信息技术的发展为教育改革创新带来了新的思路和方法,当前,信息技术在学科教学中获得了广泛的应用,在此背景下,高中物理教学也要与时俱进,促进信息技术在教学中的融合运用。高中物理难度较大,很多学生在理解和掌握物理知识时存在困难,因此,对物理学习存在畏难和排斥心理,影响物理教学的质量。信息技术的应用可以丰富高中物理课堂,使抽象的物理知识变得直观、生动,对培养学生自主学习思考能力以及核心素养有重要的作用,因此,研究高中物理教学中信息技术的融合应用策略是非常必要的。
一、高中物理教学中运用信息技术的基本手段
(一)利用希沃白板共享资源开展教学
希沃白板,是教师在高中物理课堂教学中运用信息技术的基本手段之一,也是当前课堂教学的常见工具。教师可以以液晶显示屏作为载体,以希沃白板系统作为课堂教与学的工具,利用平台的沟通互动功能、画图与修改功能、可视化呈现功能、书写擦除功能、多点操作功能开展课堂教学活动。在物理教学中,教师可以利用希沃白板提前准备课堂教学PPT,提前给学生推送学习资源,让学生自主学习与探索;教师还可以在课堂上利用平台的云分享功能为学生提供数据或者物理资料,支持学生的小组合作、物理学习任务探究,促进学生发散思维、深度思考与探究。以人教版高中物理必修第一册第一章“位置变化快慢的描述——速度”的教学为例。教师可以提前利用希沃白板为学生推送预习微课,让学生在观看微课视频之后利用学习终端填写“速度与物体位置思维导图”,初步梳理知识逻辑。在课堂上,教师还可以利用希沃白板给学生播放“刘翔110m跨栏夺冠”的视频,并在视频下方同步呈现“110m内刘翔跨栏及其位置变化”的简化模型图。之后要求学生以小组为单位,利用学习终端,尝试着在下方的简化模型图标记不同时间点刘翔的位置,观察并且分析位置变化情况,让学生在这一过程中归纳出“速度”这一概念,在获取概念知识的同时形成较为直观的理解。
(二)基于虚拟演示平台的实验教学
虚拟演示平台,就是指利用信息技术搭建形成的平台。利用虚拟演示平台,可以依托系统平台呈现物理现象、物理实验的具体过程,也可以给学生呈现更详细的物理实验变化过程,让学生更清晰、直观地了解具体的物理现象变化,从而进一步探究物理问题。这一手段常见于实验教学中,教师可以将虚拟演示平台系统与真实的实验仪器设备相连,利用屏幕呈现各种仪器设备的操作过程信息,在物理实验过程中所产生的各种数据,也可以以虚拟模型的形式呈现物理实验的具体情况。教师还可以利用虚拟演示平台构建虚拟的物理实验模型,让学生直观观看一些较为复杂的、危险性较高且现实生活中无法操作的物理实验的过程。
以人教版物理必修第三册第十章“带电粒子在电场中的运动”的教学为例。本节课内容包含“静电场”“静电能量”方面的知识,若直接讲解知识点,学生很难理解抽象的概念,难以深入了解静止加速电压作用之下不同粒子动能的差异。但是本节课知识范围内的实验均涉及静电、带电粒子等元素,现实操作实验的复杂程度较高且学生无法从实验表面看到带电粒子的运动情况。因此,教师可利用NOBOOK物理虚拟实验室开展教学。依托这一虚拟演示平台,教师可以根据教材内容先在平台内构建虚拟仿真的“带电粒子在电场中加速运动轨迹模型”,动态呈现带电粒子的加速运动过程,让学生可以更直观地看到带电粒子的运动,便于进一步参与实验观察与分析。之后,教师布置虚拟仿真实验设计任务,要求学生利用学习终端,在平台上自主选择不同的实验仪器设备,输入本小组设计的实验方案,点击“一键生成模型与动态呈现”功能,一边观察自己小组设计的实验,一边分析实验过程与结果是否符合本小组提出的设想,进行更深层次的实验探究活动。
二、在高中物理教学中运用信息技术的有效策略
(一)利用信息技术构建知识网络,辅助学生深化物理知识理解
概念知识是高中物理学科的基本内容,也是学生掌握物理原理、形成物理核心素养的基础。在高中物理教学中,学生通过掌握大量的物理概念、物理规律以及物理技能,能够逐渐升华形成相应的物理观念与核心素养,而物理概念知识、物理规律需要通过严密的逻辑关系进行整合与关联。如何让学生系统地掌握物理概念知识、搭建属于自己的物理知识网络框架,是教师运用信息技术开展教学应当着重解决的问题。在教学时,教师可以灵活运用希沃白板、信息化资源,侧重呈现物理知识之间的内在关联。
