新高考背景下高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究

摘 要：新高考背景下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、解決問(wèn)題的能力以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)精神。智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，增加了大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了交互性強(qiáng)、反饋及時(shí)、共享性高且可多場(chǎng)景模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既能培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣和能力，也能提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為其在高考中取得優(yōu)異成績(jī)奠定基礎(chǔ)。基于此，就新高考背景下的高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐策略展開分析和討論。

關(guān)鍵詞：新高考；高中物理；智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)實(shí)踐研究

作者簡(jiǎn)介：田得文（1970—），男，甘肅省定西市臨洮縣第四中學(xué)。

物理是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，以實(shí)驗(yàn)為主，以理論知識(shí)教學(xué)為重心。實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證物理理論的重要手段，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率能夠顯著提升物理學(xué)科的整體教學(xué)效果。新高考背景下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式已經(jīng)難以滿足新高考帶來(lái)的變化，因此需要重視智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及其實(shí)施策略的研究，以促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，使其更好地應(yīng)對(duì)高考。

一、新高考背景下的高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

新高考背景下，高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)遵循層次性、科學(xué)性和目標(biāo)性三個(gè)原則。

（一）層次性原則

由于學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、成長(zhǎng)環(huán)境、興趣愛好和認(rèn)知水平等方面存在差異，他們的物理學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力也存在差異。因此，傳統(tǒng)的一概而論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式難以滿足所有學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師應(yīng)在尊重學(xué)生個(gè)體差異的基礎(chǔ)上，選擇合適的智能化教學(xué)工具和軟件，開展不同難度的智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。在層次化的智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，各層級(jí)的學(xué)生都能在智能化教學(xué)工具和軟件的幫助下，完成知識(shí)的深度學(xué)習(xí)與探究，收獲學(xué)習(xí)成果，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信。

（二）科學(xué)性原則

教師應(yīng)深入研究教材內(nèi)容，分析在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用智能化教學(xué)工具和軟件的可行性，精心規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)。考慮到某些物理實(shí)驗(yàn)操作難度大、實(shí)驗(yàn)結(jié)論獲取難度高，教師需探索適合智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和手段，比如通過(guò)小組合作、項(xiàng)目任務(wù)等方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，完成對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的理解與吸收。

（三）目標(biāo)性原則

智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須具備明確的目標(biāo)，這樣才能確保教學(xué)方向正確。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，提前準(zhǔn)備好智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，幫助學(xué)生在智慧實(shí)驗(yàn)中有效總結(jié)物理現(xiàn)象和物理學(xué)定律，深化知識(shí)理解。

二、新高考背景下開展高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

在新高考的影響下，高中物理教學(xué)的重點(diǎn)有所調(diào)整，教師與學(xué)生的課堂角色發(fā)生了變化，學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體，教師更多地扮演引導(dǎo)者和輔助者的角色。在這樣的背景下，開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常有必要。

首先，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師操作、學(xué)生觀看為主，為了節(jié)省教學(xué)時(shí)間，教師通常會(huì)簡(jiǎn)略講解實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論，導(dǎo)致學(xué)生的科學(xué)思維與綜合素養(yǎng)難以通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到提升。而智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種依托信息技術(shù)手段、具備科學(xué)性與智慧性的新型教學(xué)模式，與高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求相契合，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論的深度理解，培養(yǎng)他們的科學(xué)探索意識(shí)和能力。其次，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課堂以理論知識(shí)講解為主，缺乏針對(duì)性和互動(dòng)性。而在智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂上，教師可以針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)或?qū)W生不明白的部分重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有針對(duì)性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。再次，智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材和資源匱乏的問(wèn)題，有助于教師開展互動(dòng)性強(qiáng)、內(nèi)容詳細(xì)、有深度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。教師以引導(dǎo)者身份啟發(fā)學(xué)生，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。最后，智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效豐富了課堂教學(xué)形式。傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)形式單一、流程固定，一般包括確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、開展實(shí)驗(yàn)、獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，引入個(gè)性化教學(xué)、在線互動(dòng)教學(xué)、模擬情境教學(xué)等多種形式，有效解決教學(xué)問(wèn)題，增進(jìn)師生關(guān)系，提高教學(xué)質(zhì)量［1］。此外，智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師的教學(xué)能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力也提出了更高要求，教師需要不斷探索，將專業(yè)知識(shí)與信息技術(shù)有效融合，提高自身的專業(yè)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)。

