信息技术环境下高中物理探究学习策略研究

陈利军 （江苏省淮阴中学）

物理是中学阶段的重要科目，高中物理教学不仅承担着提高学生综合素质、推动学生健康发展和丰富学生人格魅力的重要责任，而且需要把学生思想行为带上正轨。在这种条件下，很多学生对高中物理学习产生迷茫和恐惧心态。如何打破这种困境，实现物理学习的灵活生动转变，成为广大教师和教育工作者不得不思考的问题，高中物理教学需要进行相应的实践探究操作。教育部门颁发的纲领性文件指出，基础教育改革是社会各界广泛关注的话题，在对相关课程体系、课程结构、课程内容进行改革或调整时，需要创建与学生学习成长相适应的教学模式。高中物理教学宗旨包括：彻底转变以往的灌输式教育思想，提高学生学习物理的积极性和主动性，让学生在学习基础知识和科学概念的过程中，树立先进科学的发展观念；教师要转变以往的教学态度，把对学生的局限和束缚转变成学生学习成长的不竭动力，激发学生思考探索的想法和意愿，让学生在物理学习过程中能够发现问题、思考问题并且解决问题，了解物理学科所蕴藏的巨大魅力。调查研究表明，传统物理教学会对学生思考探索能力造成很大限制，信息技术的产生与发展，为学生思考探索提供了更广阔的发展空间，同时为教师教学提供更多参考借鉴方案，高中物理教学质量和学习效果都达到全新高度。

一、高中物理教学常见信息手段

（一）线上学习平台-智学网等应用程序

智学网等应用程序是科大讯飞自主开发的一款AI+大数据教学服务平台，主要包含教师端、学生端、家长端和智学网校等板块。智学网在国内一万多所学校中推广使用，服务对象高达两千多万人次，是中国目前为止拥有较大规模、较高智能、较完整体系和应用效果比较突出的个性化教学服务平台。智学网的发展目标是建立以学生为核心的学习评价系统，提高教师检验考核的灵活性和准确性。智学网应用程序根据不同受众群体提供个性化服务，能够帮助教师制定特色教学方案，为学生创造个性化学习环境，为父母提供健康的管理平台。与此同时，该应用程序具有很强的系统性和完整性，具备“选题组卷——批改——学情分析与报告——个性化作业”等连贯流程，利用大数据信息科技对部分功能和用途做出调整，从而增强线上学习平台的优势和价值。

（二）线上教学视频-简易学习网

北京简单科技公司于2007年成立，公司致力于中小学教育事业的研究，同时提供了大量的高中物理教学视频以及课程资源。该平台教学内容与教材保持同步，分别设有“同步基础课”“同步提升课”“满分冲刺”等不同难度的课程，能够满足不同水平和要求的学生自主选择学习板块，做好课程内容的练习与巩固。简而言之，线上教学是在传统教育基础上，对课程内容和学习资源进行的延伸与扩展，线上教学通过利用个性化教育录像，最终实现以人为本、因材施教的教育目的。网络教育相对于传统教学方式，具有很强的先进性和科学性，信息技术的引进和融入能够彻底打破时空限制。使学生能够在任何时间、任何地点进行自主学习，不但使学生对所学知识有着更深的理解，同时增强学生学习的积极性和主动程度。有效解决优质教育资源分布不合理的问题，促进教学资源利用和分享，为高中物理教学提供参考和借鉴。

（三）电子白板—“希沃”

