王寬：“技術(shù)流”教師“玩轉(zhuǎn)”物理課堂

朱怡穎

教育發(fā)生在當(dāng)下，但始終面向未來(lái)。教師以何種觀念看待、理解和應(yīng)用技術(shù)，決定了技術(shù)融入教育教學(xué)所能實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。走進(jìn)北京市第五十中學(xué)高中物理教師王寬的課堂，你會(huì)被充滿(mǎn)科技感的元素包圍：時(shí)下熱門(mén)的Switch游戲、價(jià)值不菲的數(shù)碼設(shè)備、操作復(fù)雜的手機(jī)軟件……九年的教學(xué)生涯，王寬始終懷抱著對(duì)物理的熱忱，用游戲點(diǎn)綴課堂、將技術(shù)融入教學(xué)，朝著打造“最有意思”的創(chuàng)意課堂的理想不斷邁進(jìn)。

當(dāng)游戲邂逅物理

課堂上，王寬正在講解物理學(xué)中經(jīng)典的“小船過(guò)河”問(wèn)題。“想要小船以最短時(shí)間渡河，無(wú)論水流速度多少，船頭要始終垂直于河岸行駛；想要小船以最短距離渡河，船就要以與河岸呈一個(gè)夾角的方向行駛，形成一個(gè)垂直指向河岸對(duì)面的軌跡。”正當(dāng)學(xué)生因抽象的知識(shí)感到困惑時(shí)，王寬變戲法般地掏出了一臺(tái)Switch游戲機(jī)，打開(kāi)了《塞爾達(dá)傳說(shuō)：曠野之息》游戲，連接到黑板前的顯示屏，當(dāng)場(chǎng)“玩”了起來(lái)。學(xué)生們頓時(shí)來(lái)了精神，目不轉(zhuǎn)睛地盯著老師操作——原來(lái)，王寬是借由游戲主人公林克過(guò)河的關(guān)卡，講解“小船過(guò)河”的問(wèn)題。作為一名游戲愛(ài)好者，王寬在玩游戲的過(guò)程中處處體現(xiàn)著物理教師的職業(yè)敏感度。“這款游戲的物理引擎設(shè)計(jì)得很真實(shí)，有許多精妙且符合邏輯的物理連鎖，游戲中的結(jié)果很多都和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論完美契合。”在《塞爾達(dá)傳說(shuō)：曠野之息》的“海拉魯世界”遨游時(shí)，主人公林克無(wú)數(shù)次面對(duì)湍急的河流，這成了王寬的靈感來(lái)源。早在2018年，他便錄制了一期“用塞爾達(dá)講物理”的視頻發(fā)布到了網(wǎng)上，引起眾多網(wǎng)友互動(dòng)，很多人驚詫于原來(lái)物理真的可以“邊玩邊學(xué)”。網(wǎng)友的好評(píng)，讓王寬信心大增，也萌生了將這種教學(xué)方式真正引入課堂的想法。

線(xiàn)下課恢復(fù)以后，王寬就馬不停蹄地開(kāi)始了他的首次嘗試：用模擬飛行游戲《X-Plane》講解“分速度”的概念。“很多學(xué)生不理解為什么要把速度‘分解掉，實(shí)際上飛機(jī)的儀表盤(pán)上有一個(gè)豎直速度表，它就是一個(gè)分速度，通過(guò)它能夠快速地判斷飛機(jī)升降的快慢。”通過(guò)游戲模擬飛機(jī)飛行，可以讓學(xué)生直觀地看到豎直速度表的變化，從而更準(zhǔn)確地理解“分速度”的意義。王寬始終記得他第一次在課堂上打開(kāi)游戲界面進(jìn)行演示時(shí)的場(chǎng)景：“‘分速度的概念比較難理解，一些學(xué)生聽(tīng)得云里霧里，甚至在‘開(kāi)小差。而當(dāng)我打開(kāi)游戲的時(shí)候，學(xué)生驚訝之余，注意力也全被拉回到課堂上，每個(gè)人都全神貫注地看著屏幕，實(shí)現(xiàn)了良好的教學(xué)效果。”對(duì)于王寬來(lái)講，游戲帶來(lái)的不僅是酣暢淋漓的刺激體驗(yàn)，還有在過(guò)程中時(shí)不時(shí)冒出的“火花”。在玩競(jìng)速類(lèi)游戲《GT賽車(chē)7》時(shí)，王寬靈光乍現(xiàn)，錄制了一期操作賽車(chē)過(guò)彎的視頻，在課上播放給學(xué)生。“想要讓賽車(chē)過(guò)彎花費(fèi)的時(shí)間最短，就涉及‘向心力的問(wèn)題，通過(guò)不同路線(xiàn)的演示，讓學(xué)生對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)的印象更加深刻。”

