“互联网+”时代高中物理课堂教学的变革研究
摘要：“互联网+”时代的各种技术使社会生活发生了翻天覆地的变化，“互联网+”与教育融合起来，可以实现教育的全面革新。传统的高中物理课堂存在诸多弊端，需要改善。“互联网+”相关技术的应用，帮助学生突破了资源、工具、空间、模式的限制，真正实现了发展学生物理核心素养的教学目标。
关键词：高中物理；课堂教学；互联网+；课堂变革
随着“互联网+”时代的到来，社会生活的各方面都发生了翻天覆地的变化。“互联网+”同样冲击了高中物理教育，为其引入了新的教学技术手段，促进了课堂教学模式的变革。“互联网+”是互联网技术与各种行业间的高度融合，使各行业进入了数字化、网络化、智能化阶段。物理教学的“互联网+”的模式为学生的科学思维、创新思维创造了良好的环境[1]。利用“互联网+”工具和理念，高中物理教师可以从资源、工具、空间、模式等方面入手，变革课堂教学模式。
一、突破资源限制
在传统高中物理课堂中，学生掌握的资源十分有限，一般为课本、导学案等。这些资源无法支撑起学生的探究学习，导致学生过度依赖教师的讲授，使课堂教学形式单一、枯燥。在这一背景下，学生的物理核心素养难以得到有效发展。互联网是一个巨大的资源库，其中包含了大量有价值的学习资源。如果能够将这些学习资源引入到高中物理课堂中，教学将会更为灵活、高效。互联网资源也存在着杂乱、参差不齐的问题。“互联网+”技术则改变了这种状态，学生可以使用简单的技术工具来获取资源，大数据也可以为学生推荐各种有价值的资源。在高中物理课堂教学中，教师可以鼓励学生进行WebQuest，占有大量学习资源，获得对知识的深度认知。
进行“自由落体运动”教学时，教师引入“互联网+”技术，帮助学生突破资源的限制。教师提出问题：“亚里士多德认为重的物体下落得比轻的物体快，伽利略发现这个观点是错误的。那么，伽利略怎样发现这个观点是错误的呢？”许多学生听过故事“两个铁球同时落地”，他们认为伽利略利用两个铁球做自由落体运动的实验发现了亚里士多德观点的错误。实际上并非如此。在教学中，教师要求学生使用各种互联网搜索工具搜索伽利略对自由落体运动研究的历史,如图1是网络搜索返回结果。通过搜索和筛选，学生得到了一些有用的资料。通过阅读资料，学生了解到伽利略通过逻辑思维发现亚里士多德观点的错误。教师让学生制作一份简单的PPT，简述他们WebQuest的成果。教师追问：“伽利略认识到亚里士多德观点的错误后，又进行了实验探究，伽利略是如何进行实验的呢？”教师指导学生再使用搜索工具搜索相关的历史资料。通过搜索和筛选后，学生清晰地了解了伽利略的探究过程。学生为伽利略将逻辑思维与实验结合起来的创新而惊叹。通过WebQuest，学生已经初步认识到自由落体运动是一种匀加速直线运动。教师提出问题：“如何测量自由落体运动的加速度呢？”学生首先想到的是利用打点计时器来测量重力加速度。教师让学生再一次进行WebQuest，借助“互联网+”学习资源来研究测量重力加速度的方法。进一步WebQuest后，学生发现了几种测量重力加速度的方法，如滴水法。在水龙头的下方放置一只瓷盘，调节水龙头的阀门，使水一滴一滴地滴下来。记录下水滴下落N滴的总时间T，计算一滴水滴下落的时间t。测量水龙头到瓷盘的距离h，利用匀变速直线运动的位移公式来计算重力加速度g。“互联网+”技术帮助学生突破了在课堂学习中学习资源的限制。如果没有基于“互联网+”的WebQuest，学生很难了解伽利略研究自由落体运动的那段历史，也不可能发现滴水法这种测量重力加速度的创新方法。在“互联网+”创新课堂上，学生获取学习资源简单、高效，拓展了学生的视野，提升了课堂教学的效率。
二、突破工具限制
在传统的高中物理课堂中，学生缺少探究工具的支持，探究活动难以有效地开展。教师提供实验器材，学生只得因循守旧地开展各类探究活动。学生无法将自己的各种创新想法付诸实践，他们的好奇心被压抑。“互联网+”时代为学习提供了许多有价值的工具，学生借助这些工具可以实现有意义的探究。在高中物理课堂教学中，教师可以根据学生的探究需求，提供给学生有用的信息技术工具，指导学生开展各类探究活动。通过“互联网+”工具支撑的探究活动，学生的物理素养和信息素养都能够得到训练和提升。学生在课外还能进行相关的探究，即为“家庭实验”。“互联网”背景下“家庭实验”的有效开展，势必能让学生真正认识到生活中充满物理，物理中隐藏着生活，切实体验从生活走向物理，从物理走向社会[2]。