仍以人教版必修第一册第一章“位置变化快慢的描述——速度”的教学为例。本节课主要内容为平均速度与瞬时速度之间的关系,利用打点计时器测量平均速度与瞬时速度,了解速度—时间图像,探究速度的矢量性。本节课包含的概念较多,如速度、平均速度、瞬时速度等。为了让学生系统化掌握本节课内容,教师可以利用信息技术构建思维导图,并在课前推送给学生,直观地呈现重要概念知识,让学生了解概念知识之间的内在关联。在课堂中,教师可以在组织学生分别探究平均速度与瞬时速度后,在学生已经深入理解这两个概念的基础上,布置补全思维导图的任务,让学生根据自己的理解补充完成,形成完整的速度知识网络。教师可以让学生思考速度、平均速度、瞬时速度之间的关系,以及影响这三种速度概念的因素,尝试着梳理它们之间的关系,并且通过学习终端,以自己喜欢的图示结构呈现出来,培养学生自主学习能力、创新思维能力,逐渐形成完整的知识网络架构。
教师运用信息技术引导学生构建知识网络,不仅可以让学生通过思维导图直观了解不同概念知识的内在关联,形成系统化的认知,也可以让学生在观看、思考、梳理、绘制思维导图的过程中逐步加深对不同概念知识的理解,以及概念知识内在关联的理解,夯实学生学习基础。
(二)利用信息技术可视化呈现思路,提升学生科学思维能力与推理思维能力
高中物理是一门逻辑性较强的学科,学生需根据物理概念知识、物理定理梳理物理现象的内在规律,或者根据物理实验现象归纳与总结物理知识,形成相应的逻辑推理思维。为了进一步丰富学生的逻辑推理过程,帮助学生发展逻辑思维能力与科学推理能力,教师可以运用信息技术将学生的推理思路、思考过程以可视化的形式呈现出来,这样既可以展现学生思维的发展过程,也可以进一步激发学生的推理与探索欲望,让学生积极踊跃参与之后的物理探究活动。
以人教版必修第一册第二章的“自由落体运动”的教学为例。本节课涉及较多物理学家对物体运动的研究及观点,要求学生能够通过推理分析出自由落体运动的规律,利用本节课知识分析问题、解决问题。在课堂上,教师可以先利用希沃白板给学生推送“亚里士多德关于物体运动的观点”,引发学生的质疑,然后推送“伽利略关于物体运动的观点”,并且在屏幕上下两部分分别呈现这两个观点及其相关图片,让学生可以结合这两个观点进行思考,引导学生思考。最后,教师利用虚拟演示平台播放“牛顿管实验”的动态实验模型,要求学生以小组为单位进行讨论。学生在讨论的过程中,可以结合图片和资料,自主分析,通过逻辑推理论证物体下落快慢的原因,归纳自由落体运动的定义,并且将小组分析过程的关键词输入希沃白板,形成推理思维过程。
(三)利用信息技术创设物理情境,发展学生的建模思维能力
高中物理教学中,教师可以基于课程知识内容,灵活应用信息技术搭建物理情境。真实生动的情境可以触发学生的主观体验,为学生思考物理现象、探究物理问题提供更直接的支持,也可以为学生的物理学习活动提供辅助,促使学生经历更丰富、更形象的思维活动,更清晰地验证自己的物理猜想,从而发展建模能力与科学思维。在物理教学中,很多实验难以开展,或者实验现象不明显,实验数据收集不方便,难以供学生观察与分析,对建模教学产生较大的阻力,教师可以灵活运用希沃白板与虚拟演示平台,利用虚拟仿真技术模拟真实的物理实验,以便于学生观察物理现象,了解物理现象的细节与具体情况,分析物理现象变化的过程,并且尝试着将这一过程进行具象化、抽象化处理,以不同的形式表现出来,构建物理模型。
以人教版选择性必修第一册第三章的“波的干涉”的教学为例。教材中提供的案例“观察水波的干涉现象”较为抽象,且现实生活中的波往往是转瞬即逝的,很难直观、清晰地观察到,不利于学生观察物理现象,阻碍了学生分析波的规律。为了让学生能够在脑海中形成关于“波”的模型,教师可以虚拟仿真模型的形态将“水波的干涉现象”的真实情况呈现出来。
总之,信息技术在高中物理教学中融合应用是教育发展的趋势和要求,因此,教师要重视信息技术在教学中应用,积极采取措施推动信息技术在教学中发挥作用,利用信息技术创新完善物理教学的各个环节,加深学生对知识的理解和掌握,由此提升物理教学的质量和学生的物理综合能力。
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