間溝通和交流，同時應用超重與失重的知識共同探討簡單的生活現(xiàn)象，如噴泉斷流、奇怪的手電筒等。

5.課題小結。

針對教學過程中學生上傳的學習內(nèi)容，教師對學生的實際學習情況以及存在的問題進行分析，進而有針對性地總結，著重講解本節(jié)課的重難點，強化學生的記憶。

6.網(wǎng)上測試。

完成課題小結后，教師引導學生進入網(wǎng)絡資源庫完成網(wǎng)上測試，并指導學生在資源庫中尋找自己想學習的知識。網(wǎng)上測試環(huán)節(jié)，教師所設計的智能習題庫中的習題應體現(xiàn)出層次性，結合不同層次學生的實際情況布置題目，如可以將題目難度分為四個層級，分別為達標級、綜合級、評價級以及競賽級。網(wǎng)上測試結束后，學生及時上傳習題答案，教師根據(jù)學生上傳的內(nèi)容總結學生對知識的整體把握情況。

7.課題延伸。

第一，課后學生可以結合自身的興趣愛好以及對知識的需求訪問與超重和失重知識相關的網(wǎng)站；第二，教師可以將學生感興趣的問題或與教學相關的生活現(xiàn)象、社會熱點等加以整理，上傳至網(wǎng)絡資源庫，對課題加以延伸，進一步拓展學生的知識面，實現(xiàn)學生自主探究性學習。

四、基于網(wǎng)絡環(huán)境的物理教學模式實踐效果

（一）學生的自主學習能力有了較大提升

為進一步探究傳統(tǒng)教學模式與基于網(wǎng)絡環(huán)境下的教學模式的差異，在實際教學中，物理教師采用問卷統(tǒng)計的方式，針對某班級的52名學生采用不同教學模式后的學習效果進行分析，如表4所示。

通過調(diào)查結果可以發(fā)現(xiàn)，基于網(wǎng)絡環(huán)境的教學模式因教學內(nèi)容本身融入了信息技術，學生對該創(chuàng)新的教學模式更感興趣，在一定程度上調(diào)動了學習積極性。與此同時，基于網(wǎng)絡環(huán)境下的教學模式優(yōu)勢可以發(fā)現(xiàn)，學生無論是預習、復習還是查閱資料等均有了較大程度的提升，整體學習效果較好，所表現(xiàn)的自主學習能力更強。第一，學生能夠自覺翻閱教師上傳的教學資料庫，針對自身的學習情況訪問網(wǎng)絡資源庫，及時進行預習與復習；第二，學生可以通過網(wǎng)絡完成自主探究學習，知識掌握更扎實、理解能力更強。

（二）學生的學科能力有了較大提升

學生因?qū)ξ锢韺W習的興趣有所提升，所以通過網(wǎng)絡環(huán)境的長期自主探究性實驗以及網(wǎng)上測試，思考問題能力和分析問題的能力也有了較大提升，能夠運用所學知識解決實際問題，學科核心素養(yǎng)有了快速發(fā)展。

五、結語

運用多媒體與網(wǎng)絡技術構建的創(chuàng)新性教學模式，對學生和教師均有較大的意義。基于網(wǎng)絡技術的優(yōu)勢和特點，學生獲取的物理知識更多樣化，對知識的理解更全面和深入，而教師通過完成該教學模式的各個環(huán)節(jié)，使同一“時空”內(nèi)不同層次的學生均能有所收獲，引導學生自主探究學習，實現(xiàn)了對學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，既與我國當下的教育時代特征高度契合，又促進了學生全面發(fā)展。