基于高中物理概念课的智慧课堂教学模式探究

李倩

【摘要】“互联网技术+教育”进入深度融合阶段，智慧课堂与物理学科教学实践相结合的研究越来越多，本文以高中物理概念课教学与智慧课堂技术创新融合为例，依托互联网技术和信息工具，结合认知心理学特点，探究传统教学模式向智慧教学模式转变的革新思路，为实现“互联网 +”背景下的物理智慧课堂常态化提供实施路径和教学模式。

【关键词】智慧课堂;高中物理;认知心理学

一、物理智慧课堂实施现状

物理智慧课是指从信息化视角出发，强调在信息技术的支持下，通过变革教学方式方法，将技术融入课堂教学中，构建个性化、智慧化、数字化的课堂学习环境，从而有效促进智慧能力培养的新型物理课堂。

随着信息技术的迅猛发展，国内外对智慧课堂的研究热度在逐年升高，而且研究方向呈现出从理论探索层面逐渐向实践与应用层面转变和发展的趋势。目前，国内许多学校都开展了智慧课堂项目的实验与研究，智慧课堂与物理学科教学实践相结合的研究越来越多，在此背景下，笔者积极开展了课题研究，课题项目在广州开发区外国语学校和广州西关培英中学两所学校展开，两所学校在2020年已经开展了智慧课堂项目的试点工作，规模涵盖初一、初二、高一、高二四个年级，36个教学班，近1600多名师生参与。

为了了解智慧课堂与物理学科教学相结合的教学现状，笔者设计了教师问卷和学生问卷。教师问卷设计主要从教师的基本情况，教师对智慧课堂的熟悉情况，教师使用智慧课堂进行物理教学的情况，以及教师在进行物理智慧课堂时存在的困惑和待改进问题四个方面入手。问卷对象主要是两所学校的物理教师，发出教师问卷20份，回收20份，以下为部分结果：

A.单选题：本学期您进行物理智慧课堂的频率为？

B.单选题：相较于传统课堂，您觉得智慧课堂对教学的帮助程度符合如下哪种情况？

C.多选题：您认为当前物理智慧课堂教学模式推广最需要解决的问题是？

数据显示，50%的教师每周每节课都在进行智慧课堂教学，25%的教师每周进行3次以上的物理智慧课堂教学;100%的教师认为，物理智慧课堂对教学有显著帮助，能提高课堂教学效率和学生学习兴趣，以上结果说明，大部分教师对智慧课堂教学效果的认可度比较高，也愿意在此方面进行探索和尝试。

在物理智慧课堂教学推广亟待解决的问题方面，100%的教师认为需要组织教学研讨，探讨使用方法，形成一定的教学模式;75%的教师认为需要解决设备的技术故障问题和强化培训，掌握操作要领和使用技巧;25%的教师认为教师要转变教学观念。以上数据说明，两间学校的物理教师认为，物理智慧课堂教学推广亟待解决的问题之一，是形成一定的教学模式，这也是接下来物理智慧课堂教学常态化的关键所在。

二、基于高中物理概念课的智慧课堂教学模式探究

（一）结合现状得出的结论

基于以上问题，下面通过高中物理概念课教学与智慧课堂技术创新融合为例，依托互联网技术和信息工具，探究传统教学模式向智慧教学模式转变的革新思路，为实现“互联网+”背景下的物理智慧课堂常态化提供实施路径和教学模式。

物理智慧课堂不是信息技术与物理课堂教学的简单相加，否则不能将信息技术的优势发挥出来，失去了意义。好的物理智慧课堂是将智能技术恰到好处的应用到物理课堂教学的环节中去，重构课堂结构，重塑师生课堂角色，重组课堂教育生态，将技术与教育完美结合，充分发挥技术的优势，从而达到更好的服务教育，培养更优秀的新时代人才。

目前，越来越多的研究者都致力于物理科智慧课堂教学模式的探索，但是研究成果可复制性欠佳，推广度不高，究其根本是因为教学模式的构建过程中缺少教学理念和教学理论的支撑，而“教学思想和理论是教学模式的灵魂，体现了教学活动所追求的价值取向”，是整合、统领和重构智慧课堂与物理科教学的核心与关键。

（二）对应的理论基础

认知心理学认为不同类型的知识，其教学过程和教学条件是不同的，学习过程和学习条件也是不同的，只有确定知识类型才能确定教学路径。基于此，笔者认为教学过程的确定路径如下：①关注学习知识的类型;②根据认知心理学知识和教师教学经验确定学生学习活动;③根据学生学习活动设计支撑学习活动的教师教学行为;④依据教师教学行为安排支撑教学行为的信息技术。

