數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科教學(xué)中有重要地位和作用。融合項(xiàng)目式教學(xué)與生活化實(shí)驗(yàn)理念，開展數(shù)字化物理教學(xué)是落實(shí)物理核心素養(yǎng)、優(yōu)化教學(xué)方式的有益嘗試。筆者在“透鏡”知識(shí)講授過(guò)程中，創(chuàng)新應(yīng)用生活中的實(shí)驗(yàn)器材，以學(xué)生為中心，整合光路真實(shí)立體傳播的情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察光線的實(shí)際效果，感受變焦透鏡的真實(shí)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生在經(jīng)歷導(dǎo)入、設(shè)計(jì)、實(shí)施、展評(píng)等學(xué)習(xí)過(guò)程后，真正理解透鏡對(duì)光的作用，同時(shí)了解光的傳播真實(shí)狀況，達(dá)成構(gòu)建知識(shí)、能力與思維深度融合的教學(xué)目標(biāo)^[1]。

一、項(xiàng)目式與生活化教學(xué)助力數(shù)字化物理實(shí)驗(yàn)

教師設(shè)計(jì)生活化情境，讓學(xué)生自選或自制實(shí)驗(yàn)器材，參與項(xiàng)目活動(dòng)，主動(dòng)實(shí)踐、探究、思考，可培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，提高學(xué)生邏輯思維能力，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)數(shù)字化的信息技術(shù)等媒介途徑，將物理實(shí)驗(yàn)的典型視頻案例整合在自建的公益性公眾號(hào)（物理生活化小實(shí)驗(yàn)）等自媒體平臺(tái)供師師切磋、師生探討。

（一）通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究

科學(xué)合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)是開展項(xiàng)目式教學(xué)的關(guān)鍵。教師需要科學(xué)設(shè)計(jì)各項(xiàng)目任務(wù)，既要保證所有小組的終極目標(biāo)一致，又要體現(xiàn)不同小組獨(dú)立的空間能力表征。教師要讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)成功的喜悅和幸福，也要讓學(xué)生體驗(yàn)未完成任務(wù)的挫敗。學(xué)生主動(dòng)探究的行為發(fā)生在真實(shí)情境中，在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遭遇失敗是正常的甚至是必然的。教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從失敗中尋找問(wèn)題，從問(wèn)題入手學(xué)會(huì)思考，優(yōu)化方案，用改進(jìn)后的方案再次嘗試。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生主動(dòng)探究、操作實(shí)驗(yàn)，不僅能嚴(yán)謹(jǐn)研習(xí)物理知識(shí)，深入探求科學(xué)方法，還能堅(jiān)持對(duì)相關(guān)問(wèn)題窮原竟委。在講“透鏡”對(duì)光的作用時(shí)，教師不能單純抽象光線，簡(jiǎn)單利用常規(guī)的數(shù)字化教學(xué)軟件畫圖和演示了之，因?yàn)檫@不能代表穿透鏡而過(guò)的所有光線，描述光的徑跡和方向必須嚴(yán)謹(jǐn)。教師在教學(xué)中經(jīng)常使用激光筆指示課件中的目標(biāo)。激光筆就是實(shí)驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)工具。筆者用螺旋式激光筆形成光柱，以實(shí)物和數(shù)字化視頻等多角度展示，力求還原光的真實(shí)傳播情況，展示物理教學(xué)的真實(shí)場(chǎng)景，引領(lǐng)學(xué)生探究與實(shí)踐。

（二）生活化教學(xué)創(chuàng)新并指向深度學(xué)習(xí)

