活用信息技術 深化課堂教學

摘" 要：作為我國21世紀基礎教育教學改革的一個新途徑，信息技術與物理教學的融合有利于調(diào)動學生學習主動性，提高課堂效率。本文以“直線運動”為例，通過“情境引入—深化對比—實驗設計—拓展延伸”的教學環(huán)節(jié)，借助視頻、頻閃照片、Excel等信息技術，探索信息技術和初中物理教學融合的模式和策略，進而提高課堂效率。

關鍵詞：

信息技術；融合；深化教學

1" 引言

信息技術與初中物理教學的融合是將信息技術融入課堂教學環(huán)節(jié)，形成信息技術與課程內(nèi)容有機結合的新型初中物理教學模式。在信息技術的輔助下，形成高效、靈活、個性化、兼顧學科教學內(nèi)容和學生學習體驗的初中物理新體系。［1］信息技術與教學的融合作為教學改革的一個新途徑，以信息化促進教學理念和教學模式的創(chuàng)新，有利于培養(yǎng)學生思維能力，促進教師專業(yè)成長，助推課程改革。［2］在物理教學中，信息技術的高效融合可以在多方面提高教學效率。本文以蘇科版物理八年級上冊第五章第三節(jié)“直線運動”為例，探索信息技術與初中物理教學的融合模式和策略。

2" 教材背景分析

2.1" 教材分析

“直線運動”既是對之前“長度和時間的測量”“速度”知識的應用，又是后續(xù)“運動的相對性”“力與運動”學習的基礎，起到承上啟下的作用。

教材先以學生實驗“研究氣泡的運動規(guī)律”引入，讓學生經(jīng)歷設計方案、實驗操作、處理數(shù)據(jù)的過程，自主建構勻速直線運動的概念，借助生活實例幫助學生深入理解勻速直線運動；然后利用蘋果下落的頻閃照片幫助學生認識變速直線運動，學習通過平均速度反映物體運動的快慢；最后通過例題，鞏固勻速直線運動的概念，讓學生學會運用速度公式。教材通過實驗讓學生認識勻速直線運動的特點，并理解勻速直線運動的概念，從而調(diào)動學生學習的主動性。

2.2" 學情分析

本節(jié)課之前，學生已經(jīng)學習了長度和時間的測量，知道了速度的定義及表達式，為學習“直線運動”做了充分的知識準備。八年級學生的思維逐步從形象思維向抽象思維發(fā)展，學生在前面的章節(jié)學習中已經(jīng)經(jīng)歷了科學探究的過程。在之前課時內(nèi)容“速度及其測量”的基礎上，本節(jié)課中“研究氣泡的運動規(guī)律”加大了探究難度，能進一步鍛煉學生的探究能力。

3" 教學目標

3.1" 知識與技能

通過生活實例和探究，認識直線運動的兩種類型：勻速直線運動和變速直線運動。

理解勻速直線運動中速度的公式和物理意義。

3.2" 過程與方法

通過對玻璃管中氣泡的運動規(guī)律的研究，了解最簡單的運動——勻速直線運動。

嘗試用圖像來描述物體的簡單運動，體會用圖像來研究問題的便利。

3.3" 情感態(tài)度與價值觀

在活動中嘗試設計實驗方案，并與同學合作、交流，完成研究任務。使學生樂于參與實驗，能夠和同學進行合作。

4" 教學重點、難點

重點：勻速直線運動中速度的概念、公式。

難點：實驗探究小氣泡的運動規(guī)律。

5" 教學過程

5.1" 情境引入，激發(fā)興趣

問題情境：播放輸液管中空氣泡運動的視頻。

提問：輸液時氣泡向上運動，它的速度如何變化呢？

學生觀看視頻，提出猜想。

設計意圖：教材中研究玻璃管中氣泡的運動，學生會產(chǎn)生“為什么要研究氣泡的運動”的疑惑，若以輸液管中氣泡的運動作為鋪墊，使實驗探究與生活結合，則不顯突兀。輸液是學生較熟悉的生活情境，從生活走向物理，有利于激發(fā)學生興趣。

