指向深度学习的高中物理智慧教育课堂构建和实践

展云飞

(南通大学附属中学,江苏 南通 226019)

近些年来,随着科学技术的发展,人工智能、5G通信、大数据等手段融入了人们的生活中,推动了“互联网+教育”融合的脚步.高中物理教学中,教师应转变教学理念,积极引入智慧课堂教学,培养学生的高阶思维与能力.

1 深度学习背景下构建高中物理智慧教育课堂的必要性

1.1 贴合培养学生核心素养的目标

新课程标准中,对学科核心素养的培养提出了明确的要求,高中物理智慧教育课堂更加注重培养学生的高级能力,与社会对现代人才的需求相匹配.培养物理核心素养有助于提高学生的创新思维与实践能力,成为优秀的物理预备人才.而从宏观角度分析,一个国家技术的发展离不开物理人才的努力,由此可见,积极探索深度学习背景下构建智慧课堂的有效开展措施,不仅是教育改革需要,更是时代发展的需求[1].

1.2 物理学科核心素养的内在要求

物理核心素养,从狭义角度分析,是学生学习物理必需的素质和能力,从广义角度分析,物理核心素养不仅可以应用在物理学习中,还可以应用在其他学科学习中,从某种意义上来说,具有跨学科特点[2].但在高中物理教学中,若是依靠传统教学形式来培养学生的核心素养,显然是不可能的,单一的教学方式无法培养和拓展学生的思维能力,只有深度学习才能保证智慧课堂有效开展.

2 深度学习下高中物理智慧教育课堂构建策略

2.1 利用已有经验,深度自主学习

高效的课前预习需要学生利用已学知识,在自主学习中展开思考和探究.在智慧教育手段的支持下,课前教师应在网络学习平台上发布微课视频,视频内容应分为两个部分,前一部分内容是对相关旧知识的复习,后一部分则是对新知探究过程及演示实验.学生在课堂学习前,自主下载微课视频并观看,并以小组合作的形式在QQ、微信等互动软件中讨论预习经验,从而实现深度自主学习[3].

以人教版高中物理必修第一册《摩擦力》教学为例,各种摩擦力及影响摩擦力大小的因素,是本课中的主要内容,教师应设计微课视频调动学生的已有经验,指导学生完成深度自主学习.首先,教师先结合初中物理“摩擦力”相关知识设计简短的微课视频,让学生在预习中复习以往学习过的知识,也为自主探究活动开展奠定良好的基础.然后,教师再通过自主拍摄或网络下载搜集一些与摩擦力相关的现象,如冰面上滑冰、塑料瓶盖上的竖纹等,将素材内容与理论知识相结合设计微课视频,供学生自主学习使用.随后,学生在观看微课视频时,根据已掌握的知识对其中的现象展开思考,主动发现问题.在此基础上,学生再阅读教材中的文字内容,对问题展开思考,掌握本课中的基本知识.最后,教师指导学生借助微信、QQ等社交软件进行即时互动,围绕“影响摩擦力的因素”这一问题展开讨论,这一过程中,学生可以提出预习中发现的问题,也可以帮助他人解决疑惑.教师不要过多干预学生的思路,而是将学生互动中提到的问题整理起来,作为课堂教学中的重点.基于此,在智慧环境下,学生通过高效预习提前掌握基础知识点,并在互动中明确自身的不足,接下来的课堂学习中有目的地进行听讲.

2.2 创设物理情境,导入核心任务

为了构建高效智慧课堂,在高中物理教学中,教师应充分发挥现代信息技术的优势,利用图片、动画或视频的方式创设生动形象的教学情境,多样呈现物理知识的同时,结合情境引出相应的问题,组织学生在思考、交流和讨论中表达个人看法和见解,进一步巩固课堂所学物理知识.

以人教版高中物理必修第一册《自由落体运动》教学为例,为了加强学生对知识的认识,教师应创设物理情境,引导学生沉浸在深度学习之中.首先,教师利用课件播放“黄果树瀑布”视频,并吟诵古诗“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,再展示牛顿被苹果砸到的图片,借助常见的自由落体运动引导学生思考“生活中经常可以看到落体运动,这种运动有什么特点呢?”由此,教师借助现代信息技术手段创设问题情境,引导学生积极思考,为学生深度学习奠定良好的基础.随后,教师要求学生借助移动终端近距离观看两个演示实验,实验一:一枚硬币及与硬币同等大小的纸片,从同一高度上由静止开始同时下落,发现硬币先落地;实验二:将一颗小石子与一张比小石子重的纸片,让二者从同一高度同时下落,发现小石子先落地.学生结合两个实验得出两个相反的结论,形成了认知冲突.基于此,教师将教学情境与实验教学相结合构建智慧课堂,助力学生初步理解自由落体运动的条件、性质及规律,以培养学生的观察能力和推理能力.