教學(xué)與生活緊密相關(guān)是物理學(xué)科的特點(diǎn)。在“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的背景下，創(chuàng)新應(yīng)用生活中的器材，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)深度思考，形成物理思維，培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)。深度學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)的概括，涉及學(xué)習(xí)投入度、思維層次度和認(rèn)知體驗(yàn)度^[2]，倡導(dǎo)審辯性思考和對(duì)真實(shí)問(wèn)題的真正解決，屬提升思維的實(shí)踐探究性學(xué)習(xí)。深度教學(xué)與深度學(xué)習(xí)相輔相成，學(xué)生的深度學(xué)習(xí)目標(biāo)是由教師的深度教學(xué)目標(biāo)來(lái)導(dǎo)向，深度教學(xué)的效果將直接影響學(xué)生深度學(xué)習(xí)質(zhì)量。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行生活化創(chuàng)新，輔以數(shù)字化平臺(tái)分享展現(xiàn)，開展深度教學(xué)并指引學(xué)生深度學(xué)習(xí)，能使學(xué)生深入物理學(xué)科本質(zhì)進(jìn)行思考，融合、遷移多學(xué)科的知識(shí)，最終提升核心素養(yǎng)。人們?cè)谏钪泻苋菀装l(fā)現(xiàn)光柱，比如晚上汽車大燈照射或是手電筒都可以產(chǎn)生光柱。但只有在散射的狀態(tài)下光柱才會(huì)清晰呈現(xiàn)，普通光線亮度不夠難以引起學(xué)生注意，不太適宜觀察。教師如果只根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行講授或播放視頻，學(xué)生很難有真切的感知。教師可將兩個(gè)指尖陀螺（三孔）去掉軸承作為支架，裝入綠色強(qiáng)光激光筆，組成光的三棱柱，用螺絲桿固定中間第四個(gè)軸承控制旋轉(zhuǎn)，生成光柱。這樣，學(xué)生可對(duì)問(wèn)題深度思考、學(xué)習(xí)，教師可投入精力深度教學(xué)。

（三）亟待建構(gòu)“知識(shí)能力思維素養(yǎng)”閉環(huán)

物理課堂是落實(shí)物理核心素養(yǎng)的主陣地，知識(shí)是提升學(xué)生能力和思維的重要載體。教師借助復(fù)雜抽象的物理情境，通過(guò)創(chuàng)新生活化模式的數(shù)字化物理實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)任務(wù)開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，建構(gòu)“知識(shí)能力思維素養(yǎng)”體系，既讓學(xué)生掌握必要的知識(shí)，又讓學(xué)生提高思維能力。以“透鏡”為例，筆者從知識(shí)設(shè)計(jì)、能力培養(yǎng)、思維進(jìn)階、素養(yǎng)提升四個(gè)方面著手，建立適合中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)體系：一是通過(guò)透鏡生成奇異的效果，激發(fā)學(xué)生興趣;二是針對(duì)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光的作用展開分組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生因地制宜在生活中自選或自制實(shí)驗(yàn)器材，改進(jìn)強(qiáng)光綠色激光筆（加磁鐵可吸附黑板上展示，加玻璃柱使得光路在黑板面上呈現(xiàn)清晰高亮度光線痕跡）;三是利用自制的光柱演示裝置，呈現(xiàn)光在透鏡中傳播的真實(shí)情況;四是與學(xué)生一起動(dòng)手制作水透鏡，深入分析透鏡對(duì)光的作用，觀察透鏡變焦帶來(lái)的效果，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。

二、創(chuàng)新生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，優(yōu)化物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)路徑

筆者針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，利用物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，緊密聯(lián)系生活實(shí)際，創(chuàng)新原有實(shí)驗(yàn)，與學(xué)生共同探究透鏡知識(shí)。教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)揮一體機(jī)和平板互聯(lián)的數(shù)字化展示優(yōu)勢(shì)，注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)、動(dòng)手能力的鍛煉、思維能力的提高，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究、思考、實(shí)踐，培養(yǎng)他們的思維能力和解決問(wèn)題能力。師生一起整合教學(xué)資源：自制光路演示器、自制磁吸式綠激光筆（3支強(qiáng)光）、磁吸式大凸凹透鏡（2組）、磁吸平行激光凹凸透鏡和（24組）、自制坐標(biāo)紙、普通凸透鏡和凹透鏡（24組）、一次性手套（50只）、自制水透鏡（透明1組、普通4組）、直尺、記號(hào)筆（三色）。

