例談信息技術與高中物理教學深度融合的教學設計

胡皓云

摘 ? 要：致力于深度學習的課堂教學越來越注重課堂教學的交互性，而交互性的實現很大程度依托信息技術來實現，傳統課堂對信息技術局限于簡單應用或低技術循環，本文以單擺教學為例，創建基于多種信息資源有機融合的學習環境，設計分析單擺周期測量的四種方案，著力于將信息技術與高中物理課堂教學深度融合，真正促進學生高階思維的發展。

關鍵詞：信息技術;高中物理;單擺;核心素養;深度融合

引言

信息技術的快速發展，極大程度上改變了人們的教育觀念，深遠地影響了教師的教和學生的學。高考從社會發展變化對人才的新要求出發，加大了對學生在信息時代應具有的閱讀能力、獲取信息能力和思辨能力的考查[ 1 ]。現今課堂對信息技術大多局限于簡單應用或低技術循環，注重的往往還是信息技術在教師教學活動中使用的經常性、普遍性，基本仍處于教育信息化1.0階段[ 2 ]。而邁入2.0階段， 加強信息技術與教育深度融合的同時， 信息化開始注重教育教學的創新發展， 因此“創新”成為這一階段的關鍵詞[ 2 ]。基于創新的信息技術與教學的深度融合可以幫助老師突破固有的教學方式。

1 ?教學中常態化應用組件和工具介紹

“工欲善其事，必先利其器”。與信息技術深度融合的課堂要依托智能設備、物聯網、人工智能等新興技術。教師的智慧在于運用相應的技術把各種媒體和技術進行有效組合，本課要用到如下信息技術資源：交互式一體機、EN5（中文名：希沃白板5）（希沃開發的互動教學平臺）、班級優化大師（教師導入班級成員后，可對其進行分組，課堂中可隨機抽選同學完成相應任務，設制加減分，教師可自定義評價方式，便于最終自動生成學生成長手冊）、希沃知識膠囊（白板5中能提供微課的快速錄制、編輯、生成、分享的應用軟件）、SeewoLink（中文名：希沃授課助手）（基于無線Wi-Fi網絡，能實現移動終端與PC之間互聯互動的應用軟件）、希沃剪輯師（專為老師制作微課而設計，支持快捷錄屏、剪輯、一鍵轉場等簡單的微課制作功能的應用軟件）、excel辦公軟件（用于實驗數據記錄和分析處理）、手機（利用其自帶傳感器采集相關物理數據），希沃云課堂（學生預先報名，進行遠程在線學習的平臺）、phyphox（提取手機傳感器中的測量數據）、Tracker（追蹤軌跡，并擬合研究對象的運動方程的應用軟件）等。

2 ?例析各教學環節的媒體技術選擇

從信息技術應用于課堂教學的發展過程來看，人與設備協作的理念正在深入人心，人與設備的協作就是要讓信息技術發揮其效力，替代教師完成重復而煩瑣的任務，教師嘗試在常規教學活動的基礎上加入一些應用軟件或在線工具，從而延伸課堂、改善課堂[ 3 ]。結合希沃“授課助手”，智能手機則可以作為實物展示臺的攝像工具，實時把同學們操作過程傳屏到一體機，可以拍攝優秀作業進行示范，可抓拍典型錯誤讓同學們相互診斷。課后開啟希沃“知識膠囊”推送一些拓展性素材，通過“云課堂”對有需要的同學在線答疑，充分利用網絡和課后練習延伸深化課堂知識，進行創新性應用。引導同學們完成自我診斷，完成知識遷移，可以保證學生在學習過程中更具有自主性。以魯科版教材高中《物理·選修3-4》中單擺為例，談談筆者在信息技術與高中物理課堂教學深度融合的實踐研究（如表1）。

3 ?信息技術在物理量數據測量和數據處理方面應用舉例

信息技術是實現教育多樣性、個性化最重要、最有效的手段， 對培養創新創業人才具有不可替代的關鍵作用[ 4 ]。單擺周期是本課重要的測量量，有下列方案可供選擇。（見表1）

方案一 ?分組自行設定擺長，用秒表測量擺球完成多個完整周期所需時間，通過求平均值求出各擺長對應的周期。教師匯集各組數據。

優勢：原理易于被學生理解，體驗多次平均減小實驗誤差的方法，有利于學生實驗素養的培養。

不足：新課教學中比較費時，造成課堂目標難以達成，課堂低效化。

方案二 ?應用DIS軟件，在菜單中選擇“光電門設置”，將擋光類型設為單擺，就可直接測單擺周期（如圖1）。此方案要求配備DIS軟件和相關傳感器。

優勢：簡便、快捷、測量結果準確。適合配備DIS數字實驗系統學校。

不足：對硬件軟件要求較高。

方案三 ?用手機錄制擺球的運動過程。用Tracker應用軟件追蹤擺球的運動（如圖2），進行軌跡分析，通過運動方程進行周期分析。

優勢：能展示單擺運動周期性特點，并表現實際運動的振幅變化。

不足：手機拍攝的視頻需要轉碼，操作略煩瑣，考驗老師和同學的信息素養。對簡諧運動方程理解要求較高。

方案四 ?利用智能手機直接作為研究對象進行實驗，利用其自帶的傳感器采集周期數據，方便導出實驗數據。將細繩一端固定在鐵架臺上，另一端固定在手機上，做成一個擺。打開phyphox軟件，下拉菜單找到Mechanics下的Pendulum（如圖3）讓手機偏離平衡位置一個較小角度，點擊運行按鈕，放手后，phyphox應用軟自動記錄單擺的周期。

優勢：對硬件要求不高，數據直接讀取。能快捷獲取實驗數據。

不足：學生對手機直接測周期的技術原理不了解。

綜合各方案的優勢和不足，筆者選擇在學生分組實驗時用方案一;方案二和三在課后的云課堂進行演示和介紹，給學有余力的同學更大空間;新課教學時，選擇方案四。

物理是一門以實驗探究自然規律的學科，如果通過信息技術、增強現實技術等加快對實驗現象與數據的分析，才能讓物理教學如虎添翼[ 5 ]。目前excel辦公軟件高頻用于實物實驗數據的記錄和處理。通過猜想周期與擺長的各種可能數量關系，通過擬合T-L、T-L2、T-圖線，最后建立T與的正比關系。在理解數據處理方法的前提下，excel辦公軟件處理物理實驗數據也應作為師生的一個基本信息素養加以普及和提高。

4 ?結語

多媒體技術與教學在創新中的深度融合，從深層次上改變教育生態，推動教學模式的變革。教師們在進行教學設計時，著力于合理選擇并優化融合媒體和技術資源，讓信息技術服務教學目標時更具有直觀性、啟發性、可操作性;致力于在信息技術與物理課堂教學深度高階融合，提升同學們的學科核心素養這一目標的達成則將如虎天翼。

參考文獻：

[1]教育部考試中心.中國高考評價體系說明（2019）[S].北京：人民教育出版社，2019.

[2]吳砥，邢單霞，蔣龍艷.走中國特色教育信息化發展之路——《教育信息化2.0行動計劃》解讀之三[J].電化教育研究，2018，39（6）：32-34.

[3]顧筱玲.展望2020信息技術與教學深度融合[J].中國信息技術教育，2020（1）：13-14.

[4]任昌山.加快推進2.0，打造教育信息化升級版——《教育信息化2.0行動計劃》解讀之二[J].電化教育研究，2018，39（6）：29-31，89.

[5]嚴涵.信息技術在磁場對通電導線作用力研究中的應用[J].物理通報，2019（10）：96-99.