多模態(tài)技術(shù)支持下的高中物理探究教學(xué)探索

林碧藝

【摘要】科學(xué)技術(shù)為教育改革的深入進行提供了重要的幫助，通過立足多模態(tài)技術(shù)來實施高中物理探究教學(xué)，有助于優(yōu)化學(xué)生物理學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中獲得核心素養(yǎng)上的成長.本文以力學(xué)教學(xué)為例，對如何在高中物理教學(xué)綜合運用多模態(tài)技術(shù)來實現(xiàn)探究式教學(xué)，以期為學(xué)生的物理核心素養(yǎng)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力.

【關(guān)鍵詞】高中物理；探究教學(xué)；多模態(tài)技術(shù)

在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中，明確指出教師應(yīng)積極探索信息技術(shù)與物理教學(xué)的深入融合，利用已有數(shù)學(xué)媒體來開發(fā)適合物理教學(xué)的教學(xué)手段，促進物理教學(xué)的有效改革，因此在高中物理教學(xué)中，加強對信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為教師實施教學(xué)活動的一種重要方式.而在實際的教學(xué)中，存在教師使用的信息技術(shù)手段比較單一、對信息化教學(xué)資源開發(fā)不到位等情況，導(dǎo)致信息技術(shù)對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)支撐作用無法充分體現(xiàn)出來.因此教師有必要形成更加開放的教育思想，探索不同信息技術(shù)的使用價值，為學(xué)生創(chuàng)造探究學(xué)習(xí)環(huán)境，從而改善高中物理教學(xué)的質(zhì)量.

1 創(chuàng)設(shè)生活情境，激活問題意識

物理知識具有一定的抽象性，這是影響學(xué)生展開深度探究的一個重要因素.因此在教學(xué)中，教師可以借助各種信息技術(shù)手段來創(chuàng)設(shè)情境，借助具有啟發(fā)性和趣味性的情境來激活學(xué)生的探索興趣，讓學(xué)生帶著好奇心參與到學(xué)習(xí)中，提升學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果.教師創(chuàng)設(shè)的情境要真正起到促進學(xué)生學(xué)習(xí)的作用，避免單純?yōu)榱藢W(xué)生的興趣而創(chuàng)設(shè)情境.

例如 在“摩擦力”的教學(xué)中，教師使用多媒體來創(chuàng)設(shè)情境.首先向?qū)W生展示畫面，一個人首先走過一段路面，沒有發(fā)生任何事情，之后這個地方下雪了，同一個人再次走過這段路面，卻出現(xiàn)了滑倒的情況.在學(xué)生了解了畫面中的內(nèi)容之后，教師再向?qū)W生提出問題：為什么這個人第二次會滑倒？學(xué)生在初中時期已經(jīng)學(xué)習(xí)了摩擦力的相關(guān)知識，可以很快地想到這個概念.接下來，教師使用多媒體向?qū)W生展示更多類似的場景，包括冰壺運動、火車急剎車等，用更多的生活場景來喚醒學(xué)生的回憶、促進學(xué)生的思考.最后，教師再從這些情境出發(fā)，向?qū)W生提出接下來要探索的問題：在什么時候滑動摩擦力才會出現(xiàn)？為什么人們在不同情況下受到的摩擦力不同？讓學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)方向.

如此，借助情境創(chuàng)設(shè)的方式，可以讓學(xué)生更快地進入到探究狀態(tài)中來，從而提升教學(xué)的效果.因此教師要重視情境創(chuàng)設(shè)手段的使用，靈活地使用信息技術(shù)來創(chuàng)設(shè)情境，為學(xué)生創(chuàng)造貼近生活的學(xué)習(xí)環(huán)境.在情境創(chuàng)設(shè)過程中，教師要注重師生之間的交流互動，讓學(xué)生產(chǎn)生深入的思考，充分發(fā)揮出情境的作用.

2 運用多元技術(shù)，促進深度探究

在多模態(tài)技術(shù)的支持下，學(xué)生的科學(xué)探究方式也變得更加多樣化、便利化，更好地實現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng).在引導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)探究的過程中，教師可以從以下角度來使用信息技術(shù).

