信息技術(shù)環(huán)境下初中物理課堂教學(xué)策略的優(yōu)化

王 玲

人類社會(huì)進(jìn)入21世紀(jì)，信息技術(shù)已滲透到社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，深刻地影響著人們的生產(chǎn)方式和生活方式，同時(shí)也融入了教育領(lǐng)域的角角落落。那么作為國(guó)家教育主陣地的學(xué)校、主渠道的課堂，自然更是處處彰顯著信息化的特征。2018年4月13日，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》強(qiáng)調(diào)智能教育創(chuàng)新和行動(dòng)發(fā)展，要基于人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，依托各種智能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，積極開(kāi)展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動(dòng)新技術(shù)支持教育模式變革和生態(tài)改造[1]。最新頒布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《新課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確提出：“教師要充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將信息技術(shù)有效融入物理教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)方式，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生將信息技術(shù)運(yùn)用到物理學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的要求，提升學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)的能力。”[2]從中可以看出國(guó)家對(duì)合理運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行物理教學(xué)的重視程度。因此，應(yīng)大力提升教育軟硬件建設(shè)，以教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化，推動(dòng)中國(guó)教育的創(chuàng)新與變革，努力實(shí)現(xiàn)我國(guó)從教育大國(guó)向教育強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。

一、借信息技術(shù)之力，優(yōu)化物理模型建構(gòu)策略

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，當(dāng)一些物理現(xiàn)象很難真實(shí)呈現(xiàn)時(shí)，可利用信息技術(shù)作為輔助手段，讓學(xué)生比較直觀便捷地進(jìn)行觀察。例如，當(dāng)有些物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材完成，或很難達(dá)到預(yù)期的效果時(shí)，教師可借助信息技術(shù)手段，通過(guò)數(shù)字實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而更好地發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的育人功能。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)提供了豐富的感性材料，創(chuàng)設(shè)了良好的物理情境，是物理課堂上不可或缺的一種教學(xué)手段。但是有些看不到、摸不到的抽象物理概念或物理現(xiàn)象，如分子運(yùn)動(dòng)、能量傳遞等，必然會(huì)受到課堂空間、時(shí)間的制約，或環(huán)境的影響，不可能一一真實(shí)地進(jìn)行再現(xiàn)。因此，如果此時(shí)教師能合理地借助信息技術(shù)，模擬出物理現(xiàn)象，就能使學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而幫助學(xué)生更加順利地建構(gòu)物理模型，彰顯信息技術(shù)輔助教學(xué)、促進(jìn)教學(xué)的作用。如教師在講解人教版九年級(jí)物理第十三章第一節(jié)的內(nèi)容——“分子熱運(yùn)動(dòng)”的過(guò)程中，需要帶領(lǐng)學(xué)生由宏觀的物體運(yùn)動(dòng)進(jìn)入微觀的分子世界。分子的概念本身就比較抽象，這對(duì)于習(xí)慣形象思維的初中學(xué)生而言是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，在抽象的分子概念的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步研究物體的內(nèi)能，則是抽象基礎(chǔ)上的抽象，學(xué)生當(dāng)然會(huì)遇到困難。克服這個(gè)困難的辦法，就是將學(xué)生看不到的分子世界用形象的方法或宏觀的表征體現(xiàn)出來(lái)，而信息技術(shù)就能夠從中發(fā)揮著不可替代的作用。教師可借助信息技術(shù)形象地展現(xiàn)“呆板的固體分子”“靈活的液體分子”“散漫的氣體分子”，學(xué)生在對(duì)思維對(duì)象進(jìn)行形象化的過(guò)程中，能夠更加清晰具體地建構(gòu)物質(zhì)的微觀熱運(yùn)動(dòng)模型。

二、借信息技術(shù)之力，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)策略

《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)建議具有這樣的表述：“嘗試用力的傳感器探究影響浮力大小的因素或杠桿的平衡條件。”