交互式电子白板在推动教学改革与教育事业信息化发展过程中起到不可或缺的作用，电子白板的产生和应用使多媒体教学更加丰富。交互式电子白板融合了传统黑板与多媒体教学平台的双重优势，既具有普通黑板的书写交流功能，也具有多媒体教学工具的丰富特征，真正实现人机交互和信息覆盖。“希沃”互动电子白板把计算机与电子白板连接起来，然后利用投影设备把计算机中的各种教学资源投射到电子白板上。并且在专门的操作软件当中实现对粉笔和其他书写工具的彻底替换，构建出一套简单高效的教学模式。电子白板的引进使用既能提高课堂教学成效，又能激发学生的学习兴趣，让学生全神贯注地参加课堂学习，增强电子白板应用能力和使用效果。在过去的教学当中，教师需要把教材内容书写在黑板上，这会导致学生对物理教学产生厌恶和恐惧，最终丧失课堂学习的积极性和主动性。教师在“希沃”互动电子白板上进行知识内容的书写时，还可以通过多媒体教学软件及网络资源完成课堂内容的讲授，增加师生交流与互动频次，把课堂教学氛围烘托到最佳程度。传统多媒体课件都是由教师通过计算机向学生展示，在实际应用过程中，不能迅速补充或讲解。例如，在物理演示实验中，需要把实验数据填入具体表格中，不仅繁琐而且容易造成数据丢失和遗漏。这也导致学生在课堂上浪费很多的教学时间，师生交流与互动被明显压缩。而利用“希沃”互动电子白板，教师可以实时进行讲授和注解，把教学重心与核心内容刻画出来。不仅如此，“希沃”互动电子白板能够实现多人联动操作，教师与学生能够同时使用电子白板，这对课堂教学质量和教学成效而言无疑是巨大的推动作用。

（四）虚拟实验室— NOBOOK物理虚拟试验

在 NOBOOK物理虚拟实验系统的支持辅助下，实验室可以分成多个板块，分别是力学、力和运动、电磁学、家庭电路、声学、光学、热学、近代物理等。实验室不同板块具有不同的优势和价值，如，利用机械发动机建立的实验平台，可以自由调节空气阻力、重力加速度等实验条件，再现“理想”和“非理想”两种实验状态，充分利用想象设计新实验。在电路引擎的支撑下，电、磁模块制造出电场和磁场环境，能够模拟不同电荷相互作用的场景，方便磁极之间的相互作用。学生也可以在这个平台上进行开放式的探索操作，做好线路连接和优化部署工作。力与运动板块主要提供弹簧、轻杆、轻绳、导轨等实验材料，并且营造出重力场、电场、磁场等多种实验环境。不仅可以进行自由落体运动的研究，还能进行平抛运动、机械守恒定律验证，很多传统实验无法实现的探索和研究都能在虚拟实验室完成，例如，发射地球卫星、带电粒子在电、磁场环境中的运动轨迹等。

二、信息技术环境下高中物理探究学习策略

（一）创造情景，引导学生提出问题

提问是探究式学习的基础和关键，它能激发学生的探究欲望和动机，引导学生进入积极探索和研究的学习状态。物理问题是在物理环境下诞生的，学生在观察物理场景中的概念信息时，容易产生疑惑和困惑，进而逐步发展成为新的问题。因此，在实施探究性教学过程中，创设探究性情境是一项十分必要的工作。探究情景的设置应与教学目标相适应，尽可能符合学生的认知水平，适应学生发展规律，同时要有大量的实物资料，形式要生动、形象、便于理解。与传统课本、教师传授方法相比，由计算机多媒体和互联网为主导的信息科技，更容易建立与学生生活、学习环境相关联的“情景模式”。通过运用多媒体声音、图像、动画、视频等手段，可以把学习内容变得更加生动有趣。丰富学生学习感受和认知体验，让学生在思考探索过程中产生问题和疑虑，培养学生勤于思考和勇于探索的精神，在问题形成之后，更加积极主动地投身问题解决方案的思考与研究当中。

在“人造卫星宇宙速度”的教学中，教师可以通过信息技术来分别创造下列情景：苏联首颗人造卫星发射成功案例；中国第一颗人造卫星发射案例；中国航天事业首次实现绕地飞行案例；同时包括神舟六号成功飞天案例。教师可以选择恰当的时机提出疑问：这些东西是如何在宇宙中飞行的？学生由此产生问题。教师利用多媒体教学软件演示不同抛出速度下的物体运动轨迹。学生进一步产生物体是否能够抛向太空的疑问。这些猜想自然而然地引起学生的关注和重视，进而增强学生探究物理现象和相关原理的兴趣程度。

（二）观察问题，提出假设

物理探究性教学的关键在于对物理问题的假定，这也是整个物理探索过程中最神秘、最诱人的环节。常规的物理实验方法在展示某些物理现象时，往往会给学生带来很多限制，而某些模糊的物理探究过程也会造成学生产生厌恶、恐惧心态，人类可以迅速处理并记住直觉类的讯息，这种讯息可以帮助我们思考和探索。在这种条件下，信息技术使传统物理教学得到延伸和扩展。学生可以用模拟实验对物理现象进行检验和探查。通过调整数量关系，可以改善模型或者假定条件。信息科技可以让学生看到自己的问题和成果，帮助学生进行更深入的研究或者探索。