2.1 圖象分析

在引導(dǎo)學(xué)生探索物理規(guī)律的過程中，經(jīng)常會用到圖象分析的方式，讓學(xué)生在數(shù)學(xué)知識的運用中完成對物理現(xiàn)象的歸納總結(jié).在信息科技的幫助下，學(xué)生可以快速地制作出動態(tài)表示的圖象，從而在節(jié)省課堂時間的同時提升學(xué)生對圖象信息的敏感度，讓學(xué)生更好地理解物理規(guī)律，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

例如 在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生使用phyphox這一軟件來探索向心加速度和角速度之間的關(guān)系.借助這一軟件的使用，可以讓學(xué)生實時看到向心加速度和角速度隨著時間的變化而產(chǎn)生的變化.在轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定之后，還可以調(diào)節(jié)調(diào)速器，制作出更多的圖象.如此，通過軟件的使用，可以讓學(xué)生看到在軌道半徑一定的前提下，隨著角速度的增大，向心加速度也在不斷地增加，進一步對圖象進行分析，還可以看出向心加速度隨著角速度的變化是非線性關(guān)系.之后再操作軟件，將圖象轉(zhuǎn)化成為拋物線，可以讓學(xué)生對a和w之間的關(guān)系形成更加深刻的了解，幫助學(xué)生完成對知識的構(gòu)建，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

需要注意的，如果過度依賴信息技術(shù)圖象分析的功能，會導(dǎo)致學(xué)生的思維產(chǎn)生惰性.因此教師要注重對學(xué)生的問題驅(qū)動，鼓勵學(xué)生自主去探索可能得到什么樣的圖象、圖象中的信息有著什么樣的規(guī)律等等，讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、推理、猜想等思維活動，從而取得更好的教學(xué)效果.

2.2 信息收集

信息收集是信息技術(shù)的一大優(yōu)勢，在以往的高中物理教學(xué)中，學(xué)生存在被動學(xué)習(xí)的問題，大多都是被動接受教師提供的信息.而借助信息技術(shù)的使用，則可以增強學(xué)生在探究教學(xué)中的自主性，讓學(xué)生有機會自主來完成信息的收集，從而帶給學(xué)生更加深刻的學(xué)習(xí)體驗.

例如 在“探索宇宙的奧秘”的教學(xué)中，教師給學(xué)生布置了自主學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自主利用網(wǎng)絡(luò)展開調(diào)查，了解宇宙方面的科學(xué)探究，對自己收集到的資料進行研究，發(fā)現(xiàn)一些有效的信息.通過這一活動的展開，能夠讓學(xué)生學(xué)會利用數(shù)據(jù)、文字等方式來表述研究成果，并且使學(xué)生感受到科學(xué)探究的魅力.在學(xué)生完成了自主探究之后，教師再組織學(xué)生展開成果展示的活動，學(xué)生可以使用簡單的語言、PPT、圖象等多種方式來介紹自己的成果.如有的學(xué)生對我國古代人們研究宇宙的成果進行了總結(jié)，有的學(xué)生探索了星云假說的內(nèi)容，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)宇宙學(xué)起源于哥白尼原則和牛頓力學(xué)，感受到了所學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)等.在學(xué)生介紹成果的過程中，教師也鼓勵學(xué)生說一說自己的學(xué)習(xí)方法，介紹如何去分辨網(wǎng)絡(luò)上的信息，增強學(xué)生的思辨能力，讓學(xué)生體會到自主學(xué)習(xí)的成就感.

互聯(lián)網(wǎng)為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的環(huán)境，教師要充分利用這一優(yōu)勢，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生養(yǎng)成合理運用網(wǎng)絡(luò)的良好學(xué)習(xí)態(tài)度.

2.3 虛擬實驗

虛擬實驗是改善物理實驗教學(xué)的一種重要方式，在以往的高中物理教學(xué)中，受到時間、資源、空間等方面的限制，學(xué)生經(jīng)常無法比較好地參與到實驗探究中來.而借助虛擬實驗手段的使用，則可以將一些課堂上無法完成的實驗呈現(xiàn)在學(xué)生面前，為學(xué)生的科學(xué)探究提供良好的環(huán)境.

例如 在教學(xué)中，教師可以使用3D仿真實驗平臺來引導(dǎo)學(xué)生展開虛擬實驗.在平臺上，專門提供了力學(xué)探究板塊，提供了小球、滑塊、斜面、彈簧等多種學(xué)生在力學(xué)學(xué)習(xí)中需要探索的對象，為學(xué)生的自由實驗創(chuàng)造了良好的環(huán)境.教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用軟件上提供的物理對象來進行仿真實驗，通過修改參數(shù)、獲得數(shù)值、分析圖象等方式來獲得良好的物理探究體驗.在這個平臺上，還可以直接呈現(xiàn)出很多歷年高考的試題仿真場景，將高考題的場景呈現(xiàn)出來，從而讓教師可以引導(dǎo)學(xué)生展開更深層次的物理探究，提升學(xué)生解決物理問題的興趣.因此教師應(yīng)適當(dāng)使用仿真實驗平臺，創(chuàng)新學(xué)生的物理探索方式.

2.4 傳感工具

傳感器有著操作便捷的特點，能夠增強高中物理教學(xué)的時代性和創(chuàng)新性，讓教師更好地實現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).在高中物理教學(xué)中，教師可以立足學(xué)生科學(xué)探究的需要，引導(dǎo)學(xué)生合理地使用傳感器工具，幫助學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究的特點，也為學(xué)生的科學(xué)探究提供更多的便利.

