信息技术融合下的高中物理核心素养教学分析

【摘要】物理是重要的自然科学基础课程，高中物理学科的核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面，发展学生的物理核心素养，不仅对其学好物理知识有很大帮助，而且对其后续的成长也具有积极作用。文章分析物理学科核心素养的内涵，并探索信息技术融合下的高中物理核心素养教学策略，以为高中物理教师提供一定的参考。

【关键词】信息技术;高中物理;核心素养;教学

作者简介：王永锋（1980—），男，甘肃省酒泉市玉门油田一中。

物理学科“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面核心素养的提出，为物理课堂的教学改革提供了方向[1]。在信息技术融合的时代背景下，教师对高中物理核心素养的教学，要积极与时代接轨，充分利用信息技术，以此提高教学效率。

一、物理学科核心素养分析

核心素养也被称为21世纪素养（21st century competences），即个体在面对不可预测的情境时，能够调动自身的知识来解决问题的一种高阶能力。物理学科的核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”，它们之间是相辅相成的关系。

第一，物理观念是学生认识、解释物理现象的基础，通过物理学习，学生要对物质、运动、能量观念有初步的认识。物理观念的培养是一个长期过程，教师要为学生创设合适的物理情境，引导其主动开展探究，从而认识客观世界，探索自然物理，感受物理学家们的科学精神。

第二，科学思维是一种关键能力，要求学生利用分析、推理、论证等方式来研究事物内在的联系。高中生在具备科学思维后，即可对事物进行建模，找到其中的规律和原理;也可以对外界的观点提出质疑，进行修正，提出创新性的意见。

第三，科学探究是学生提出问题、收集证据、观察实验的过程[2]。

第四，科学态度与责任是学生在发展过程中必不可少的重要品格，学生要在科学探究的基础上，形成坚持不懈、乐于探索的精神。在物理教学中，教师要高度关注对学生科学态度与责任的培养，引导其主动分辨信息的真伪，并能够给出自己的见解。

二、信息技术融合下的高中物理核心素养教学策略

（一）树立物理观念，激发探究兴趣

为了培养学生的物理核心素养，教师需要通过提问、设疑等方式来引导学生学习物理知识，激发其学习物理的兴趣。在师生交流环节，要让学生能够主动参与，教师就需要讲究提问的策略，找到激发学生探究兴趣的知识点，把握好提问时机，控制好提问次数和问题的数量。提问时，教师也不能只关注优等生，而忽视中等生与学困生。当学生在回答问题出现停顿时，教师要给予学生适当的提示，降低问题的难度，如果学生还是无法回答，教师也要肯定学生，并引导其从其他角度进行思考探究。

如，在教学“加速度”的物理概念时，教师如果直接为学生讲述教材中的“加速度”概念，就会过于抽象化，让学生难以理解。对此，笔者借助微课视频，为学生播放火车、小轿车、飞机等多种交通工具的直线运动，激发学生的探究兴趣，鼓励学生自主思考不同交通工具的速度有什么特点，引导学生进行讨论。在讨论环节，学生产生一些疑惑，此时，笔者根据学生的情况予以引导，使学生从中学习并树立物理观念，得到启迪[3]。笔者先利用信息技术创设情境，再营造自由的课堂氛围鼓励学生思考问题，接下来再引入“加速度”的概念，学生自然可以顺利理解。

高中物理的知识点大部分与学生的生活密切相关，教师在创设情境和制作微课视频时，需尽可能与学生的生活结合。引入生活化的内容，不但不会让学生有违和感，还可以拉近学生与物理知识之间的距离，为核心素养的培养提供动力。而且，科技在飞速发展，物理知识也日新月异，教师要利用互联网，及时补充更新教学资源，让物理学科知识与现代科技产生更为密切的联系，更好地树立学生的物理观念，激发学生的探究兴趣。

（二）把握预习环节，培养探究习惯

在物理教学活动中，预习是一个重点环节，为了帮助学生养成良好的探究习惯，教师需要借助信息技术，抓好学生课前自主预习的环节。物理学科常见的预习方式有两类，第一类是传统的预习，即教师让学生先阅读课本内容，了解其中的定律、概念和实验等，再尝试发现问题、做好标记，并带着问题有针对性地听课，力求理解内容、解决问题;第二类是教师根据新课提出预习问题，让学生带着问题阅读教材，找到答案，达成预习目标。由于高中物理的内容难度较高，部分学生缺乏自主探究的好习惯，在预习中无法集中注意力，预习的成效往往不理想，而无效的预习不仅会浪费学生宝贵的时间，还会影响物理课堂教学的质量。因此，在课前预习环节，教师要进行科学安排，帮助学生养成良好的探究习惯。