“能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化”是初中物理的一個(gè)很重要的物理概念，無(wú)數(shù)宏觀現(xiàn)象的背后“暗流（能量）涌動(dòng)”，人們卻無(wú)法觀其形，辨其態(tài)，學(xué)生很難感覺(jué)到現(xiàn)象背后的“無(wú)形推手”，但借助信息技術(shù)之力就不難破解這一難題。如在講解“壓縮氣體做功內(nèi)能增加”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的空氣壓縮引火儀實(shí)驗(yàn)常常令老師有點(diǎn)心悸，拍下活塞時(shí)既需要用力，又需要快速，否則硝化棉不能劇烈燃燒，如果沒(méi)有“硝化棉燃燒”這一現(xiàn)象，就無(wú)法倒推出“筒內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能增大”這一關(guān)鍵結(jié)論。然而硝化棉燃燒僅是短暫瞬間，學(xué)生很難捕捉到這一閃即逝的光芒，難免會(huì)意猶未盡，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)草草收?qǐng)觥＜词箤?shí)驗(yàn)做成功了，也容易使學(xué)生把硝化棉當(dāng)成“主角”，而忽視真正的研究對(duì)象——筒內(nèi)氣體溫度的變化。如今借助現(xiàn)代傳感技術(shù)來(lái)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不但能大大簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，降低操作難度，而且還能突出研究對(duì)象。比如把溫度傳感器置于氣筒內(nèi)，在壓縮活塞的過(guò)程中，液晶版數(shù)字展示筒內(nèi)氣體溫度會(huì)逐漸發(fā)生變化，使學(xué)生能夠直接看到“壓縮氣體時(shí)，氣體的溫度在不斷升高”的現(xiàn)象，從而總結(jié)出“做功可以改變物體的內(nèi)能”這一結(jié)論，達(dá)到教師“不言”、學(xué)生“自明”的課堂效果。

再比如傳統(tǒng)的比熱容實(shí)驗(yàn)由于受到實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)器材等因素的限制，難以向?qū)W生展示準(zhǔn)確的物理過(guò)程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。借助現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)新比熱容實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，在水和煤油中植入溫度傳感器，通過(guò)數(shù)據(jù)線采集數(shù)據(jù)并輸入計(jì)算機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、分析和圖像繪制的同時(shí)進(jìn)行，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)分析處理所需時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，能大大節(jié)省課堂時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率。

傳感器相當(dāng)于人類的“五官”，在物理實(shí)驗(yàn)中，能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚热缌Α帷⒙暋⒐廪D(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電學(xué)物理量，并能放大、傳輸、儲(chǔ)存、顯示信息或做出必要的控制輸出，極大地提高了物理實(shí)驗(yàn)的成功率和可視性。信息技術(shù)將采集手段由手動(dòng)測(cè)量轉(zhuǎn)為傳感器測(cè)量，利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，節(jié)約課堂教學(xué)時(shí)間，使學(xué)生有更充裕的時(shí)間探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，讓學(xué)生由感性認(rèn)知階段迅速進(jìn)入理性認(rèn)知階段，為高效課堂助力，彰顯物理學(xué)科重視信息技術(shù)運(yùn)用的特點(diǎn)。傳感器進(jìn)入中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，不僅能成為信息技術(shù)與物理課程整合、促進(jìn)教育手段現(xiàn)代化的一個(gè)新的突破口，還對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)、提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用。