（一）優(yōu)化內(nèi)容設(shè)計(jì)，尊重“物理觀念”

教師以“新奇異”的小實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，分別從新、奇、異三方面進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)數(shù)字化一體機(jī)互聯(lián)平板電腦來(lái)及時(shí)展示演示效果：（1）用PPT展示日常生活中的透鏡（圖片）;（2）使四組凸透鏡在特殊位置（光錐外）實(shí)現(xiàn)隱身，讓學(xué)生通過(guò)視頻觀看改變光路后的變化;（3）將凸透鏡從“背對(duì)背”改為“面對(duì)面”，為學(xué)生呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果。教師必須重視生活化實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)三個(gè)維度切入，從生活常見(jiàn)的事物或現(xiàn)象出發(fā)，逐漸過(guò)渡到新、奇、異，抓住學(xué)生興趣點(diǎn)，引入本節(jié)課要講的透鏡。教師用PPT上的結(jié)構(gòu)wv6gEs82hXm8aoLqsJq+vg==圓形圖來(lái)展示透鏡的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)生也能夠理解，但沒(méi)有同時(shí)進(jìn)行透鏡的觸摸與觀察，那樣令人印象深刻。只要條件允許，教師一定要讓學(xué)生動(dòng)手感受透鏡的樣式，戴一次性手套，觸摸、辨別凸透鏡與凹透鏡。學(xué)生有了真實(shí)的生活化實(shí)驗(yàn)感受能更加明辨凹透鏡與凸透鏡的區(qū)別。

（二）通過(guò)能力培養(yǎng)提升“科學(xué)思維”

教師與學(xué)生一起制作了光錐的生活化實(shí)驗(yàn)器材，展示了凸透鏡和凹透鏡對(duì)光的作用。師生整合生活中的資源和器材，將指尖陀螺周圍的三個(gè)軸承去掉，裝入三支綠光強(qiáng)激光筆，用螺絲桿做主軸，固定中間的軸承，使其能自由旋轉(zhuǎn)，并將這三個(gè)組裝后的綠色強(qiáng)光激光筆通過(guò)焊接的支架固定在光具座上，自制光路演示器（如圖1）。實(shí)驗(yàn)者向箱體中通入煙霧——散射使得光路清晰可見(jiàn)，效果非常明顯。

教師安排學(xué)生分組探究凸透鏡和凹透鏡對(duì)光的作用，改進(jìn)原有激光筆器材，優(yōu)化傳統(tǒng)物理光路實(shí)驗(yàn)。然而，用實(shí)驗(yàn)室里的普通激光筆做實(shí)驗(yàn)效果不夠明顯：亮度不夠，光路不夠集中，無(wú)法在平面上呈線狀。為解決這一問(wèn)題，學(xué)生展開討論，利用實(shí)驗(yàn)室器材中的激光筆，通過(guò)熱熔膠槍，將廢棄的小玻璃柱粘到綠色強(qiáng)光激光筆前方，進(jìn)行調(diào)試，最終呈現(xiàn)非常亮的光線;同時(shí)在激光筆上加上強(qiáng)磁鐵，使其吸附到黑板上，效果非常明顯。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，使用上述自制實(shí)驗(yàn)器材，不易受時(shí)間空間等因素的限制和影響。學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，親身經(jīng)歷解決問(wèn)題的過(guò)程，提升了自身能力，培養(yǎng)了核心素養(yǎng)。

（三）思維進(jìn)階中重視“實(shí)驗(yàn)探究”