下面以高中物理粤教版必修1、必修2课程的概念课为案例课程，构建物理智慧课堂教学模式。“互联网+教育”背景下诞生众多在线教育平台和工具，本研究引入广州视睿电子科技有限公司研发的新型信息化教学平台作为案例平台开展研究，“希沃易课堂”为该平台配套的移动应用程序（App）（后续统称为“希沃易課堂”平台），教师和学生均可通过电脑、平板和手机等移动工具进行操作。

物理概念教学是高中物理教学中最重要内容之一。物理概念，就是对物理现象的概括。它是从个别物理现象、特定的过程和状态中抽象出的具有相同本质的物理实体。从认知心理学角度出发，从学生前科学概念的角度看，物理概念可分为三类：一是有前科学概念，并且前科学概念是正确的或基本正确的物理概念。二是有前科学概念，但前科学概念是完全错误的的物理概念。三是完全没有前科学概念的物理概念。

（三）匹配的教学模式

依据认知心理学视角对物理概念的分类，针对不同类型的物理概念特点，根据学生对物理概念的已有认知情况，在教学中采取不同的教学策略和信息技术支持模式。

1.全流程结合模式

全流程结合模式以教学流程为主线，从课前、课中到课后，融合智慧课堂环境的支持，构建出物理智慧课堂教学模式。这种教学模式的主要特点是线上-线下教学相结合，在技术的支持下，以线下教学为主的课堂教学向课前、课后延伸，打破了时间和空间的限制，在整个教学模式中，智慧课堂环境提供重要的支撑作用，各项技术功能与物理课堂教学有机融合，为教学活动开展提供了宽广的平台和全流程的辅助，提升了课堂教学效果。

全流程结合教学模式比较适合学生具有正确或基本正确的前科学概念的物理概念教学。相对而言，在此种情况下，学生构建和形成物理概念的难度相对较低，以培养学生自主学习理念为指导，此种课型设计可以学生“自主学习”为主线出发进行，但教师的引导也是十分必要的，我们可以把教师引导教学行为转化成信息技术的辅助模式出现，让学生体会“无师自通”的愉悦学习体验，既培养了学生的自主学习能力，又提升了学生的学习自信。

以高中物理粤教版必修1第三章第四节《摩擦力》为例，本课的内容是认识摩擦力，知道滑动摩擦力和静摩擦力现象，能用滑动摩擦力公式计算滑动摩擦力的大小，目的是建立滑动摩擦力和静摩擦力的观念，探究滑动摩擦力的大小与压力、接触面的粗糙程度之间的定量关系，培养学生严谨认真，实事求是的科学态度和科学探究的核心素养。通过解题深化对公式所反映的物理规律的认识，培养学生的科学思维，激发学生探究自然的内在动力。课标建议本节安排2个课时完成。

学情方面，一方面学生在生活经验中已具备摩擦力的相关概念和知识，另一方面，学生在初中已经学过滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的定性关系。

基于此，本课设计时通过“希沃易课堂”技术打造课前在线自学模式，课前，通过“希沃易课堂”教师空间向学生平板推送自学任务和自学多媒体资源，让学生先行完成比较简单和熟悉的知识部分的自我学习，初步建立滑动摩擦力和静摩擦力的观念，通过“希沃易课堂”平台推送线上检测题组，学生检测完毕后，系统会自动生成统计数据，根据数据，教师能了解学情，梳理疑难点：静摩擦力的方向判断，摩擦力大小的计算。

课中设计以疑难点的突破为主，教师以任务组形式布置给学生，组织学生交流讨论，在讨论交流过程中，利用“希沃白板”展示动画场景和思考问题等方式辅助学生逐层递进，突破难点，然后通过平台向学生发送习题检测学习情况和学习效果，平台能实时反馈检测结果，教师根据检测结果有针对性地进行讲解，达到“修正认知—再认知”摩擦力相关概念的过程。

课后环节，通过平台布置相作业和拓展提升资源，并利用平台做好答疑交流，使摩擦力的概念和计算等问题相关认知能正确形成并固化下来，适当拓展提升，升华学习效果。

2.生成点辅助模式

前科学概念是完全错误的物理概念，或是完全没有前科学概念的物理概念，说明物理概念本身相对比较难，此时的物理概念教学以学生自学为主的模式不太合适。因此，我们可以借鉴生成教学理论来设计。生成教学不是机械式的、偶然的、随意的，教师被学生牵着鼻子走的教学。它是指在师生互动过程中，通过教育者对学生的需要和感兴趣的事物的价值判断，不断调整活动，以促进学生更加有效学习的教学发展过程，是一个师生共同学习，共同建构对世界、对他人、对自己的态度和认识的动态过程。生成教学包括“产生—生长—形成—成果”这一过程，抓住教学生成点是实施生成性教学的关键。