例如，在讲解“动量守恒定律”的知识时，笔者提前借助微課引导学生预习，预习内容包括以下两点。第一，复习动量定理内容、动量表达式、牛顿第二定律表达式、动量定理表达式。第二，观看微课中有关冰壶比赛的视频，思考：在两只冰壶发生碰撞后，其运动状态发生了什么变化，两者的动量有什么特点。在这个预习环节中，学生经历了自己探究的过程，为接下来的课堂学习打下了良好的基础。

借助微课，学生的预习资料不再只局限于教材或习题，预习活动也变得饶有趣味，这有助于培养学生良好的探究习惯。教师要注意的是，信息技术是一把双刃剑，学生在借助信息技术自主预习的过程中，如果使用不当，则会造成反作用。因此，教师要帮助学生掌握信息技术的正确使用方式，确立科学的学习态度，避免沉迷网络。教师还要提示学生在预习的时候，不能盲目照抄互联网上的答案，要保持独立探究的态度，如此才能取得良好的学习效果。

（三）优化答疑环节，锻炼科学思维

在传统的高中物理教学课堂中，教师的授课方法比较单一，学生感觉枯燥乏味，遇到问题时，不能积极地思考探究，导致物理教学课堂成效并不理想。而在信息技术的帮助下，教师可以优化答疑的环节，为学生提供足够的自主探究空间，鼓励学生发挥主观能动性，帮助学生从多角度思考物理问题，培养学生科学的思维习惯。基于此，在课堂探究环节，教师可将班级学生划分为不同小组，提供提前设置好的学习任务单，引导学生小组合作解决问题。教师可以要求小组成员将探究过程中遇到的疑问一一记录，再让各个小组派出代表展示探究成果，并提出在探究过程中遇到的疑问，由教师进行答疑。

例如，在“探究加速度与力、质量的关系”这一课的教学中，笔者布置了预习任务，学生完成任务后，笔者分析学生的课前预习情况发现，问题主要集中在“力的矢量性”这部分内容上。学生能够按照笔者布置的预习任务，记录实验数据，得到定性结论，但是对于弹纸盒时，小纸盒移动代表的意义这部分内容存在疑问。课堂上，笔者利用多媒体设备展示场景一：用不同的力推动同一辆车，在相同时间内，速度的变化量不同;而采用相同的力推动一辆空车，速度变化的快慢也不尽相同。接下来笔者再利用多媒体设备展示场景二：用弹射器弹小纸盒，小纸盒移动的距离越远，说明弹纸盒时，速度的提高更快;反之，小纸盒移动的距离越近，说明弹纸盒时，速度的提高较慢。这时，笔者再引导学生联系生活经验，一起归纳定性关系：推车起步和弹小纸盒，都是加速的过程，力与加速度之间成正比，质量与加速度之间成反比。笔者利用信息技术优化答疑环节，让学生更直观地理解物理知识的本质，锻炼科学思维，从而增强学生的探究能力和解决问题的能力。

（四）利用虚拟现实技术，开展实验探究

虚拟现实（Virtual Reality），是用计算机技术来模拟真实环境的一种技术。虚拟现实实验是一种非常有效的物理教学模式，它可以将相应的实验环境、实验信息资源、实验仪器模拟呈现，也可以让学生有视觉、听觉、触觉等方面的亲身体验。利用虚拟现实技术开展科学探究，可以弥补传统物理教学中存在的不足，如在电磁学的教学中，涉及磁场、电场这些抽象的内容，学生只能通过想象来理解，学习的难度较高。而如今，针对这些物理问题，教师可通过虚拟现实技术来呈现有关物理实验，提高物理教学的有效性，更好地培养学生“科学探究”的核心素养。