綜上所述，在新高考背景下，研究和實(shí)施智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)高中物理教學(xué)具有重要且不可忽視的意義。

三、新高考背景下的高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐策略

（一）巧借大數(shù)據(jù)，探知學(xué)生學(xué)情

新高考背景下，高中物理智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展以學(xué)生的實(shí)際學(xué)情為基礎(chǔ)，教師要巧借大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)探知學(xué)生的學(xué)情。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，教師可以及時(shí)獲取學(xué)生在實(shí)驗(yàn)需求、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)疑問(wèn)等方面的信息，并將收集到的信息進(jìn)行數(shù)字化處理，由此總結(jié)學(xué)生學(xué)情，提供精確的教學(xué)指導(dǎo)。

以“練習(xí)使用多用電表”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師可以在開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)前，先通過(guò)智慧課堂軟件向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)意向測(cè)評(píng)問(wèn)卷。問(wèn)卷中的問(wèn)題需圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的具體認(rèn)知展開設(shè)計(jì)。比如，“你是否了解多用電表的具體操作方法？”“你能否利用多用電表解決一些實(shí)際問(wèn)題？”“可以使用多用電表探索哪些物理知識(shí)？”“你希望教師在多用電表實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提供哪些建議和實(shí)質(zhì)性指導(dǎo)？”［2］由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)需求存在差異，教師收集到的反饋意見也會(huì)有所不同。因此，教師可以使用智慧課堂軟件上的分析功能整理學(xué)生的反饋信息，探知學(xué)生對(duì)“練習(xí)使用多用電表”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的具體需求和意向。如90%以上的學(xué)生希望可以多使用多用電表進(jìn)行電阻測(cè)試，80%以上的學(xué)生希望教師重點(diǎn)講解多用電表的原理和操作方法，70%以上的學(xué)生想要自主設(shè)計(jì)多用電表的測(cè)試實(shí)驗(yàn)等。教師可以按照學(xué)生的具體訴求安排物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生深度探究多用電表的使用方法與原理。

（二）融合多媒體，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)多元化展示

若全面追求智慧教學(xué)而忽視實(shí)效性和時(shí)效性，不僅會(huì)影響教學(xué)進(jìn)度，還會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，教師應(yīng)在智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有選擇性地融合多媒體，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在必要的時(shí)候利用智慧教學(xué)輔助工具，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)多元化展示，提高教學(xué)效率。

舉例來(lái)說(shuō)，教師可以將智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在這一實(shí)驗(yàn)中，重錘自由下落、紙帶打點(diǎn)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察難度較大，稍不注意就會(huì)錯(cuò)過(guò)重要的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，對(duì)精度和準(zhǔn)確度要求比較嚴(yán)格。因此，針對(duì)實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，教師可以開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如制作多媒體視頻；對(duì)于相對(duì)直觀、理解難度較低的部分，可以采取常規(guī)教學(xué)。例如，教師可以在備課時(shí)制作關(guān)于重錘自由下落、紙帶打點(diǎn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的視頻。在課堂教學(xué)中，先按照常規(guī)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，然后在具體步驟講解與操作環(huán)節(jié)，借助多媒體設(shè)備播放提前制作好的實(shí)驗(yàn)操作視頻，在關(guān)鍵處可以暫停，便于學(xué)生直觀觀察實(shí)驗(yàn)操作［3］。學(xué)生在多媒體視頻的輔助下，可以細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成正確的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知，得出可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（三）制作微課，促進(jìn)學(xué)生自主探究