以此为指导理念，生成点辅助模式中强调信息技术在学生概念形成过程中的“生成点”进行恰到好处的辅助，帮助学生逐步建立正确的物理概念。

在教学过程中，教师根据教学经验预设一些“生成点”，这些“生成点”可以是原本的认知错误，也可以是概念认知过程中的阶梯，在辅助的过程中，借助信息技术的强大功能让无形的抽象化的知识通过技术的辅助尽量具象化，可视化，降低理解难度，为培养学生抽象化思维提供辅助和路径。另外，根据生成教学理论，生成教学具有动态非线性的特征，在教学过程中，更强调动态生成，与预设性教学不同，它更强调教师根据学生的学习反馈或突发教学事件，动态地调整教学活动。因此，信息技术的辅助，为教师的这种动态调整提供了强大的支持。

以高中物理粤教版必修1第四章第六节《超重和失重》为例，本课两个重要概念是超重和失重，很多学生的前科学概念认为，超重和失重就是物体的重力发生了改变，在教学中，教师可以抓住这个错误的认识为“生成点”进行教学设计，利用“希沃易课堂”平台向学生推送人在乘坐电梯时电子秤示数变化的视频，让现象可视化，使新知识和前概念产生冲突，再通过“希沃易课堂”平台向学生推送问题，组织学生思考交流，逐层递进的进行引导，并在此过程中通过平台展示思维过程，让思维形成过程可视化，让学生明晰思维路径和方向，最终达到超重和失重概念的生成，最后，还可以通过平台向学生推送检测题目，及时检测概念形成效果。

在这个过程中，可以看到，信息技术与高中物理是有机地结合在一起，在超重和失重概念形成中进行系统化的辅助，呈现出与以往多媒体教学不一样的特点，提升了学生物理概念形成的效果。

三、基于高中物理概念课的智慧课堂教学模式的实践效果

实践一个学年后，我们对参与学生进行了问卷调查与访谈，调查对象是高一、高二676名学生，以下为部分结果：

A.单选题：你认为物理智慧课堂教学对你的学习是否有帮助？

B.单选题：你对物理智慧课堂这种新颖的教学方式适应程度？

C.多选题：相较于传统课堂教学，你认为通过物理智慧课堂（使用平板电脑电脑）学习的效果是_______。

数据显示，认为物理智慧课堂教学对学习比较有帮助和非常有帮助的学生达到85.06%，对物理智慧课堂这种新颖的教学方式适应程度比较适应和非常适应的达到90.39%，大部分的学生认为物理智慧课堂对学习效果有提升作用，其中，排前三位的是提升学习兴趣、能调动学习自觉性和主动性、能提高学习效率。

另外，笔者也对实验班的学习成绩进行了跟踪记录，部分数据如下：

以上两个表格，表1是高一某重点班历次考试成绩列表，表2是高一某普通班历次考试成绩列表，表格中的均分占比指的是班均分与级均分的比值，该比值大于1，表示该班平均分高于级平均分，比值越大，表明高出级平均分越多;表格中排序指的是该班平均分在年级的排序情况，值越小，表明均分比和平均分名次越靠前。从数据来看，两个班级无论从均分比，还是平均分排序都呈现正增长趋势。通过以上两部分数据，能够很好地说明物理智慧课堂教学模式的有效性、适用性。

当然，在研究的过程中，我们也发现一些问题，比如，参与研究实践调查的教师和学生基数有限;教学模式的构建受限于智慧平台信息技术发展的速度;教师和学生需要进一步转变观念适应新的教学模式，才能更好地发挥教学模式的优势;与新型教学模式配套的教学评价体系也是非常重要的环节，是教学模式常态化的保障，必须尽快落实，等等，以上问题有待进一步研究解决。

[本文系广州市黄埔区区级课题“物理智慧课堂的实践研究”（课题编号：2021116）]

参考文献：

[1]谢幼如，邱艺.走进智慧课堂[M].北京师范大学出版社，2019.

[2]闫金铎.物理教学论[M].廣西教育出版社，1996.

[3]陈立新，谭龙飞.建构主义视野下物理概念分类及教学策略[J].湖南中学物理，2011（9）：15-17+12.

[4]李祎.教学生成的理论基础[J].教育评论，2005（4）：58-60.

责任编辑  陈  洋