除了平日能夠接觸到的事物，王寬還將視線(xiàn)投向了太空。在講解“第一宇宙速度”的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于大部分學(xué)生都沒(méi)有親眼觀看過(guò)火箭發(fā)射，王寬便在課上利用《簡(jiǎn)單火箭》這款游戲?qū)@一過(guò)程進(jìn)行了模擬。“火箭的發(fā)射速度如果過(guò)低，哪怕升到太空中，也會(huì)墜落；只有達(dá)到了第一宇宙速度，才能確保將衛(wèi)星運(yùn)送到軌道上并圍繞星球做圓周運(yùn)動(dòng)。”此外，數(shù)碼設(shè)備上模擬真實(shí)太空的App也成了王寬為學(xué)生講解天體運(yùn)動(dòng)、樹(shù)立正確宇宙觀的工具。通過(guò)這樣的形式，學(xué)生們不僅掌握了相關(guān)的物理知識(shí)，同時(shí)也對(duì)航空航天產(chǎn)生了興趣。“很多學(xué)生下課后拉著我問(wèn)東問(wèn)西，有些學(xué)生還立志投身航天領(lǐng)域，為我國(guó)的航天事業(yè)做貢獻(xiàn)。”王寬言語(yǔ)間充滿(mǎn)自豪。

于王寬而言，將游戲引入課堂的無(wú)心之舉，收獲了很多意外之喜。這一點(diǎn)在學(xué)生的成績(jī)上體現(xiàn)得較為明顯：“從‘小船過(guò)河這個(gè)模型來(lái)看，學(xué)生們解題正確率較之沒(méi)有使用游戲教學(xué)的往屆學(xué)生有了一定程度的提高，對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解更為透徹。”一些已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生和王寬聊起課堂上的情景時(shí)，仍感到記憶猶新。王寬認(rèn)為，這種“水過(guò)留痕”的方式于教學(xué)更有意義。“對(duì)于高三的學(xué)生來(lái)說(shuō)，高效率的課堂十分關(guān)鍵。占用幾分鐘的時(shí)間用游戲進(jìn)行演示，也許比干巴巴的講授效果更好。”

“技術(shù)派”的花樣教學(xué)

基于對(duì)物理的熱愛(ài)，王寬報(bào)考了首都師范大學(xué)的物理專(zhuān)業(yè)；但真正讓王寬燃起內(nèi)心的火焰，決定從事物理教育的，是物理特級(jí)教師彭夢(mèng)華的引領(lǐng)。“彭老師自制了各種各樣有意思的教具，把枯燥的課本內(nèi)容講得活靈活現(xiàn)，學(xué)生既掌握了物理知識(shí)，又生發(fā)出對(duì)這個(gè)學(xué)科本身的興趣。”在聽(tīng)過(guò)彭夢(mèng)華的課之后，王寬便堅(jiān)定了從事物理教學(xué)的想法。作為“技術(shù)流”的他，亦將高科技融入日常教學(xué)，打造了數(shù)字化的現(xiàn)代物理課堂。

磁場(chǎng)，是看不見(jiàn)摸不到的一種抽象物質(zhì)。那么，如何讓學(xué)生更加深入地理解磁場(chǎng)的概念呢？王寬想到了自己擅長(zhǎng)的AR技術(shù)。利用3D軟件，他制作了一些磁場(chǎng)模型并投射到教室中，學(xué)生可以從大屏幕直接觀察到各種各樣被具象化的磁場(chǎng)和發(fā)電機(jī)模型。“原來(lái)磁場(chǎng)真的存在，而且就在我們身邊！”很多學(xué)生向王寬表達(dá)著他們的興奮。慢慢地，在數(shù)碼設(shè)備上搜尋可用于教學(xué)的軟件，成了王寬的業(yè)余“消遣”。在講解小車(chē)速度問(wèn)題時(shí)，傳統(tǒng)的方式是使用“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”穿過(guò)紙帶來(lái)記錄數(shù)據(jù)，王寬認(rèn)為，這種實(shí)驗(yàn)方法有一定的局限性，于是在平板電腦上找到了一款可以錄下任何運(yùn)動(dòng)過(guò)程并分析的軟件。借助這個(gè)軟件，王寬組織學(xué)生進(jìn)行了一次小車(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親自操作設(shè)備來(lái)抓取小車(chē)在每一幀的位置，從而獲取整個(gè)碰撞過(guò)程的所有數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。