三、借信息技術(shù)之力，優(yōu)化課堂活動(dòng)多樣性實(shí)施策略

《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中的課程理念提倡多元化的教學(xué)方法，在教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象和教學(xué)資源靈活選擇教學(xué)方法，合理運(yùn)用信息技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，課堂教學(xué)隨著信息技術(shù)的進(jìn)步正悄然發(fā)生改變，特別是近些年來(lái)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在20 世紀(jì)90年代之前的課堂教學(xué)中，教學(xué)硬件只有黑板、粉筆和教材，并不具備智慧信息化教學(xué)工具，而當(dāng)時(shí)的“軟件”則是聲音和文字，教師的講與學(xué)生的聽(tīng)、記構(gòu)成了課堂的教與學(xué)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，電腦、PPT 課件已經(jīng)成為教師課堂教學(xué)的基礎(chǔ)工具。它們將文字、圖片、聲音、動(dòng)畫、視頻等多種方式相結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生視、聽(tīng)等多種感官，增強(qiáng)了課堂的趣味性，有利于課堂教學(xué)的有效進(jìn)行。借助信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)，一方面，教師言傳口授和粉筆書寫的時(shí)間明顯縮減，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低；另一方面，課堂教學(xué)的信息容量明顯增加，教師可以在同一時(shí)間向?qū)W生傳遞更多的知識(shí)。如今的教室里更是充滿了新媒體，比如觸屏式智慧黑板，學(xué)生人手配以一個(gè)平板電腦，大量的教學(xué)資源及教學(xué)軟件可以存儲(chǔ)其中，構(gòu)成了龐大的知識(shí)體系和豐富的學(xué)習(xí)渠道，形成了智慧課堂。智慧課堂通過(guò)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)、智能終端、互動(dòng)電子白板、實(shí)物展臺(tái)等硬軟件資源進(jìn)行整合，形成一種智能化的教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式。在逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方法、學(xué)生學(xué)習(xí)方法、教師教學(xué)方法、教師和學(xué)生互動(dòng)方法改革的過(guò)程中，智慧課堂能為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的學(xué)習(xí)環(huán)境和強(qiáng)大的學(xué)習(xí)工具，學(xué)生在課堂中的主體地位比以往任何時(shí)候都更加凸顯。

“猜想與假設(shè)”是初中物理教學(xué)中科學(xué)探究活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分。在傳統(tǒng)課堂中，考慮到時(shí)間因素，教師只能挑選一兩個(gè)學(xué)生讓他們表達(dá)自己的猜想與假設(shè)，絕大多數(shù)學(xué)生都沒(méi)有機(jī)會(huì)表達(dá)自己的想法，久而久之，就會(huì)打擊學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)題與思考問(wèn)題的激情，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生科學(xué)思維創(chuàng)新能力的發(fā)展。信息技術(shù)支持下的智慧課堂，給每一位學(xué)生提供了表達(dá)自己想法的機(jī)會(huì)和渠道，學(xué)生可借助手中的平板，各抒己見(jiàn)，通過(guò)無(wú)形的網(wǎng)絡(luò)將自己的想法呈現(xiàn)在觸屏式智慧黑板上，教師也可以第一時(shí)間捕捉到學(xué)生的奇思妙想，及時(shí)給予肯定或糾正，使師生之間的溝通交流更加便捷有效。

演示實(shí)驗(yàn)經(jīng)常通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境和引入新課來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但在課堂教學(xué)中，教師的演示操作細(xì)節(jié)或現(xiàn)象往往只有前排的學(xué)生能夠觀察到，后排的學(xué)生基本看不清楚，而利用智慧課堂教學(xué)設(shè)備的實(shí)物展臺(tái)或者手機(jī)投屏等功能則能夠輕松解決這一難題。在分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過(guò)手中的平板電腦及時(shí)拍照，了解各組的實(shí)驗(yàn)情況，并且學(xué)生之間也能相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。每一位學(xué)生都想在課堂中展示自己優(yōu)秀的一面，因此教師可以借助對(duì)比分析的方式激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，督促學(xué)生積極踴躍地投入課堂學(xué)習(xí)中。

新媒體技術(shù)支持下的課堂互動(dòng)平臺(tái)還有提問(wèn)、搶答、點(diǎn)名等功能，能夠使教學(xué)氣氛更加活躍，極大地提升學(xué)生的參與度，使課堂上教師與學(xué)生的互動(dòng)及學(xué)生之間的互動(dòng)更加頻繁、高效。

