多技术融合提升物理教学规范化与精准化
时间：2023-02-11 14:45:08 来源：千叶帆 本文已影响人
肖亮松 广东汕头华侨中学
陈莹莹 广东省汕头市潮阳黄图盛中学
随着科技的进步和时代的发展，以信息技术为代表的多种高新技术已经渗透到生产生活中，新一轮的课程改革也体现着技术对教育教学的赋能提质。《普通高中物理课程标准（2017年版）》指出，“重视科学探究能力的培养和信息技术的应用”，通过设计各种活动让学生探索使用智能工具进行物理学习，通过查阅资料、学习传感器应用、使用各种信息化手段完成实验等方式，让学生在提高物理学习水平的同时，有效提升信息素养。但在现阶段的教育教学过程中，因为教师信息技术能力水平或者软硬件条件的限制，常不能很好地实现高质量的多技术融合，实现有效教学。
笔者认为，借助信息技术手段，能够提高教学“颗粒度”的细分程度，让每个教学环节可以借助信息技术的手段实现“有迹可循、有数可依”，让物理教学更加规范化与精准化，而规范的方法和流程则能更好地帮助学生有效掌握知识和方法。技术赋能是提高教育精准化的有效手段，精准化的教学更有利于教育教学高质量发展，提高教学品质。笔者通过教学实践，总结了物理学科与多种技术高质量融合实现教育教学规范化、精准化探索的手段，具体如下。
方法流程规范化是物理学习必要的学科素养，利用信息技术增强过程性记录和诊断，可促进方法流程规范化。
1.多技术融合提高演示与示范有效性
在传统教学中，教师通过课堂演示展示物理实验的规范操作，但限于时间与空间，课堂上教师演示无法全方位展示，且无法重复收看。而利用信息技术，教师可对实验操作过程进行多角度拍摄，并将其剪辑制作成示范视频；
学生可以在课堂上观看演示过程，也可以在课后观看录制的微课，还可以利用回放、暂停、慢速播放的方式更好地观察实验细节。
例如，针对课程标准要求的21个必做实验，教师可逐一录制操作演示视频，学生通过视频观察操作细节，熟悉操作过程，以此提高操作规范性。又如，在讲解“追及问题”的过程中，学生不容易理解其位移与空间关系，教师可将多媒体课件与微课结合，帮助学生实现规范化情境问题分析，提高学科素养。
2.多技术融合提高诊断与指导颗粒度
书面作业和检测是学习过程中的有效诊断手段，但通过批改作业只能看到结果，看不到学生的作答过程，无法针对学生的分析过程进行有效判断，这样的“颗粒度”是不够的。在教学中，教师可引导学生把自己的做题过程拍摄下来，以教师检查和学生自查的方式，纠正不规范的思路，提高规范性。
对学生在实验操作过程中不规范不科学的操作，教师也可以利用录像诊断的方式，通过查看学生的操作过程，实现具体指导，并根据易错点，加强难点和易错点的教学。
精准应用技术，通过视频拍摄、数据采集终端等信息化设备，突破时空限制，可实现对实验设计、实验操作、情境分析的有效示范与诊断，促进学生物理观念的准确形成，实现科学探究能力的培养。
技术不仅能够帮助我们实现示范与诊断，还能促进教学组织和实施的精准化，更好地描绘“学生画像”，实现智慧教育。
1.以数据为基础的教学组织
借助智能硬件，可实现有效数据采集，以数据支撑实现学情反馈，可以实现学科学情精准分析，针对年级、班级、个人实现精准化学情分析。例如，在2020级高一年级的物理教学中，笔者所在教研组基于数据采集硬件（试卷扫描仪），通过答题卡实现数据采集；
以教学检测数据为基础，实现学科学情分析。备课组长可以了解年级学生对各个知识点的学习情况，适当调整教学进度和安排练习检测，科任教师可以明确所教班级学生对各个知识点的掌握情况，在完成集体备课进度的前提下，对薄弱知识点进行有效加强，不仅如此，通过了解每个学生的知识掌握情况，还可以更好地开展培优扶弱，实现精确提升。
2.基于实时反馈的教学实施