微課是智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要手段之一，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情、教學(xué)目標(biāo)等靈活制作微課視頻。新高考背景下，高中物理教師既要充分利用課堂上的教學(xué)時(shí)間，也應(yīng)注重學(xué)生課后的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，幫助學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。微課具有短小精悍的特點(diǎn)，內(nèi)容由教師自由設(shè)計(jì)和安排。教師可以針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，為他們制作不同的學(xué)習(xí)任務(wù)單，并準(zhǔn)備配套微課實(shí)驗(yàn)課程，以便不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的自主預(yù)習(xí)。

例如，在“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以充分利用微課教學(xué)資源豐富教學(xué)形式，開展翻轉(zhuǎn)課堂式的智慧教學(xué)。此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是新高考改革后的高中物理教學(xué)重點(diǎn)之一，教師可將實(shí)驗(yàn)過(guò)程制作成微課視頻，提前發(fā)送給學(xué)生。由于學(xué)生存在個(gè)體差異，教師可在制作微課視頻時(shí)設(shè)計(jì)不同的預(yù)習(xí)問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)［4］。如可設(shè)計(jì)與微課視頻同步配套的任務(wù)單，具體如下。

任務(wù)一：什么是加速度？加速度的大小與哪些因素有關(guān)？哪些因素關(guān)聯(lián)大，哪些關(guān)聯(lián)小？

任務(wù)二：加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系是什么樣的？若其中之一發(fā)生變化，其余兩者會(huì)怎樣變化？

任務(wù)三：自主描述加速度、力和質(zhì)量三者間的關(guān)系。

任務(wù)四：若質(zhì)量一定，加速度與力之間的關(guān)系如何？若加速度一定，質(zhì)量和力之間的890cf5c88a147ad8ee0e264d1c3bfa203dd001be6ddd080b63b47ea3e863562f關(guān)系如何？

學(xué)生可借助微課視頻找到問(wèn)題答案，完成以上學(xué)習(xí)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，教師可以再次播放微課視頻，與學(xué)生互動(dòng)討論，解答學(xué)生提出的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生自主探究和分析，提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

（四）利用模擬平臺(tái)，打破物理實(shí)驗(yàn)限制

模擬平臺(tái)是支持智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展的重要工具。教師可以利用模擬平臺(tái)完成在實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法實(shí)施或效果不理想的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而豐富學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和操作體驗(yàn)，促進(jìn)其物理核心素養(yǎng)的提升。在新高考背景下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性進(jìn)一步凸顯，教師需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)幫助學(xué)生有效學(xué)習(xí)抽象的物理學(xué)知識(shí)，借助智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)常規(guī)教學(xué)難以達(dá)到的效果。

例如，在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以利用智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，解決實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的問(wèn)題。平拋運(yùn)動(dòng)指的是物體以一定初速度沿水平方向拋出，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中僅受重力作用的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際操作中，往往會(huì)受到摩擦力或風(fēng)力等因素的影響，物體的運(yùn)動(dòng)不是嚴(yán)格的平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果存在偏差。因此，教師可利用模擬平臺(tái)開展探究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，放大或放慢實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠直觀看到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程［5］。模擬平臺(tái)可以保存每次實(shí)驗(yàn)的視頻和圖片，教師可以將不同平拋力度下的實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行對(duì)比，幫助學(xué)生探究分析，打破傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的限制。此外，教師還可以通過(guò)模擬平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)增加聲音或色彩特效，幫助學(xué)生通過(guò)小球在運(yùn)動(dòng)中的顏色變化和落地聲音特效加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的記憶，掌握實(shí)驗(yàn)原理。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新高考背景下，高中物理教師研究并實(shí)施智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是對(duì)時(shí)代發(fā)展變化的具體應(yīng)對(duì)，是對(duì)現(xiàn)階段教學(xué)需求的積極響應(yīng)，也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效手段。高中物理教師應(yīng)明確開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體原則，理解其重要性，基于教學(xué)實(shí)際和學(xué)生實(shí)際學(xué)情，通過(guò)巧借大數(shù)據(jù)、融合多媒體、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)微課以及依托模擬平臺(tái)等方法開展智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，推動(dòng)高中物理教學(xué)創(chuàng)新與發(fā)展。

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