四、借信息技術(shù)之力，優(yōu)化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)策略

《新課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：“堅(jiān)持核心素養(yǎng)導(dǎo)向，注重以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，構(gòu)建目標(biāo)明確、主體多元、方式多樣和功能全面的物理課程評(píng)價(jià)體系。”因此，教師應(yīng)注重課堂評(píng)價(jià)，以過(guò)程性評(píng)價(jià)為主，把握課堂評(píng)價(jià)的關(guān)鍵要素，重視評(píng)價(jià)目標(biāo)的確立、評(píng)價(jià)內(nèi)容的選擇和評(píng)價(jià)指標(biāo)的制定，對(duì)學(xué)生的探究能力、科學(xué)態(tài)度等方面進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，并提高評(píng)價(jià)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

在缺乏新媒體信息技術(shù)支持的傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師僅能憑借個(gè)人觀察及經(jīng)驗(yàn)去判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果，并重新設(shè)計(jì)教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象，難免會(huì)顧此失彼，缺乏科學(xué)依據(jù)，單憑經(jīng)驗(yàn)教學(xué)難以做到精準(zhǔn)施教。智慧課堂主要基于課堂數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)來(lái)源于學(xué)生測(cè)評(píng)、學(xué)習(xí)作業(yè)和課堂反饋等各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。教師可利用數(shù)據(jù)分析與決策工具或柱狀圖、餅狀圖等直觀地呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，甚至精確定位到哪些學(xué)生的哪些知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，使學(xué)生的個(gè)性化特征得以呈現(xiàn)。教師能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的第一手資料，以學(xué)定教，因材施教，精準(zhǔn)教學(xué)，以免造成教學(xué)時(shí)間、教學(xué)資源的浪費(fèi)。

作業(yè)練習(xí)、考試是課堂教學(xué)效果評(píng)估和評(píng)價(jià)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，但機(jī)械性地批改試卷和作業(yè)，對(duì)教師來(lái)說(shuō)不僅是乏味、沒(méi)有創(chuàng)造性的工作，而且還需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。從作業(yè)布置、發(fā)放、回收、批改、整理、分析、評(píng)價(jià)反饋，到最終分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且評(píng)價(jià)效果也不盡如人意。在智慧課堂教學(xué)中，教師利用碎片化時(shí)間即可進(jìn)行選擇題的自動(dòng)批改和非選擇題的快速批改，極大地縮短了作業(yè)批改時(shí)長(zhǎng)，提高了教學(xué)效率。同時(shí)，根據(jù)不同學(xué)生的評(píng)價(jià)反饋，教師可進(jìn)行個(gè)性化作業(yè)布置，讓不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生都能學(xué)有所得，共同發(fā)展進(jìn)步。

信息技術(shù)支持下的智慧課堂對(duì)學(xué)習(xí)主體的評(píng)價(jià)除了上述內(nèi)容之外，還增加了對(duì)學(xué)生問(wèn)題分析能力、探究能力、創(chuàng)造能力、合作能力及自主學(xué)習(xí)能力等的多維度跟蹤評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的多元綜合評(píng)價(jià)。教師可根據(jù)學(xué)生個(gè)人的在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、在線互動(dòng)情況、答題情況等，結(jié)合線上平臺(tái)留下的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，教師還可依據(jù)小組成員的活動(dòng)參與度、小組成員的自我評(píng)價(jià)等進(jìn)行小組合作能力的評(píng)價(jià)，通過(guò)提問(wèn)、反饋、團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)、作業(yè)的完成情況來(lái)對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力及分析和解決問(wèn)題的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，教師也可在長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)數(shù)據(jù)跟蹤中分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中反映出的情感、態(tài)度、策略等過(guò)程性表現(xiàn)，并給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。

教師作為課堂的組織者和引導(dǎo)者，必須與時(shí)俱進(jìn)，掌握一定的信息技術(shù)，更新教學(xué)觀念，借助信息技術(shù)，努力探尋現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的有機(jī)融合路徑，最大限度地提高現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的積極作用，創(chuàng)新教學(xué)策略，構(gòu)建高效化、智能化的課堂教學(xué)模式。