給學(xué)生留白，讓學(xué)生有充足的時(shí)間進(jìn)行思考、討論。如圖2所示，教師引導(dǎo)學(xué)生分析凸透鏡和凹透鏡對(duì)光的三條特殊光線。通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)展示分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生得出結(jié)論：（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，將會(huì)聚到焦點(diǎn)處;經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)平行于主光軸;過(guò)光心后方向不變?nèi)匝刂本€傳播;（2）平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后則發(fā)散，但其反向延長(zhǎng)線過(guò)同側(cè)虛焦點(diǎn);朝向異側(cè)虛焦點(diǎn)方向傳播的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸;過(guò)光心后方向不變?nèi)匝刂本€傳播。三條特殊光線看似簡(jiǎn)單，實(shí)則非常抽象，學(xué)生理解起來(lái)比較困難。教師開展生活化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受光的傳播情況，明確這三條線的具體偏折情況，將比較抽象的事實(shí)轉(zhuǎn)化為可觀察的實(shí)景。學(xué)生思維進(jìn)一步深化是實(shí)驗(yàn)探究在更高維度上的發(fā)展。

教師講解光學(xué)中會(huì)聚和發(fā)散的含義。折射后的光線相對(duì)于原來(lái)入射光線的方向靠近了主光軸，叫會(huì)聚。折射后的光線相對(duì)于入射光線遠(yuǎn)離了主光軸，叫發(fā)散。教師引導(dǎo)學(xué)生開展項(xiàng)目活動(dòng)，猜線框內(nèi)是何種透鏡。判斷光是會(huì)聚或發(fā)散，關(guān)鍵要對(duì)比入射光線和折射光線偏離方向，看是遠(yuǎn)離還是靠近主光軸。視覺(jué)上看起來(lái)靠近了的光路，不代表是會(huì)聚的凸透鏡所致;視覺(jué)上看起來(lái)發(fā)散了的光路，也不代表是發(fā)散的凹透鏡所致，關(guān)鍵要看對(duì)比后的效果。如此才能讓學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)探究，明確原理所在，同時(shí)提升學(xué)生思維能力。

（四）項(xiàng)目活動(dòng)關(guān)聯(lián)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生需要深度參與項(xiàng)目活動(dòng)。教師通過(guò)測(cè)量凸透鏡的焦距變化，用光路尋找、記錄透鏡的焦點(diǎn)，根據(jù)光心的位置，用刻度值測(cè)量焦距。學(xué)生同樣記錄并測(cè)量實(shí)驗(yàn)桌上的透鏡，項(xiàng)目活動(dòng)中三組透鏡焦距各不相同，學(xué)生通過(guò)對(duì)比教師測(cè)量的焦距，并針對(duì)不同焦距的透鏡進(jìn)行觀察和觸摸感受。教師啟發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，探究凸透鏡的焦距與凸透鏡厚度的關(guān)系。學(xué)生易于察覺(jué)到凸透鏡越厚的焦距越小，折光能力越強(qiáng)，反之，凸透鏡越薄，焦距越大，折光能力越弱。基于這樣的認(rèn)知，學(xué)生再次開展項(xiàng)目活動(dòng)，自制水透鏡（變焦）。教師組織活動(dòng)，演示水透鏡的變焦效果，讓學(xué)生通過(guò)水透鏡觀看課本上的文字，體驗(yàn)變焦效果。教師把學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)引到課堂伊始提到的礦泉水瓶。礦泉水瓶就如同一個(gè)凸透鏡，隨便亂扔會(huì)引發(fā)火災(zāi)。教師借此讓學(xué)生關(guān)注環(huán)境保護(hù)、消防安全，關(guān)聯(lián)物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

三、創(chuàng)新理念優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)

朱永新教授認(rèn)為，理想課堂須有境界，側(cè)重于從教師的教學(xué)過(guò)程反思課堂，從學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)課堂。筆者對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和生活化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行集成創(chuàng)新，運(yùn)用教室內(nèi)數(shù)字化的一體機(jī)互聯(lián)平板電腦來(lái)構(gòu)建師生交流、展示，將相關(guān)的課程資源整理存發(fā)至自建公眾號(hào)，供師生探討，努力打造學(xué)生感興趣、積極參與的高效課堂。

