利用信息技术培养学生物理核心素养的研究

摘要：核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.具体是指终身学习能力、合作交往能力、自主创新能力、个人发展能力以及品德修养能力.本文讨论了达到这些目标的指导理论、方法、策略、实例和具体案例.

关键词：信息技术；物理；核心素养

作者简介：蔡继新 （1979-），男，浙江桐乡人，本科学历，中学一级教师，主要研究方向高中物理课堂教学.

1当前高中物理教学出现的问题

当前社会信息技术正改变着人们的生活与学习方式，并使得世界各国与地区的教育开始走向网络化、虚拟化与国际化.信息技术与物理课程的结合已经成为当前教育改革的重点内容.但我们的课堂教学中是否充分利用了信息技术，学生的物理核心素养是否得到了有效提高.

11学生对物理学科缺乏兴趣

部分学生并未形成正确的学习态度，缺乏学习物理的兴趣.不但不关心课堂知识，对课外内容也不闻不问.针对此现象，很多教师想尽各种办法，激发学生内驱力，培养他们探索未知世界的兴趣，但效果甚微.

12对科学知识掌握不全面

物理教材上的理论知识、科学知识以及科学信息都具备较强的应用性与综合性，但当前物理教育仅限于灌输理论知识，且主要通过讲、背、练等方法进行记忆.课程中并未融入信息技术，对现代高科技的发展情况也了解甚微，尤其是对近几年国内、国外的先进的科技信息成果缺乏了解，未将知识与生活实际进行联系.

13学生科学思维及实验探究能力较差

部分学校缺乏完备的实验资源，学校领导及教师对实验教学不够重视，教师很少组织学生到实验室进行实验，所谓的实验室只能成为一个摆设.且实验评价体系完全脱离新课改理念，过分注重实验应试教育而忽视了实践操作功能，以致学生的实践动手能力较差，科学思维以及探究能力等核心素养得不到有效培养.

2信息技术与物理核心素养理论基础分析

21信息技术

信息技术从狭义方面看，它主要将信息技术等同于计算机技术，且是计算机与通信技术的结合体，在某种层面上也是计算机技术、通信技术以及控制技术的全面结合；广义层面的信息技术指的是完成信息获取、传递、加工、再生以及使用等功能的技术.而课题中的信息技术主要指的是计算机多媒体技术以及网络技术的综合体.

22物理核心素养

高中物理核心素养是在物理教育过程中逐步形成的，是适应个人学习、社会发展所需要的科学知识、科学情感、态度以及价值观念等方面的表现，在学习过程中，学生会自主的表现出物理特征的品质.且学生物理核心素养的发展主要遵循以下三个方面：一是物理核心知识，也是物理教学中使用的核心概念、核心规律、物理实验以及重要的思维方法等；二是物理的核心学习能力，此处指的是学生的推理能力、分析能力、理解能力以及综合能力等，表现出了学生利用数学工具解决物理问题及物理实验的能力；三是物理科学品质，即学生对物理学科所秉持的兴趣、态度、价值观念以及具备的合作意识等.在以上三个层次中，核心能力与科学品质才是物理教学中最为本质的核心素养.

培养学生的核心素养是教育教学的一个重要环节，也是学生在校期间的终极发展目标.能否通过各种途径、方法培养学生的核心素养，是检验教育教学成功的关键之一.

23国内外利用信息技术培养核心素养分析

国外已引进了大量的信息技术手段应用于物理课堂，多媒体、计算机、互联网以及虚拟的活动场景都开始走进物理学习生活中，以学生为主的教学活动正走进高中物理课堂.很多欧洲国家的物理教学将大多时间与精力关注于物理实践教学，老师、家长、学生等都认为实践态度才是最为重要的因素，因而会将一半的课堂时间应用在实践活动上，特别重视物理实践课程.

马利明认为要以思维方法和品质为抓手，培养学生物理核心素养：引导有目的猜想与联想，提高发散思维能力；发挥类比与变式的作用，克服消极思维变式；以表象为中介，促使概念图象化、符号化.