运用信息科技，能够由快变慢，由动至静，全面客观地观察问题，让学生透过问题观察和理解，拨开迷雾，发现有价值的线索，从而得出合理的假定。合理利用信息技术的多方位摄像或透彻的立体模拟，让学生从多角度、多渠道思考探索问题，把看不着的微观理论通过宏观现象表达出来。利用信息科技建立最真实的实验全息动态画面，激发学生思考探索精神，让学生合理猜想或者有效分析，在多种可能性的情况下，作出合理的决策、发现问题的假定条件、明确具体论证方向和论证依据。

在教授“人造卫星宇宙速度”的时候，教师可以制作一个假设的多媒体课件：把相同的物体在山上以不同的初始速度扔出四条轨道。教师设疑：通过对四个轨迹的观察和对比，你会从中找出哪些问题？为什么所有的东西都会掉到地上？同学们在课堂上进行问答。教师总结：1.物体在重力的作用下，都会向下坠落。2.一个物体的初始速度愈高，它的飞行距离就愈大。教师设问：从这四个轨迹中，你还能想到些什么？学生中有人说：物体运动速度越快，发生离心运动的可能性越高；部分学生认为：物体也许会飞出太阳系；还有人说：天体会绕着地球运行。教师通过对学生的猜想和假设进行深入思考，然后提取有价值的讯息，并对敢于猜想和假设的同学进行鼓励和肯定。

（三）利用信息技术开展探究实验

在信息技术的背景条件下，中学物理实验应该采用多媒体方式进行，因为物理学科具有很强的包容性和覆盖程度，大到天体，小到粒子，每个实验都有详细的操作步骤和注意事项，因此，物理实验是非常严谨的，如果学生不能正确地完成每一步操作，就会影响到实验效果或者原理判定。在这种条件下，教师利用多媒体手段开展物理教学，使实验过程能够生动呈现，学生记忆也会更加深刻、清晰。如，教师要用动画来模拟地球周围的人造卫星，还可以用卢瑟福的粒子散射做动画，这样可以让学生对物理现象有一个清晰的认识，从而激发他们的求知欲和探索精神，积极主动地参与各个环节的学习探索过程当中。值得注意的是，在进行物理现象探究的时候，由于很多物理实验都存在转瞬即逝的情况，因此，学生很难在较短时间内了解物体发生变化的过程，利用多媒体教学，可以把原本短暂迅速的物理现象缓慢呈现给学生，让学生有充足的时间观察或者思考。

教师在给学生讲解“自由落体运动”的时候，由于物体自由落体运动比较迅速，因此留给学生的观察思考时间少之又少，仅靠具体的试验很难让学生理解。此时教师可以利用动画来模拟自由落体，并将其下落的过程进行缓慢播放，使学生能够看到物体整个运动过程以及速度变化情况。同时，教师也要利用计算机等先进设备，合理地设置物体在同一时间间隔内的位置，并鼓励学生通过观察思考来了解物体的运动规律。高中阶段的学生理论知识相对丰富，但他们的抽象思维比较弱，对于很多比较隐晦的知识现象理解不准确或者不到位。

有些物理实验本身就是一种非常危险的行为，一旦出现操作错误，就会导致设备损伤，更有甚者会危及师生生命安全。针对这种实验情况，如果不进行深入探索和有效交流，仅靠教师口头讲述，难以取得预期成效。教师通过合理利用虚拟物理实验室，使物理实验达到全过程模拟，既让学生了解操作不当所造成的危害，又能深化学生对物理现象的观察和记忆。如，教师给学生做电池试验时，要求电池组不能短路，电流表的连接方式要符合相关要求，电压计测量不能超出范围。在进行实验探索之前，教师要在虚拟实验室中模拟各种错误操作的结果，使学生掌握正确的操作方法同时建立安全意识。因此，在中学物理实验探究教学中，应采取多媒体教学模式相结合的手段，既要保证教学质量，又要提高教学成效，使学生对各种问题产生更深刻的理解或者认识，准确解决物理教学中的一些难点和疑惑。与此同时，教师要用正确的眼光看待这种教学方式，尽可能发挥信息技术的优势和长处，把传统物理教学上升至全新高度。