利用纸笔互动系统、即时通信软件、智慧教室平板系统等硬件，教师可实现课堂数据实时采集，并针对数据直观图调整教学内容与教学进度，更好地实现有效课堂。例如，笔者在课堂上利用纸笔互动系统实时采集学生答案，通过学生的实施反馈数据调整教学进度，以实时数据为支持，创设有效课堂。
技术融合在提高规范化与精准化的同时，极大地扩展了物理教学的深度和广度。在课堂教学中，技术融合创设了丰富教学方式，促进了学生全面发展。
1.利用传感器提高实验精确度与实验效率
①利用现有传感器（传感器包括专业的传感器和数据采集器，也包括手机APP）实现精确测量。例如，教师可以利用数据采集器定量验证牛顿第三定律中力的大小关系，也可以利用手机自带传感器测量地磁场与手机位置的关系。
②自主开发传感器提高测量效率。除了使用现有的器材，也可以利用智能硬件自主开发，实现低成本高品质的测量。例如，笔者在教学中自制教具“可移动式智能单摆演示仪”，实现了单摆测量的智能化和精准化；
搭建“基于智能硬件的开源实验平台”，实现了如用单摆测量重力加速度、利用自由落体测量重力加速度等多种实验一体化。
③融合创客教育培养学生创新精神。在物理实验教学中，笔者引导学生借助在创客课程中学到的技术，自制传感器、自己编写程序完成物理实验。
2.利用摄像设备改进物理实验
①利用投屏技术促进实验操作规范化。利用摄像头投屏，可以提高实验可见度，通过慢放、多角度等功能，提高实验效果。高质化运用摄像设备促进实现可视性，提高实验操作规范化。
②利用视频编辑技术拓展实验精准化。利用视频逐帧播放，可以对过程很短的实验实现精确分析。例如，使用逐帧播放功能研究自由落体运动，通过对运动图像进行分析，可以准确研究自由落体运动规律。不仅如此，其他科目也可以使用视频编辑软件的快放功能，如在生物学实验研究中，可以实现对植物生长的观察分析。
3.利用软件模拟技术提高实验广度
①构建虚拟空间，拓展实验教学样式。通过搭建虚拟实验室，能够突破时间和空间的限制，让学生身临其境地做实验，通过实验能让学生对实验过程和细节有更加深入的认识。例如，利用3D建模创建虚拟实验室，构建模拟实验，以情境化的方式，让学生经历实验全过程，并且通过任务式学习，让学生在使用过程中潜移默化，实现操作的规范化和思维的准确化。
②软件模拟技术突破思维困境。物理教学中存在一些抽象的知识和概念，无法利用实物演示，通过语言文字也很难准确传达。而利用3D建模或者动画制作软件可以模拟现象和过程，帮助学生准确建立物理观念。例如，利用3Dmax制作动画，突破磁场描述困境；
利用FLASH、GGB制作动画，突破动态圆形边界问题和机械波的相关难点等。
技术与教学的融合，应该避免一个误区，即为了技术融合而使用技术。技术融合高质化，在娴熟的技术背后，应该是以学生为主体，以课程标准与高考评价体系为指引，选择恰当的技术、恰当的时机，为学生创设情境化、生活化的实践情境，高质量促进学生核心素养发展。
多技术与学科教学的融合，是课程标准的要求，也是新一代“数字公民”培养的手段，在学科教学中，应该立足课程标准，以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等各项核心素养的培养为前提，恰当利用信息技术，从规范化和精准化目标入手，在教育教学中渗透核心素养的培养和技术思维的提升。
多技术融合学科教学，提高教学有效性，重在高质融合，贵在有效实践。信息技术的发展为教育教学提供了丰富的资源和方式，教师和学生只有切实做到有效实践，在实践中提升教师的应用能力和学生的核心素养，才能做到真正意义的技术赋能，提质增效。
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