进行“胡克定律”教学时，教师引入“互联网+”技术，帮助学生突破工具的限制。教师让学生拉伸或者压缩弹簧，感受弹簧弹力的变化。在学生体验后，教师提出问题：“弹簧的弹力和它的形变量之间存在着什么样的关系呢？”教师提出问题后，让学生自主设计实验。为了更好地帮助学生进行实验设计，教师提供给学生在线虚拟实验平台。借助在线虚拟实验平台，学生可以挑选需要的虚拟实验器材组装起来进行实验。通过在线虚拟平台的模拟实验，学生设计了实验方案，并进行了模拟的实验操作训练。学生具备了一定的实验基础。然后，教师提供给学生真实实验器材，要求学生分组进行真实实验。学生很快就将真实的实验器材组装起来，并实施了实验。教师要求学生在实验过程中利用在线数据表格工具记录数据,如图2是在线数据表格记录的实验数据。在线数据表格工具操作非常简单，学生不需要学习就可以使用。而且，在线数据表格工具将数据安全地存储在网络服务器上，学生可以在不同的平台（手机、平板电脑、台式电脑等）打开数据，使用数据。这就方便了学生在课外进一步开展探究活动。通过实验，学生记录了一定量实验数据。教师要求学生利用在线数据表格工具分析数据。学生先使用散点图工具将实验数据描点，然后使用拟合工具对数据点进行拟合。拟合后，学生发现弹簧的弹力和形变量成正比例关系。由于所有实验小组的数据都存储在在线数据表格中，各个小组之间可以方便地分享数据，交流心得。一个小组得出的结论不一定可靠，但是所有小组的数据都得出了相同的结论，充分证明了结论的正确性。结合学生的实验结论，教师引入胡克定律。教师针对胡克定律的要点进行讲解，并给学生布置课外探究任务。教师要求学生在课外探究橡皮筋的弹力是否服从胡克定律。学生在课外对橡皮筋的弹力和伸长量进行了探究，并将数据记录在在线数据表格中。教师可以实时地打开在线数据表格，检查学生的课外探究情况。教师可以借助网络通信工具对学生的课外探究进行指导。借助“互联网+”工具，学生将探究拓展到了课外，实现了“家庭实验”，提升了学生建构知识的效果。借助“互联网+”工具，学生的探究效率更高。
三、突破空间限制
传统的高中物理课堂教学受到空间的限制，学生只能坐在教室中听教师滔滔不绝讲解，或者在教师的指导下进行有限制的探究。虽然教师具备较多的学习经验，对学生所要探究的知识有较为深刻的认识。但是教师同样存在着局限性，不可能对所教学知识的每一个方面都有十分深入的了解。在这种状况下，高中物理课堂教学需要进行变革，以突破空间的限制。在“互联网+”时代，教师可以利用远程通讯软件，将课堂与外界联系起来，实现课堂与外界的全面贯通。
进行“速度”教学时，教师引入“互联网+”技术，帮助学生突破空间的限制。首先，教师创设情境，引入“速度”概念。教师提出问题：“如何比较两个物体运动的快慢呢？”教师现场和学校的体育教师进行视频通话，邀请体育教师讲解在体育比赛中比较快慢的方法。体育教师讲了一个实例：在百米赛跑中，位移一定，比较时间，用时少的运动员跑得快。体育教师又从观众的角度来介绍了观众比较运动员快慢的方法，即：观众坐在观众席上，他们观察到运动员运动的时间是一样的，则谁跑在前面（位移大），谁跑得快。体育教师在讲解的过程中，还引入了许多具体数据，如中学生百米赛跑的成绩、百米赛跑世界记录等。和体育教师的连线为学生增加了对运动快慢的许多感性认识。在此基础上，教师引出“速度”概念。讲解到平均速率和瞬时速率时，教师再视频连线课前邀请的一名交通警察，让他介绍区间测速和定点测速。区间测速测量的是车辆在整个过程中的平均速率，而定点测速测量的是某个位置的瞬时速率。两种测速方式各有千秋。在实际交通测速中，交警灵活地将两种测速方式融合起来，以有效防止车辆违反交通规则超速行驶。和交警的连线让学生了解到许多和交通相关的概念，拓展了学生的视野。和交警的连线还让学生认识到物理知识的广泛应用。