5.2" 深化對比，運動歸類

讓學生觀察四個運動：蘋果下落、汽車轉彎、行星運動、電梯上升，并對這些運動進行歸類。

生1：根據(jù)運動的軌跡分為直線運動和曲線運動。

生2：電梯和行星的運動速度不變，蘋果下落和汽車轉彎的運動速度變化。

生3：蘋果和電梯的運動都是直線運動，但電梯的運動速度不變，蘋果的運動速度變化。

總結：根據(jù)運動的軌跡分為直線運動和曲線運動，根據(jù)運動的速度分為勻速運動和變速運動。

設計意圖：從學生熟知的各種運動入手，讓學生自主分類，形成直線運動的概念。教學中利用動圖展示運動過程，加輔助線顯示運動軌跡。依托動圖展示動態(tài)過程，能讓學生體會到運動是一個過程，樹立正確的科學觀念。

5.3" 實驗設計，嘗試改進

初探究：翻轉玻璃管，初步認識氣泡的運動狀態(tài)，并思考以下問題。

（1）研究氣泡的運動規(guī)律，需要測量哪些量，用到哪些器材？

生：氣泡運動的路程和時間。路程用刻度尺測量，時間用秒表測量。

（2）既要測量氣泡運動的時間，又要測量氣泡運動的路程，應如何處理才能便于操作？

生：確定路程測時間，在玻璃管上標定刻度。

（3）如何標定“0”刻度線作為計時的起點？

生：玻璃管翻轉時，氣泡已不在玻璃管的底部，應將距底部一段距離的位置作為“0”刻度線（由初體驗的經(jīng)驗所得）。

再探究：用一只秒表測量氣泡從O點運動到20cm、40cm、60cm和80cm處所用的時間。實驗中遇到了什么困難？

生：一只秒表很難計時，讀氣泡到20cm處的時間時，氣泡仍在運動，來不及記錄到40cm處的時間。

討論改進：①用四只秒表計時。②用手機秒表計時，能實現(xiàn)多次計時的功能。

討論發(fā)現(xiàn)用手機秒表計時不僅準確還能實現(xiàn)多次計時的功能，記錄間隔的時間，于是選用手機秒表計時。

深探究：分工協(xié)作，一人操作玻璃管，一人到標記提醒計時，一人按手機上的秒表，一人記錄。

設計意圖：初探、再探、深探，優(yōu)化探究過程。初探讓學生獲得感性的認識，體驗并初步意識到實驗中可能遇到的問題。通過遞進式的設問和多次探究，尋找操作和設計的不足，改進優(yōu)化實驗方案。在秒表和手機秒表的選取上，手機秒表不僅易操作、計時準確，還能啟發(fā)學生善于利用手機這一現(xiàn)代化工具，這也是信息技術與課堂融合的一個方式。同時，在實驗中小組分工協(xié)作，可以培養(yǎng)學生的合作學習能力。

5.4" 數(shù)據(jù)處理，形成概念

學生進行實驗，把實驗數(shù)據(jù)填入表1中。

提問：氣泡運動的路程與時間有什么規(guī)律？

如表1所示是其中一組數(shù)據(jù)，教師提出從表1很難得到氣泡的運動規(guī)律，該如何改進？

生：計算各區(qū)間的時間，從而計算得到速度，比較運動的快慢。

如表2所示是改進后的表格。

由于計算耗時較多，課堂時間比較寶貴，采用Excel處理數(shù)據(jù)可以快速計算，節(jié)約時間。教師電腦上先設置好運算的函數(shù)，學生只需輸入實驗數(shù)據(jù)，就可以計算出氣泡通過各區(qū)間的速度。

如表3所示是一個小組處理后的數(shù)據(jù)，可以近似得到各區(qū)間的速度是相同的。

各小組的數(shù)據(jù)實時上傳，匯總如表4所示。分析每個小組的數(shù)據(jù)，得到氣泡都近似做速度不變的直線運動。

除了表格，還有哪種方法能更直觀地處理數(shù)據(jù)？

生：畫圖像。

請小組將自己的數(shù)據(jù)通過Excel擬合圖像。

如圖1～6所示是各小組擬合的圖像，均近似是過原點的傾斜直線。結合數(shù)學知識，可得氣泡在任意一段時間內(nèi)路程和時間的比值是不變的。

學生通過處理數(shù)據(jù)和分析圖像可以得出，氣泡在上升過程中，相等的時間內(nèi)通過的路程近似相等，運動的路程和時間近似成正比，從而形成勻速直線運動的概念。

