基于數字教材的初中物理課堂教學變革實踐研究

孫秀杰

關鍵詞：數字教材教育信息化初中物理課堂變革

2018 年4 月13 日，教育部發布了《教育信息化2.0行動計劃》，計劃要實施數字資源服務普及行動，完善數字教育資源公共服務體系。同年4 月16 日發布了《中小學數字校園建設規范（試行）》，其中明確要求學生要能利用媒體終端進行隨時隨地的學習、交流和分享，能利用信息技術開展自主學習、合作學習與探究學習。數字教材是以傳統紙質教材為藍本，針對信息化環境中教與學的新需求，利用互聯網、數字媒體、大數據等技術，融教材、數字資源、學科工具、應用數據于一體的立體化教材。數字教材是信息時代教育的基礎性資源，將數字教材應用于課堂教學是推動課堂教學與信息技術走向深度創新融合的途徑。

一、問題的提出

傳統的初中物理課堂教學存在以下問題：概念教學因內容抽象概括性強，學生難以理解；實驗教學受到時間、空間和現實設備數量的限制，學生動手操作機會少，學生難以充分掌握實驗操作方法， 經歷實驗探究過程。在教育信息化2.0 時代，如何利用數字教材破解線上和線下概念教學、實驗教學的難題，促進課堂教學的變革和學生學習方式的變革，提高學生的信息素養和學習興趣，是廣大教師面臨的現實問題。

二、基于數字教材的課堂教學變革實踐研究

本文以初中物理《磁生電》的新授課為例，基于數字教材資源對磁生電現象及生活中的應用進行講解，開展課堂教學變革實踐研究。

（一）構建數字教材的網絡化教師備課和課堂預習

1.課前預判學生困難，理清教師備課和學生預習思路（1）前置任務，查找存在問題教師課前布置微課視頻和利用數字教材平臺推送網絡預習作業，并通過學生答題情況的收集和分析發現問題，使教學決策數據化，確定授課重點和課堂講解中需要解決的問題。

（2）剖析誤點，構建立體思維模型學生在本節課比較不容易理解的是“導體在磁場中怎樣運動才是做切割磁感線運動”，讓學生利用數字教材資源提前觀看磁體周圍磁感線分布，提前構建立體思維模型。

2.課中個性化教學，活用數字教材利用數字教材的NOBOOK 虛擬實驗室帶領學生一起挑選實驗器材、設計實驗、模擬實驗過程，激發學生學習熱情。課堂上，教師進行問題式導向，通過視頻和圖片等數字教材由小組個性化交流、研討解答。

難點問題則借助豐富有趣的視頻音頻、動畫等數字資源組織小組展示，結合教師點撥拓展學生思維。

3.課后動手實踐性作業，鞏固學習成果課后動手實踐實驗。課后，教師為突破傳統演示實驗的不足，布置動手實踐實驗作業“巧做風力發電機”，有助于學生發現規律，鞏固課堂的學習成果。

限時在線測試，自我反思感悟。通過數字教材的限時在線測試，即時反饋學生掌握知識的情況，發現問題并解決問題。學生對課前正確率低的題目再次進行“回頭練”，對比前后答對率的數據，學生的課堂復習效果顯著提升。

（二）利用NOBOOK實驗室和視頻圖片，實現數字教材的多元交互應用

1.課前基礎預習對于課前基礎知識的復習，直接使用數字教材中的文字、圖片、磁生電探究實驗視頻，學生點擊直觀觀看。

教師利用教學平臺將數字教材向學生推送，學生即可自主預習。

2.課中重難點講解對于課堂重難點知識的學習， 教師進行改良設計，根據課堂需要，二次重組教材，在數字教材嵌入教師自助組合圖片和PPT 等教學資源， 教師利用教學軟件在不同的教學環節中恰如其分地向學生推送，使數字教材成為優化資源。

例如：在數字教材上NOBOOK實驗室學生可以自主挑選實驗器材，引導學生進行實驗設計，模擬實驗過程等，學生課前預習過后，教師課堂上教師再講解學生注意力會很集中，效果更好。可以加速學生對知識的理解，激發學生學習和表達的愿望，發展了思維，提高了能力。

3.課后鞏固復習對于課后知識鞏固的復習， 教師進行升級改造，即數字教材與生活情景相結合，教師利用教學軟件與教學平臺的雙結合，作為課后作業向學生推送，豐富學生課后復習資源。