一些学生对超声波测速产生了浓厚兴趣，他们在课外利用互联网收集了许多相关资料，并进行认真的阅读，学到了许多课本上学不到的知识。在探究光电门测量速度问题时，教师播放了微课视频。通过对微课视频的观摩，学生了解到光电门测量速度的具体方法。光电门测速的本质是将遮光片通过光电门的平均速度近似为小车通过光电门的瞬时速度，这是极限思想方法的应用，渗透了思想方法的教学。学生了解光电门测量速度的方法后，教师还给学生提供了DIS实验设备，让学生使用速度传感器测量小车的速度。速度传感器借助数据采集器将数据传递进电脑，电脑中的数据分析软件自动将速度-时间图像绘制了出来，如图3是计算机绘制出的速度-时间图像。学生通过电脑屏幕上显示的速度-时间图像，清晰地观察到小车的运动情况。“互联网+”技术的应用极大地拓展了高中物理课堂教学的空间，让学生获取了超越课堂的认知，促进了学生物理核心素养的发展。
四、突破模式限制
在传统高中物理课堂中，教学形式相对固定。一般情况下，先是教师讲解基础知识，然后学生练习，教师再作适当点评。这种教学模式便于教师掌控课堂，使课堂教学时间得以充分利用。这种教学模式也存在着许多缺点。第一个缺点，学生的个性被压制。学生间的性格、能力差异较大，统一的教学模式无法将学生的个性充分发挥出来，制约了学生个性的发展。在“互联网+”时代，教师可以利用技术手段改变传统的教学模式，实现教学模式的突破。
进行“电流”教学时，教师引入“互联网+”技术，帮助学生突破模式的限制。教师布置任务，要求学生在课堂教学前使用微课自主学习本节内容。教师利用互联网发布了三份微课视频，分别对应电源的作用、电流的定义、电流的微观解释。每份微课视频的时长在五分钟左右。教师还给学生提供了一份简单的在线练习。学生先阅读教材中的相关内容，再观看三份微课视频。通过阅读教材和观看微课视频，学生已经掌握了电源和电流的相关基础知识。然后，学生完成在线练习。教师利用微信群和QQ群为学生建立交流平台。学生可以将他们有疑问的内容发布到微信群或者QQ群中。对于一些比较简单的问题，学生通过微信群和QQ群的讨论，很快解决了疑难问题。教师利用网络调查工具设计一份调查问卷，来分析学生自主学习情况。调查问卷中包括了主观题和客观题。主观题主要让学生对自己的课前学习进行评价。客观题主要用来检测学生的课前学习情况。主观题和客观题较好地将学生思维问题暴露出来。通过对调查问卷的分析，教师发现学生主要对利用电流定义式计算、电流的微观解释的理解上存在问题。在课堂教学中，教师先让一部分学生汇报他们课前学习情况。学生将他们课前学习的过程和学到的知识展示了出来。教师利用百度脑图作为基本工具和学生一起整理基础知识。这样学生就形成了一张知识体系网络图。然后，教师将学生的疑难问题展示出来。教师提出具体的问题引导学生讨论解决。第一个问题是电解液中的电流计算问题，如图4所示。在学生讨论后，教师对这类问题进行了总结，即：通过横截面的电荷量等于正电荷加上负电荷的绝对值。第二个问题是电流的微观解释问题。教师展示具体问题，要求学生推导电流的微观解释公式。在推导出公式后，教师让学生将具体的数据代入到公式中。学生发现电荷的定向移动速度十分小，产生了新的疑惑。教师解释电荷的热运动速度和定向移动速度的区别。这样学生就解决了两个疑难点。借助“互联网+”技术进行翻转课堂教学，实现了高中物理课堂教学模式的突破。在新模式下，学生的主体作用，教师的主导作用更能发挥出来，课堂教学更能有的放矢。
将互联网和高中物理教学进行整合，实现“互联网＋教育”模式在高中物理教学中的应用，帮助学生更好地进行高中物理知识的学习[3]。在“互联网+”时代，高中物理课堂可以突破资源、工具、空间、模式的限制，给学生更多的个性化发展机会。
参考文献：
[1]张智超,张丽娜,梁学军.“互联网+”中学物理教学研究进展[J].中学物理,2021,39(21):7-10.
[2]唐安全,梁倩妮.“互联网+”背景下高中物理实验探究的个性化整合实践[J].物理教学,2021,43(03):39-42.
[3]龚黎平.“互联网+教育”模式下高中物理教学分析[J].中学物理教学参考,2020,49(08):67.