如圖7所示是幾個小組s-t圖像的匯總圖像，對比Excel表格擬合圖像，提問：為什么各個小組的s-t圖像的傾斜程度不同？

生：不同小組氣泡的運動速度不同。

師：怎樣通過圖像比較各組氣泡的運動速度？

生1：相同的時間比較運動的路程，平行于s軸畫一條豎線，路程大的運動快。

生2：相同的路程比較運動的時間，平行于t軸畫一條橫線，時間小的運動快。

生3：圖像的斜率大小代表速度大小，可以通過圖像傾斜程度直觀比較運動的快慢。

師：了解了勻速直線運動的特點后，請同學們列舉生活中做勻速直線運動的情況。

生：滑冰停止用力后的一段滑行，站在商場自動扶梯上的運動。

在舉例的過程中，學生發(fā)現(xiàn)生活中勻速直線運動的例子很少，從而明白勻速直線運動是一種理想化模型。在自然界中難以找到嚴格的勻速直線運動，我們可以把一些運動近似地看作是勻速直線運動。

設計意圖：通過Excel軟件處理數(shù)據(jù)和生成圖像得到勻速直線運動的規(guī)律和特點。首先，表格設計不是一蹴而就的，學生經(jīng)過實踐改進，提升了處理數(shù)據(jù)的能力。其次，運用Excel軟件處理數(shù)據(jù)生成直觀的圖像，節(jié)約時間、減小誤差，有利于勻速直線運動規(guī)律的得出。物理圖像是數(shù)與形相結合的產(chǎn)物，將幾個小組的圖像擬合后分析處理，引導學生深化分析數(shù)據(jù)，提升學生分析圖像的能力。教學中利用投屏收集展示學生的數(shù)據(jù)和圖像，應精準到每個小組的實驗結果。

5.5" 拓展延伸，活學活用

利用頻閃照片展示蘋果下落的過程，引出變速直線運動的概念。

播放劉翔某場跨欄比賽視頻。提問：劉翔在110m欄的運動過程中做的是勻速直線運動嗎？你的判斷方法是什么？

生1：利用劉翔運動路程和時間的數(shù)據(jù)表格計算各個區(qū)間的運動速度。

生2：比較相同時間內(nèi)通過的路程是否相等。

生3：跨欄中欄架之間的距離是相等的，可以在相同的路程比較運動的時間，較為方便。

生4：可以畫圖像，畫劉翔運動過程中路程和時間的關系圖像。

如表5所示是劉翔該場比賽運動過程中各區(qū)間路程和時間的數(shù)據(jù)，如圖8所示是

通過表中數(shù)據(jù)作出的路程和時間的關系圖像，通過分析會發(fā)現(xiàn)有一段區(qū)間，劉翔的運動可以近似看作勻速直線運動。

設計意圖：直觀的蘋果下落頻閃照片讓學生了解變速直線運動的特點。利用劉翔跨欄的視頻活躍課堂氛圍，增強學生的愛國情操。對劉翔跨欄運動分析，深化知識的運用，找尋辨別運動的方法，靈活運用數(shù)據(jù)和圖像，啟發(fā)學生描述運動時要注意條件。

6" 總結

信息技術融入教學使教學方法更加多樣化，學生的參與感得到很大地調(diào)動。本節(jié)課教學進行了信息技術融合于“直線運動”的探索，采用視頻、圖片等數(shù)字化資料創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生的問題意識和探究欲望；采取手機計時，依托Excel處理數(shù)據(jù)、擬合圖像來突破實驗難點，直觀體現(xiàn)規(guī)律，形成概念；投屏實時上傳，及時反饋，關注學生學習情況；借助頻閃照片體現(xiàn)運動過程，提升學生思維能力。信息技術與物理教學的融合是提高課堂效率的重要途徑，可以創(chuàng)設物理情境，引導學生樹立物理觀念；優(yōu)化物理建模，培養(yǎng)學生科學思維；完善實驗教學，加強學生實驗探究能力；豐富內(nèi)容設計，增進學生科學態(tài)度。［3］這些素養(yǎng)內(nèi)化在學生心中，同時開闊了教師的專業(yè)視野，促進了教學相長。

參考文獻

［1］王新瑞.信息技術與初中物理教學深度融合的實踐研究［D］.山東：曲阜師范大學，2019：1-75．

［2］ 沙琦波，陳心怡.核心素養(yǎng)導向下信息技術與初中物理教學的融合探索——以“物體的內(nèi)能”為例［J］.物理教師，2022，43（3）：40-43．

［3］官柳金.基于核心素養(yǎng)下的信息技術與高中物理教學深度融合的研究［J］.高考，2021（8）：87-88．