郑志湖认为利用现代教育技术开发实验资源，改变育人模式，促进学生自主、探究、合作学习和知识建构，提升学生物理核心素养.主要创新物理实验室建设以满足学生选择性学习和个性化发展需求为目的，对高中物理实验课程群和物理实验资源建设进行整体顶层设计.构建基于问题解决的综合性实验教学和开放性实验资源，形成与高中物理衔接的选修、竞赛、大学先修、现代物理技术实验课程资源.

然而国内学者主要是由理论层面解释如何利用信息技术培养学生的物理核心素养，很少有结合实际教学过程进行描述，这样的教学被局限于固定的模式中，忽视了实际教学.

本文将结合高中物理课堂实践教学，最新的教育动态，利用信息技术改变现有的教学模式，并重新定义了教学步骤，使学生可以积极主动地参与到教学模式中，以切实提升学生自身的物理核心素养水平.

3利用信息技术培养学生物理核心素养方法策略

31利用信息技术培养学生物理学习兴趣，激发学生求知欲.

案例1在《探究平抛运动的规律》一课的教学设计中，教师在联系实际生活的基础上，提出物理问题.教师利用平抛小游戏（图1）引入课程，确定活动主题为“请你来当飞行员”，飞机投弹是较为典型的平抛运动事例.课堂导入中仅凭借教师语言进行描述，无法激发学生的求知欲，此时可以利用多媒体软件播放1945年美国轰炸机突袭日本的史料，激发学生好奇心理.期间教师提问：如果你是执行任务的飞行员，在历尽千辛万苦之后，终于发现了敌人兵工厂，那么距离多远才可以击中目标呢？创设情境之后，接下来，教师开始充分使用网络资源进行授课的方法，向学生提供学习网页，使其自主选择平抛运动的视频、图片以及动画等内容，以加深他们的理解程度，进而为此后的研究规律打下坚实的基础.

随着教学的逐步深入，教师的问题还可以再进一步加深：“如果你的任务是击中动态目标，比如行驶中的汽车、逃逸的小船等.此时教师可以利用信息技术，在电脑上播放小游戏——飞机炸船.让学生到前面看谁能炸到正在逃逸的小船，学生基本很難炸到逃逸的小船，此时教师示范，百发百中，这个小游戏又一次将课堂气氛带入高潮，那么预投距离应该怎样计算？”让学生通过计算，并再次进行游戏，此时学生兴趣更浓了，再一次激发学生的学习兴趣.

32运用信息技术创设情境

教师是物理学习的引导者，在物理教学设计上应恰到好处地运用信息技术，利用所学的知识探究其规律，在教师的引导下有序进行探究过程，培养学生学科品质和科学精神、创新精神.

案例2人教版必修1第四章第七节《超重和失重现象》教学片断.

（1）教师提出问题：在失重现象中，如果加速度为重力加速度，则视重为多大？

（2）学生思考回答：此时视重为零（教师利用电脑视频播放事先录制好的视频论证）

（3）教师归纳总结：当物体以重力加速度竖直加速下降时，物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）为零，这就是“完全失重”现象.

（4）教师提出问题：将两本字典叠放在一起置于手掌上，手突然撤去，两本字典下落，字典间存在弹力作用吗？

（5）学生思考回答：假设存在弹力，根据牛顿第二定律分析得到，处在上方的字典的加速度的大小小于重力加速度，处在下方的字典的加速度的大小大于重力加速度，在这种假设前提下，两者下落过程应当分离，且距离越来越大，然而假设与实际情况相悖，故假设错误，因此字典之间不存在弹力，弹力为零.两者处于完全失重状态，一起做自由落体运动.

（6）教师引导：太空中宇航员处于什么状态？他们如何在太空生活？观看天宫二号陈冬、景海鹏生活视频（图2）.

（7）教师提问：电影中是否有完全失重的场景？

（8）播放成龙和金喜善主演的电影《神话》完全失重片断（图3）.

引导学生设计恰当的学习活动，学生进一步激活探究所需的先前经验，引导学生实现物理课程资源的超水平发挥.同时利用信息技术激发学生的学习积极性，帮助他们在自主探索、合作交流的过程中，真正理解和掌握基础知识、基本技能.当然教师在教学中引导的内容不仅仅是方法和思维，更重要的是做人的价值，如坚强的毅力，明辨是非的能力，积极向上的精神等核心素养.