高科技的教學(xué)形式，既克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足之處，又激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望，很多學(xué)生對(duì)物理的興趣也在王寬的“科技&游戲課堂”中得到了萌生和發(fā)展。“Phyphox（手機(jī)物理實(shí)驗(yàn)）”就是被王寬“帶火”的一個(gè)軟件。曾經(jīng)有學(xué)生在外出游學(xué)之際突發(fā)奇想，利用這個(gè)軟件測(cè)量高鐵的加速度，回來(lái)之后向王寬反饋數(shù)據(jù)。“很多下載了這個(gè)軟件的學(xué)生會(huì)用它研究身邊的事物，將物理從課堂延伸到生活中，學(xué)以致用，鍛煉了發(fā)散性思維，這對(duì)我來(lái)說(shuō)就是最好的反饋。”

想要擁有更加真實(shí)的課堂體驗(yàn)，往往需要更加高端的硬件。為此，王寬經(jīng)常“斥巨資”添加一些設(shè)備：比如，在學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)時(shí)，由于溫度的小幅變化難以觀測(cè)，王寬便購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)熱成像儀，讓學(xué)生能夠直接從物質(zhì)顏色的改變得出溫度變化的結(jié)論；在講授水波的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了捕捉到肉眼難以觀察的水波移動(dòng)軌跡，王寬租了一臺(tái)能夠每秒拍攝1000幀的超慢速攝像機(jī)，從多角度將其拍攝成視頻展示給學(xué)生。雖然這些高科技設(shè)備的成本較高，但王寬卻樂(lè)此不疲：“能讓學(xué)生感受物理的真實(shí)，體會(huì)物理的魅力，就是‘低投入高收益的事情。”

如今，在王寬的物理課堂上，面對(duì)隨時(shí)出現(xiàn)在老師手中的手機(jī)、游戲機(jī)，學(xué)生們?cè)缫选安懖惑@”。講臺(tái)上，一名同學(xué)作為“模特”在“T臺(tái)”上“走秀”，一旁，作為“觀眾”的王寬拿著手機(jī)猛拍——事實(shí)上，王寬在用App記錄該學(xué)生走動(dòng)的過(guò)程并生成視頻，以此引導(dǎo)學(xué)生思考并直觀地建立起“v-t圖像”的概念。“當(dāng)今時(shí)代飛速發(fā)展，將技術(shù)滲透進(jìn)課堂是大勢(shì)所趨，尤其對(duì)于新生代的孩子來(lái)說(shuō)，對(duì)這樣的教學(xué)形式的接受程度很高。”

從生活中來(lái)，到生活中去

在許多人心里，和教育相關(guān)的領(lǐng)域一旦涉及游戲，必然會(huì)“拉響警報(bào)”。那么，手機(jī)、游戲機(jī)，這些被部分家長(zhǎng)視為“洪水猛獸”的數(shù)碼產(chǎn)品出現(xiàn)在課堂上，是否會(huì)受到外界的質(zhì)疑和阻礙？王寬給出了否定的答案：“作為一名物理老師，我會(huì)經(jīng)常將自己生活中的例子用到課堂上，而游戲恰巧是我生活的一部分。無(wú)論是游戲還是數(shù)碼設(shè)備，都只是課堂的輔助和補(bǔ)充，最終是為教學(xué)服務(wù)。”于王寬而言，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的推導(dǎo)過(guò)程，最后用游戲?qū)Y(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，是每堂課的一個(gè)小小的驚喜和升華，是他一直以來(lái)對(duì)高效課堂的探索和堅(jiān)持。

