信息技術與中學物理教學深度融合的實踐研究

馬福標

【摘 要】本文以“平面鏡成像”的教學設計為例，論述基于翻轉課堂的教學模式，將信息技術融合入物理教學中，以實現核心素養下的課堂轉型。

【關鍵詞】物理教學 信息技術 翻轉課堂 深度融合

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）30-0090-03

課堂是教育教學的主要陣地。核心素養理念的提出，必然帶來課堂教學模式的變革。課堂教學模式變革就是教學理念和教學方法的變革，它通過教學目標、教師與學生的關系、教與學的方式方法、教學評價等方面來實現。在中學物理教學中，物理現象的解釋、物理模型的建立、物理過程（情景）的想象和分析以及物理實驗的操作等都有相當的難度。從教學實踐來看，借助信息技術可以較好地解決這些困難。因此，可將信息技術與課堂教學進行融合，將網絡技術、數字實驗儀器、教學軟件等應用于物理課堂。比如，翻轉課堂就是借助信息技術，將在課堂時間授課、課后作業的傳統教學過程翻轉過來，讓學生課前觀看視頻、查閱資料、跟其他同學和老師在網上交流來學習知識，教師利用課堂時間與學生進行交流、組織小組活動、參與學生探究、解答疑惑、指導學生完成作業等。翻轉課堂教學模式是一種將信息技術與教學融合的形式，體現了以學生為主體、教師為主導的教學方式。

翻轉課堂的信息技術平臺是一個線上教學軟件平臺，這個平臺具有實時的同步的數據傳輸功能及教學功能，老師可以使用它進行在線授課。學生可以直接通過平臺和老師進行在線溝通，并將在學習過程中遇到的問題直接在線上詢問老師，也可以在平臺完成并提交作業，然后與同學進行互改互評作業;教師可以利用平板管理和發布課程信息、布置學習任務、授課、與學生進行課堂互動、檢查學生作業完成情況（平臺能自動生成完成率、錯誤率）、反饋薄弱知識點等，還可以從中獲取大量的教學資源。

在此，筆者以《平面鏡成像》為例，探討基于核心素養視角下的翻轉課堂的教學設計。

一、教材分析與學情分析

《平面鏡成像》是一節比較重要的課，前兩節學生已經學習了光的直線傳播與光的反射，對光的傳播、反射有了一定的認識。平面鏡成像是光的反射的重要應用，內容包括平面鏡成像的特點以及平面鏡成像規律的應用。

平面鏡成像的現象在生活中經常見到，學生非常熟悉，也很感興趣，但僅僅停留在感性認識階段，對成像規律和特點還缺乏較理性的認識和科學的探究。學生憑直覺得出一些認識往往是錯誤的，例如，他們認為我們靠近平面鏡時，像是會變大;遠離時像縮小了。

二、教學目標

1.學生通過本課的學習，能描述平面鏡成像的特點，知道虛像是怎樣形成的，理解虛像的概念。

2.通過平面鏡成像特點的實驗探究，體會實驗設計、實驗數據分析過程，培養學生初步的觀察能力和動手操作能力，領會平面鏡成像時像與物的關系。

3.在探究實驗中，要求學生注意觀察，培養學生探究實驗的興趣和實事求是的科學態度。

三、設計思路

新課標提出的內容要求是知道平面鏡成像的特點及應用。本節課的探究實驗是學生的第一個完整的科學探究實驗，它為后面的探究性學習起示范作用，虛像、實像的概念為下一章凸透鏡成像規律的探究奠定基礎。

基于課標的要求及發展學生學科核心素養的目的，結合學生存在的問題，本節課的教學設計重難點放在探究平面鏡成像特點，難點為怎么確定像的位置。教學流程如圖 1 所示（見下頁）。

四、主要環節和設計意圖

（一）課前微課學習

利用平臺發布微課任務（成像原理、軸對稱知識、平面鏡成像特點探究可能存在的問題，引導思考），學生在課前自主學習，回答有關光的反射、軸對稱、平面鏡成像特點的問題并提交答案，教師利用平臺后臺統計學生作答情況，在正課的一開始給學生反饋課前任務完成的相關數據。