2.3 基于智慧环境,引导深度学习

智慧环境的塑造是学生深度学习中的重要因素,充分利用智慧环境的优势开展实验教学,能让学生在设计实验、操作实验、分析问题、解决问题中,提高探究能力等思维品质,使学生沉浸在生动的实验环境中,真正实现深度学习[4].

以人教版高中物理必修第一册《牛顿第二定律》教学为例,为了让学生掌握牛顿第二定律并运用知识解决问题,教师应利用智慧环境设计深度学习活动.首先,教师在课堂导入环节提出具有争议性的问题,启发学生的思维“小车的加速度与所受的力成正比,与它的质量成反比,这句话是否具有普遍适用性呢?”学生结合已掌握知识经验展开思考,一部分人认为这一结论具有适用性,另一部分人则认为这一结论不具备适用性.然后,教师要求学生结合自己的观点展开讨论,以小组合作的形式设计实验加以验证,并利用手机设备的摄像功能,记录实验的过程.小组分工实验结束后,教师要求支持不同观点的学生上台阐述实验过程,并将实验视频同步到投影中,方便其他同学观看,结合实验结果佐证观点的正误,让学生深化对知识理解的同时形成科学研究意识.学生通过探究,深入理解牛顿第二定律,深化对知识的理解.

2.4 小组合作探究,实施智慧教学

小组合作探究是保障智慧教学有效性的重要措施,学生要在教师的引导下自主研究问题,结合所学发现问题,再以小组合作的方式促使学生深度分析和探究.

(1)利用螺旋测微器来测量金属丝的直径,为减少实验误差,在金属丝上选择三个不同的位置,各测量一次后求出平均值;

(2)利用ipad、手机等移动终端设备登录虚拟实验软件,拖动软件中提供的实验器材,按照电路图连接好电路;

(3)测量金属丝的长度与金属丝的电阻值.

由此,学生在小组讨论中借助集体智慧设计出科学的实验方案,有助于思维能力和创造能力的发展.

2.5 分层布置任务,深化巩固知识

课后作业是物理教学中不可或缺的一个环节,也是学生对自身知识结构体系查缺补漏的重要途径.但由于学生的物理基础和综合能力不同,课堂中的听课效率也不同,导致每个学生的知识缺陷不同.智慧教育课堂中,教师应利用大数据技术对学生课前预习、课堂学习中的表现展开分析,精准查找学生学习中的薄弱点,设计具有难度差异的个性化作业,并分配给学生适合自身难度的作业内容,以保证学生的学习具有深度性.

以人教版高中物理必修第二册《向心加速度》教学为例,教师在利用大数据分析学生课堂表现,掌握学生基本学情后,可以在课后设计层次分明的课后作业,具体内容如下:

题目一:滑冰是经典冬季运动项目,在男女双人花样滑冰运动中,双方通过配合作出托举、跳跃、旋转等高难度的动作,假设花样滑冰中男女的转速相同均为30 r/min,女子触地冰鞋的线速度为4.8 m/s,求男子拉女子做圆周运动时,女子做圆周运动的角速度、触地冰鞋做圆周运动的半径及向心加速度的大小.

题目二:某光滑的水平面上有A和B两个铁钉,二者相距0.1 m,A上系有一根1 m长的细线,细线的另一端则系在一个小球上,小球质量为0.5 kg.设最初小球在A、B连线上一侧,现给小球以垂直于线的2 m/s的速度做圆周运动,若细线承受最大的拉力是7 N,从开始运动到细线断裂,需要经历多长的时间?

这两道题目具有明显的难度差异,题目一考查的是学生对向心力公式F=mωv的直接运用,更适合基础薄弱的学生完成;而题目二考查的知识点则更全面,包括力与运动等多方面知识,更适合基础较好的学生完成.

总的来说,智慧教育作为教育信息化的重要手段,为智慧课堂的构建提供了技术支持.但这些只是智慧教育开展的手段,而非教育的真正目的,教师应创新教学模式,为学生营造深度学习的环境,在智慧课堂中培育学生的学科核心素养.