在游戲的選擇上，一些不適合放在正式課堂中的素材，會(huì)被王寬以簡(jiǎn)單易懂的科普視頻形式搬運(yùn)到網(wǎng)絡(luò)上，讓更多的人能夠在輕松的氛圍中學(xué)習(xí)物理知識(shí)。比如，在“動(dòng)森世界”里建立坐標(biāo)，講解“路程”和“位移”的區(qū)別；用流體力學(xué)研究《植物大戰(zhàn)僵尸》中豌豆射手的射速；在玩體感釣魚(yú)游戲時(shí)加入牛頓定律……很多看過(guò)王寬科普視頻的成年人回憶起了中學(xué)物理知識(shí)并發(fā)出感嘆：原來(lái)覺(jué)得困難的知識(shí)點(diǎn)，竟然可以通過(guò)這樣簡(jiǎn)單的方式學(xué)到！能獲得一眾網(wǎng)友喜愛(ài)、擁有數(shù)十萬(wàn)粉絲，這令王寬始料未及：“一開(kāi)始就是想讓大家隨便看看‘圖個(gè)樂(lè)，沒(méi)想到受到了很多關(guān)注。之后我會(huì)加入一些更加有意思的內(nèi)容，讓越來(lái)越多的人愛(ài)上物理。”

紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。在王寬看來(lái)，物理是一門(mén)需要真正動(dòng)手去“做”的學(xué)科。一次，王寬在游樂(lè)場(chǎng)看到了一個(gè)游樂(lè)項(xiàng)目：從上部放入小球，小球經(jīng)過(guò)釘板滾落到規(guī)定位置即為勝利。自認(rèn)為熟稔掌握“高爾頓釘板”相關(guān)物理知識(shí)的王寬，信心滿(mǎn)滿(mǎn)地上前嘗試，卻慘遭“滑鐵盧”，一次也沒(méi)有成功。懷揣著“打破砂鍋”的執(zhí)念，王寬回去之后就用游戲引擎模擬了游樂(lè)場(chǎng)的釘板。經(jīng)過(guò)多次嘗試，王寬破解了個(gè)中緣由：“書(shū)中的釘板是一個(gè)無(wú)邊界的理想狀態(tài)，概率呈正態(tài)分布；而游樂(lè)園的釘板是有邊界的，概率會(huì)變?yōu)橹笖?shù)正態(tài)分布。”這件事不僅讓王寬的知識(shí)面得以拓展，也讓他深刻體會(huì)到了物理的魅力：“書(shū)中的很多結(jié)論都建立在理想模型的基礎(chǔ)之上，而物理更多地源于實(shí)際生活，需要在實(shí)踐中不斷積累學(xué)問(wèn)和經(jīng)驗(yàn)。”

物理與生活的關(guān)系遠(yuǎn)不止于此。在王寬眼中，物理有“簡(jiǎn)潔而實(shí)用”的美。“牛頓從紛繁的世界中總結(jié)出了三條定律，看似簡(jiǎn)單的表述，卻囊括了宏觀世界中所有運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，令人震撼。”因此，學(xué)習(xí)物理，并非只是簡(jiǎn)單地為升學(xué)服務(wù)，更多的是用物理的眼光去感知世界、了解世界，這才是物理真正的精髓所在。“小到通過(guò)物理學(xué)原理識(shí)破一些簡(jiǎn)單的騙局，大到物理領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造對(duì)世界產(chǎn)生改變，物理就像一雙無(wú)形的手，幫助和推動(dòng)著每個(gè)人更好地生活。”在市級(jí)和區(qū)級(jí)的公開(kāi)課上，王寬針對(duì)技術(shù)應(yīng)用于課堂的教學(xué)方式進(jìn)行過(guò)多次分享和交流，很多教師深受啟發(fā)，借鑒這類(lèi)方式的同時(shí)也提供了不少寶貴建議。“無(wú)論是游戲還是其他教具，無(wú)論是技術(shù)還是各種實(shí)驗(yàn)，每名教師都有自己獨(dú)特的教學(xué)方式，但最終都應(yīng)在讓課堂變得更加有趣生動(dòng)、讓學(xué)生把知識(shí)消化得更好的目標(biāo)上殊途同歸。”

“對(duì)了！《超級(jí)馬力歐》游戲中馬力歐的彈跳力問(wèn)題可以變成一道考題！”采訪(fǎng)即將結(jié)束之際，王寬又迸發(fā)了源源不斷的靈感，亢奮的語(yǔ)氣中難掩激動(dòng)。