例如：課后為鞏固教材中磁生電現象的理解，從與現代科技結合的“手搖式手電筒”和“自主發電式的充電鞋墊”通過數字教材上“動圈式話筒”的動畫講解視頻，可以讓學生由抽象變為直觀，理解應用問題，突破難點。

教師巧妙以數字教材多元交互為載體，展現物理智慧課堂，不僅使物理課堂更具個性化的魅力，而且促進了學生物理學科核心素養的培養。

（三）培養實驗技能，善用數字教材與物理實驗新探索

物理學是一門以實驗為基礎的學科，把物理的疑難問題利用數字教材與創新物理實驗有機結合來解決，學生既透過數字教材產生表象的認知，再通過動手實驗、自主探索和合作交流的學習方式，不僅學習技能得到提升，而且利于學生在頭腦中形成深層概念。

1.課前實驗觀課與檢測課前，教師根據前面磁現象的基礎知識，將數字資源中的演示實驗、探究實驗剪輯成微課，讓學生進行觀課。不僅提升學生對數字教材的分析、整理能力，而且讓學生在自我評價中學會提出問題。

2.課中小組實驗展演課堂上，教師通過數字教材與實驗展演相結合，設計了課堂小組實驗展演環節。學生親自動手操作，從旁觀者和聽眾變成了參與者，促使其產生強烈的探索欲望，不僅使課堂變得直觀生動，激發學生學習物理的興趣，而且通過實驗展演有利于培養學生的實驗歸納、總結能力。

例如：學生對于導體在磁場中做切割磁感線運動時利用實驗視頻和課后習題中動圈式話筒的視頻講解，學生更容易理解。通過數字教材和實驗展演的有機融合，更能激起學生自主學習的愿望，使課堂更立體生動。

3.課后動手實踐實驗為進一步鞏固課堂實驗成果，教師設計布置課后動手的實踐實驗作業。

從廢舊電動玩具中取出直流電動機，在原來接電池處接一只額定電壓為1.2 伏的小燈泡，快速扭轉電動機軸，小燈泡會發光。如果在電動機軸上裝一個小風扇，將風扇迎風放置，風扇會帶動電機轉動，小燈泡發光，這就成為一個風力發電機了。

對照傳統的物理作業， 它不僅能培養學生實驗探究、總結與評價等學習技能，還能通過對問題全過程的參與與自我嘗試，增強學好物理的信心，從而有利于培養獨立思考的品質和探索精神，真正領悟到“物理來源于生活，又應用于生活”。

三、實踐研究效果分析傳統教學中， 學生通過閱讀紙質材料預習實驗，對于操作煩瑣的實驗，很難真正理解。本節課利用數字教材進行課前檢測診斷， 教師備課更有針對性。利用NOBOOK 虛擬實驗室支持學生對實驗進行預習和復習，教師課堂講解、示范操作時將仿真實驗與演示實驗結合，增強了學生學習的積極性，降低了學生學習難度，更好地滿足了學生的操作需求， 幫助學生理解實驗原理，提高實驗效率。學生的學習方式的多樣化，提高了學生的學習效果。同時，教師在備課時必須更新教學理念，進行精細備課，創設有意義的情境，重視過程性評價，探究教育教學規律，這些都可以促使教師的個人成長得到提升。

四、實踐研究中存在的問題

（一）目前數字教材版本多樣，教材資源不均衡。人教版物理數字教材資源比較多，實用性強。而滬科版物理數字教材資源匱乏，互動功能也比較差。使用數字教材時教師根據需要往往會選擇資源比較豐富的人教版物理教材，但是教材內容和滬科版匹配度不高，打擊了教師使用的積極性。

（二）數字資源更新不及時，影響教師的使用體驗和學生的學習興趣。教師使用時更傾向于選擇時效性強的資源， 更能吸引學生的注意力和激發學生的學習興趣。而現有的數字資源往往比較陳舊，更新迭代慢。

（三）家長擔心過多使用電子產品影響學生身心健康。學生在享受信息化教學帶來直觀、互動、高效的同時，也受到這些多媒體教學設備對視力健康的影響。在青少年近視問題越發嚴重且呈現低齡化的形勢下，家長更加注意呵護孩子的眼睛，因此對基于數字教材的學習方式產生了擔憂。

基于數字教材的初中物理課堂教學變革推動了教學的發展，促進了學生的學習能力，強化了學生的主體地位，數字教材的使用效果普遍接受良好。但是，數字教材作為一種新形態，其應用尚未成熟，面對問題和挑戰，我們應該積極面對，加強對基于數字教材的物理課堂教學變革的探索，在實踐研究中尋找解決方案。