例如，在“电磁感应与电磁波初步”的教学过程中，教学内容有以下五个方面。第一，发现磁场。第二，对磁场进行描述，包括定性、定量等。第三，探讨“电能生磁，磁能否生电”的问题。第四，电磁波的发现和应用。第五，认识能量量子化。由于磁场的抽象性，学生看不见也摸不着，因此在传统的教学中教师对磁场概念的解释和模拟有一定的难度。而利用虚拟现实技术，笔者将奥斯特和法拉第的实验重现，让学生进入虚拟世界中了解电磁场的发现历程，并了解磁能生电。笔者让学生手持设备，模拟操控小磁针、蹄形磁铁、条形磁铁、强力磁铁等不同磁体，吸引小铁钉、小别针、线圈等不同物体，直观地感受磁场是有强弱的。笔者还让学生在虚拟的场景中，自由地操作设备，让学生观察在电螺线管的磁场中，不同位置的小磁针有什么不同的变化。学生可以观察到小磁针的指向是不同的，从而了解磁场是有方向的……有条件的学校可以进一步利用虚拟现实技术，将高中物理电磁学课程以全息影像的形式呈现，将抽象的电、磁知识点变为可操作的全息动态模型，从而让学生化抽象为具体，更好地学习和理解物理知识。

在高中物理教学中，实验是培养学生“科学探究”核心素养的一种重要途径，教师要深度融合信息技术，将科学精神渗透其中，鼓励学生进行互动交流，锻炼学生的自主分析和思考能力，让学生可以在实验中真正获得提升。

（五）学习科学精神，树立科学态度

瓦特发明了蒸汽机，人类步入蒸汽时代;法拉第发现了电磁感应，人类步入电气时代……物理学的发展，直接推进了社会的发展[4]。而物理学的发展，离不开科学家的杰出贡献。在高中物理教学中，教师要十分重视对学生“科学态度与责任”的培养。教师要让学生学习科学家的科学精神，引导学生求真务实、积极探索，努力肩负起责任。

在“划时代的发现”这一课的教学中，笔者利用信息技术，搜集古今中外科学家的相关资料，用文字、图片、音频、视频结合的方式，展示科学家的科学精神，让“科学态度与责任”的教学内容变得更直观形象。笔者为学生制作视频合辑“改变世界的科学家”，讲述科学家的故事。以英国物理学家法拉第为例，法拉第出身贫寒，少年失学，但是他一直不忘学习，并自学成才进入英国皇家研究院。法拉第为了研究电磁理论，十年如一日，经历了数不清的挫折和失败，但是他从来没有想过放弃。终于，在1831年10月17日这一天，法拉第在偶然的条件下，发现了电磁感应现象。在观看视频合辑的过程中，学生看到科学家的人生经历，看到科学探索道路的艰辛，体会到科学研究取得成功的不易。教师利用信息技术弘扬科学精神，传播科学思想，对培养学生“科学态度与责任”的核心素养能够起到重要的作用。

另外，在物理教学中，教師也要注重密切联系我国科学技术进步，在培养学生“科学态度与责任”的同时，培养学生科技报国、科技强国的意识。例如，笔者利用多媒体设备播放视频为学生补充关于“量子”的知识。量子是物理世界最小的个体，量子理论被称为物理世界的“百岁幽灵”。随着量子的特性被科学家们不断认识，以量子为基础的新技术也逐渐被应用。而我国的量子通信技术具有世界领先水平，我国成功发射的世界首颗量子卫星“墨子号”成为世界瞩目的科技创新成就。笔者向学生强调，我国科学技术取得的伟大成果，离不开我国一代又一代科学家们的坚守与奋斗，科学家们筚路蓝缕，乘风破浪，秉承科学精神和科学态度，为我国科学事业的发展奉献了智慧和心血。教师利用信息技术引导学生了解科学知识、了解科学家的故事，是培养学生“科学态度与责任”核心素养的重要途径。

结语

培养学生的物理核心素养，对高中物理的教学改革具有导向作用。作为物理教师，需充分认识核心素养的价值，充分借助信息技术教学手段，为高中物理教学赋能，提高教学质量，帮助学生更好地发展。

【参考文献】

[1]冷冰冰.高中物理课程标准的核心素养分析[J].教育导刊，2015（08）：49-52.

[2]李洁如.高中物理教学中学生科学思维能力培养研究[D].苏州：苏州大学，2018.

[3]韩叙虹.STEM理念创新课堂  培养物理核心素养：以“奇妙的光现象—全反射”为例[J].中学物理，2019，37（11）：21-26.

[4]王守来.高中物理核心素养的内涵与培育路径探析[J].教学管理与教育研究，2021（07）：88-89.