〖設計意圖〗第一個微課為介紹畫光路圖的方法，引導學生認識到平面鏡成像的原理實際上是光的反射。用作圖的方法解析成像原理清晰明了。第二個視頻以生活中的影像作為引例，讓學生認識軸對稱，為平面鏡成像的特點做好數學知識鋪墊。第三個微課是通過視頻范例，討論怎么比較平面鏡所成的像的大小與物的大小的關系，怎么測量像到鏡面的距離，在實驗中可能會碰到什么問題，如何解決。實際上是探究實驗過程的示范，只是把探究過程分解并加入提問，引導學生思考，沒有明說給學生。通過三個微課的學習，學生對本節的知識已經有了初步的掌握，對平面鏡成像現象會有一定思考。

（二）課中問題導學

提出前置任務中反饋出的普遍問題，提出本節課更具體的目標。

〖設計意圖〗通過平臺數據反饋，學生對自學的情況心中有數，已經掌握了哪些？還有哪些疑惑的問題？這樣本節課探究的針對性就會更強，學生知道要做什么，要掌握哪些知識和技能。教師根據平臺的反饋進行二次備課，花精力集中解決學生存在的主要問題。

（三）課中合作學習

1.讓學生進行小組合作探究并解決問題。以學習小組為單位，圍繞以下幾個問題展開討論，制訂探究實驗方案。（1）選用什么器材做實驗？（2）像的大小和物的大小有什么關系？如何比較？（3）物距增大時，像距會怎么變化？怎么測量？

學生討論并制訂實驗方案，展示方案（利用平臺搶答功能搶答，平臺計分獎勵，激發學生興趣）。

〖設計意圖〗以提問的方式，引導學生體驗探究實驗的主要過程：提出問題、猜想假設、設計實驗、探究實驗、得出結論、分析論證。

2.探究物和像關于平面鏡對稱的問題。

（1）通過平板進行實時投影演示。移動物體，當看到鏡中的像，且物體與像重合的時候停止，教師提問并引導學生思考如何比較物與像的大小。提問：“演示實驗中當物體 B 和物體 B 在平面鏡中所成的像重合時，能夠說明什么問題？對物體 B 有什么要求？”

學生思考、討論，回答老師的提問，學生分組做物像等大的實驗進行驗證。

（2）像的大小有無變化。教師在學生做完分組實驗后，提問：“在大家剛才做的實驗中，我們在不斷地將物體 A 遠離或靠近平面鏡的過程中，物體 A 的像是否總是與物體 B 重合？這說明物體 A 的像和物體 B 的大小始終保持什么關系？這說明像的大小有什么變化？”

〖設計意圖〗物理是以實驗為基礎的學科，實驗對發展學生的物理學科核心素養有著極為重要的作用。這一步讓學生學會有目的地觀察實驗，知道如何選擇像的替代物。這都是生活中常見的物品，說明物理來源于生活。

（3）物像是否等距。繼續利用平板投屏進行演示實驗，探究物像等距問題。

確定物體和像的位置關系。提問：“物是立體的有一定的大小和形狀，像是摸不著的，測量時如何確定像的位置呢？選擇的標準是什么？”教師在演示的同時進行講解，并引導學生思考。

測量物距和像距。要求學生仔細觀察實驗，并提問：“①物體和鏡子移動了嗎？②可以直接測量像到物之間的距離嗎？③這樣測量準確嗎？”“如果直接測量實物之間的距離，不容易對齊刻度，還容易碰到和移動實驗器材，使得測量不準，那么該如何改進呢？”讓學生通過觀察、思考，得出結論。

讓學生分組實驗，并進行探究。學生小組內協同合作開始實驗，教師巡視指導，對優秀的小組用平板拍照或者錄像，對常見錯誤進行指正，對典型的則拍照記錄用作交流展示環節的討論素材。