33积极开展物理探究实验活动，增强学生的感知能力，培养学生形成科学意识与科学能力

探究实验能使学生投入到活动中去自己发现问题、积极开展探索、让学生在质疑探究过程中提高运用知识解决问题的能力.在平时的教学中我们设计过很多创新性探究实验，如探究合力与分力的关系实验，探究加速度与质量、力的关系实验，探究小车速度随时间变化的规律实验，探究作用力与反作用力关系实验，探究弹性势能的表达式，探究功与速度变化关系实验等.通过学生之间的合作探究，不仅使他们相互启发，相互弥补知识的缺陷，而且调动思维潜能，经历模型建构、科学推论、科学论证、质疑创新等活动，有效地培养学生批判性思维和探究能力、推理能力及提取信息能力等.

案例3探究作用力与反作用力关系片断.

（1）新课引入

教师通过电脑播放赵本山小品《卖拐》视频，提出问题：小品中范伟的脚为什么麻了？引出作用力和反作用力概念.

学生举例：男同学之间掰手腕，鼓掌，拔河比赛等，进一步强化作用力和反作用力概念.

（2）实验探究

教师提供实验器材——弹簧秤两把、橡皮筋两根.

师：用什么实验来探究呢？需要什么器材？

生：弹簧测力计.

师：拿一个弹簧测力计，用手拉秤钩，弹簧测力计读数反映的是谁对谁的力？

生：手对弹簧测力计的拉力.

师：手对弹簧测力计的拉力可在弹簧测力计上显示出来.请问，弹簧测力计对手有拉力吗？如何表示出来？能否显示力的大小？怎么办？

生：將两个弹簧测力计对拉.

师：如何使用及注意些什么？

生：调零，水平对拉，沿杆施加拉力，注意量程.

师：（4人一组）每组发弹簧测力计2把、橡皮筋1根，请学生自行实验 .

探究1作用力和反作用力大小关系.

用手拉橡皮筋，体会感受两只手受到的拉力大小.初步结论.

A弹簧测力计主动拉B弹簧测力计，B弹簧测力计主动拉A弹簧测力计，观察两弹簧秤读数大小.（结论略）

探究2作用力和反作用力方向关系.

两个弹簧测力计对拉，观察拉力方向.

讨论与实验.

再次观察两个弹簧测力计水平对拉，竖直对拉，倾斜对拉，拉力方向关系.（结论略）

用一根弹簧测力计拉一个橡皮筋，观察各自拉力方向.（结论略）

探究3作用力和反作用力还有其他什么特点？

作用力与反作用力哪个先？性质一样吗？效果能抵消吗？你还有什么办法得出结论（可根据学生自己准备的器材试验并得出结论）

探究科学，热爱科学，提高学生的科学素养是物理教学的目标.因此在教学中，教师要通过营造良好的氛围，激发学生开展科学活动，发挥学生的主动性，选择学生熟悉的，最感兴趣的事物，经过教师的精心设计，让学生进行动手操作、动脑思考，参与到探究科学的全过程，充分发挥学生的聪明才智，掌握科学概念、学会科学方法、形成科学意识、全面提高学生的科学能力.

4结束语

物理核心素养存在多种不同的培养方式，除了利用信息技术及实验设计之外，还可以通过习题设计、课外活动、小组合作学习以及校本课程开发等多种方式进行展开.相信不久的将来，信息技术一定可以被广泛应用于物理课程中，学生的核心素养也会得到大幅度的提升.

参考文献：

[1] 董国伟高中物理课堂教学常见问题及对策分析[J].新课程（中旬）2013（06）

[2] 郑志湖物理实验教学中激活学生探究欲望[J].物理教学2016（03）

[3] 马利明也谈物理核心素养的培养[J].教育研究与评论2016（07）

[4] 廖伯琴我国选拔性考试对高中物理新课程实施的影响[J].物理教学探讨2013（01）