例如 在探索“力的分解”相關(guān)知識時，教師引導(dǎo)學(xué)生使用了傳感器工具.在這個實驗中使用到了朗威DIS智能力盤這一工具.首先，將力盤打開，分別將力盤上的兩個傳感器移動到零度，讓傳感器調(diào)零.接下來，再將兩個傳感器放到三十度的刻度上，多次在兩個傳感器的下端放置不同的砝碼，并且改變傳感器的角度，記錄下力盤顯示的力的大小.如此，通過傳感器的使用，能夠讓學(xué)生以更加精準(zhǔn)且便捷的方式收集到實驗中的數(shù)據(jù)，完成對力的合成與分解知識的探索，加深學(xué)生對平行四邊形法則的理解.

總之，教師要重視起對多樣化信息技術(shù)的使用，讓學(xué)生在多模態(tài)技術(shù)的支持下完成對物理現(xiàn)象的深度探索，提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng).

3 加強交流討論，加深探究體驗

在借助信息技術(shù)來引導(dǎo)學(xué)生展開物理探究的過程中，教師要避免讓學(xué)生枯燥地去看、去操作，而是要引導(dǎo)學(xué)生之間展開充分的交流討論，讓學(xué)生之間產(chǎn)生思維的碰撞，從而讓學(xué)生獲得更加深刻的科學(xué)探究體驗，促進學(xué)生對知識的深入理解.教師在這個過程中也要發(fā)揮出自身的引導(dǎo)作用，為學(xué)生提供值得深入探索的話題，營造良好的課堂探索氛圍.

例如 在“超重與失重”的教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生使用phyphox軟件來展開科學(xué)探究，讓學(xué)生去模擬電梯加速上升或者減速下降的場景，探索人對電梯的壓力，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律.在學(xué)生完成了合作探究之后，教師再引導(dǎo)全班學(xué)生展開交流討論，讓學(xué)生說出自己的感悟.有的學(xué)生在探究中也使用了傳統(tǒng)的方法，在電子秤上做下蹲站起的動作，通過觀察電子秤的示數(shù)來獲得信息，接著再和軟件上反饋的信息進行對比，讓學(xué)生得到了更加深刻的認識.如此，通過讓學(xué)生展開充足的交流討論活動，能夠有效改變學(xué)生死記硬背結(jié)論的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓學(xué)生真正地理解知識是如何形成的，從而取得更好的教學(xué)效果.

4 引導(dǎo)歸納總結(jié)，提升學(xué)習(xí)素養(yǎng)

在引導(dǎo)學(xué)生借助信息技術(shù)的過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生良好的歸納總結(jié)能力，讓學(xué)生學(xué)會從圖象、表格、文字、視頻等信息當(dāng)中獲得自己需要的信息，使學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)獲得提升.因此在教學(xué)中，教師要從學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)需要出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生作必要的歸納總結(jié)，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的分析習(xí)慣.

在學(xué)生歸納總結(jié)信息的過程中，教師要注重增強學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，鼓勵學(xué)生說出自己得到結(jié)論的過程，包括用到了哪些分析方法、探究中遇到了哪些困難、如何優(yōu)化探究方式的等.此外教師也要注重對學(xué)生進行過程性的評價，客觀指出學(xué)生在歸納總結(jié)方面存在的不足，同時也要鼓勵學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)方式進行評價，讓學(xué)生在自評中對自己的思維方式進行優(yōu)化，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)獲得進一步的發(fā)展，挖掘?qū)W生的成長潛能.

5 結(jié)語

在高中物理教學(xué)中借助多種信息技術(shù)手段來打造探究課堂，有助于改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，加深學(xué)生對物理現(xiàn)象本質(zhì)的理解，從而促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的成長.因此教師要立足當(dāng)前信息化課堂構(gòu)建的不足，靈活地使用各種信息技術(shù)教學(xué)手段，讓學(xué)生在信息技術(shù)的支撐下展開對物理知識的深入探究，豐富學(xué)生的物理學(xué)習(xí)活動經(jīng)歷，提升教學(xué)的效果.教師應(yīng)當(dāng)正確理解信息技術(shù)使用的優(yōu)勢和局限性，協(xié)調(diào)傳統(tǒng)教學(xué)和信息化教學(xué)之間的關(guān)系，為學(xué)生創(chuàng)造更好的物理探索空間，有效培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

【課題基金：本文系2022年度廈門市第十四期中學(xué)學(xué)科帶頭人培養(yǎng)對象課題“多模態(tài)學(xué)習(xí)技術(shù)支持的高中物理探究教學(xué)策略研究”；項目編號：XMXD2022011426】

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