結合教師的實驗演示、討論以及各學習小組進行的探究實驗，要求學生思考問題：“①實驗應該進行幾次合適？理由是什么？②在每次實驗中是否都要改變平面鏡的位置？”讓學生思考并回答。

〖設計意圖〗中學物理的“實驗探究”學科素養培養要求學生會提問題、會猜想與假設并有計劃地獲取和處理信息，基于證據得出結論。通過視頻的示范及老師的演示示范，減少探究的盲目性，給學生起一定的示范作用，并引導學生主動思考。讓學生分析討論，取得一致意見，制訂科學的實驗方案，并對實驗需要注意的事項了然于心。在這個過程中，信息技術發揮了比較大的作用，利用視頻示范將不容易觀察的實驗過程放大投影，使全體學生看清楚細節，培養學生規范操作實驗的習慣。

（四）課中展示交流

學生在完成分組實驗之后，填寫實驗報告，用平板拍照，將本組實驗結果上傳到平臺進行交流展示。教師抽查各小組的結論，并推送到全班同學的平板端，讓全班同學都可以清楚地看到各實驗結果。被抽查的小組派代表解析他們的實驗結論，其他同學通過搶答的方式對這個小組的結論進行補充或者提出不同的意見。

〖設計意圖〗這個環節增強師生、生生互動。信息技術的使用，使得討論交流環節變得方便而有趣，這無疑激發了學生的興趣，使討論的范圍得到擴大，不再像傳統課堂那樣使課堂討論變成少數人的討論。增強時效性，及時進行記分和獎勵。這培養了學生“科學態度與責任”的物理學科素養，實事求是，不迷信權威，能主動與他人合作，能基于證據和邏輯發表自己的見解。

（五）課中檢測提升

在課堂上通過平臺直接進行“微測試”，將準備好的題目推送到學生平板，規定學生作答時間，結束之后系統對客觀題直接評判、統計數據。主觀題可以讓學生互批，也可以讓老師全批。互批可以讓學生體驗當小老師的樂趣，激發他們思考為什么我的同學會這么做。全部數據出來后，老師進行點評，針對得分低的題目查找原因，并有針對性地再出題。

五、教學反思

通過了解，學生認為課前微課學習讓他們提前了解了課的主要內容，對整個學習過程起到了積極作用。課前習題能較好地幫助他們理解平面鏡成像的規律;提前進行實驗方案的設計，使課堂留有更多的時間，以便更細致地設計方案，特別對沒有探究經驗的學生更是如此。有了課前的這些準備，課堂上的效率更高。學生對實驗探究內容印象深刻，思路清晰。筆者有這樣的思考：一是翻轉課堂并非單純的課前預習。課前視頻的制作和選取均要精心挑選，直指教學目標，而且需要結合學生練習反饋情況。練習反饋的信息體現學生的知識掌握情況和理解中的缺漏，這樣可使教師在課堂上進行及時糾正，提高教學的時效性。但這也意味著這種課的備課強度更大，對教師的要求更高。二是本節課的設計是以學生探究實驗為主，結合分析、交流展示，得出實驗結論。在傳統的課堂中，因為課堂時間有限，所以能給學生動手實驗的時間非常少，學生之間的交流也因此被壓縮。翻轉課堂的引入，將學生認識知識點和部分的思考題提前完成，為課堂上重要的討論、思維的引導、實驗的實施等預留足夠的時間。

翻轉課堂是利用信息技術促進課堂轉型的大膽嘗試。本設計嘗試將翻轉課堂教學模式應用于物理探究實驗教學中，以提高課堂教學的效率，促進學生物理核心素養的發展。當然，在教學中筆者也感到還有很多問題有待改進，比如學生課前自主學習的方法和習慣還需進一步指導，以后將不斷完善。

【參考文獻】

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【基金項目】廣西教育科學“十三五”規劃課題“核心素養視角下信息技術與學科融合的實踐研究”（2019B149）。

（責編 盧建龍）