（一）提效率、守底線，提高親和度和參與度

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，又需要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中相互協(xié)作、共同探究。教師應(yīng)用運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)手段和平臺(tái)參數(shù)，更加精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)統(tǒng)領(lǐng)整體物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程。考究的標(biāo)準(zhǔn)不再停留在學(xué)生全員參與或是全程參與上面，更關(guān)注參與的有效程度。課堂教學(xué)中如果缺乏學(xué)生有效參與，他們的思維無(wú)法激活。淺層次“摻和式”的參與也不會(huì)有好的效果。筆者依托項(xiàng)目教學(xué)，注重效率，堅(jiān)守物理學(xué)科教學(xué)底線，遵循課程標(biāo)準(zhǔn)，兼顧物理核心素養(yǎng)要求，提升學(xué)生參與的親和度，建立師生之間情感與智慧的橋梁、交流與溝通的平臺(tái)。

（二）重交流、保品質(zhì)，提高自由度和練習(xí)度

教師絕不能做知識(shí)的搬運(yùn)工，要學(xué)會(huì)發(fā)掘知識(shí)內(nèi)在的魅力。教材上有知識(shí)，教材外更別有洞天。合理利用互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化平臺(tái)，彰顯了物理實(shí)驗(yàn)的魅力，一方面奇異的現(xiàn)象引人入勝，另一方面動(dòng)手操作讓學(xué)生興致勃勃。在此過(guò)程中，師生和生生之間的交流至關(guān)重要。保證交流的品質(zhì)，讓學(xué)生自由發(fā)揮創(chuàng)新思維，這樣不僅讓學(xué)生探究相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)，而且培養(yǎng)學(xué)生對(duì)思考問(wèn)題的邏輯思維能力。在學(xué)生的學(xué)習(xí)方面，教師應(yīng)該更加尊重學(xué)生的自主選擇，尊重學(xué)生的表達(dá)方式，要學(xué)會(huì)聆聽(tīng)交流。這樣有利于學(xué)生發(fā)揮與表達(dá)，在師生、生生的互動(dòng)中，觀察、模仿、體驗(yàn)知識(shí)與情境可提高學(xué)習(xí)的效率——學(xué)生能夠積極主動(dòng)地運(yùn)用自己的能動(dòng)器官，去感受透鏡知識(shí)，進(jìn)行深度認(rèn)識(shí)。

（三）揚(yáng)個(gè)性、求境界，提高整合度和延展度

學(xué)生高效學(xué)習(xí)物理知識(shí)，需要將知識(shí)與生活相聯(lián)系，需要師生同頻共振。融合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與生活化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，恰好適應(yīng)了這一新的學(xué)習(xí)樣態(tài)。教師尊重學(xué)生個(gè)性發(fā)展需求，力求達(dá)到知識(shí)與生活融為一體的效果，透鏡對(duì)光的作用實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：（1）利用自制的實(shí)驗(yàn)器材，將光路的傳播盡可能真實(shí)地呈現(xiàn)給學(xué)生;（2）改進(jìn)綠色強(qiáng)光激光筆，使其既能吸附到黑板上，又便于學(xué)生觀察到明顯光路;（3）自制變焦水透鏡，讓學(xué)生感受觀察凹凸透鏡變化的效果，在自主探究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的過(guò)程中，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決關(guān)鍵問(wèn)題。這樣的項(xiàng)目活動(dòng)有利于整合學(xué)科知識(shí)體系，增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)生活化教學(xué)的張力。筆者在整合物理知識(shí)并結(jié)合生活實(shí)際的基礎(chǔ)上，繼續(xù)向廣度和深度延展，將傳統(tǒng)的講授式課堂教學(xué)轉(zhuǎn)向融合數(shù)字化的體驗(yàn)式情境教學(xué)。

總之，創(chuàng)新生活化實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化項(xiàng)目教學(xué)方式，探索物理課程綜合化教學(xué)的新方法，有利于精準(zhǔn)分析學(xué)情，實(shí)施差異化教學(xué)和個(gè)別化指導(dǎo)。教師要準(zhǔn)確把握數(shù)字時(shí)代的趨勢(shì)，用數(shù)字化的思維武裝自jQW84oVxzRzW2OuejrdhL0CdPWamPTPYI6iNAWA5SDU=己，用數(shù)字化的邏輯來(lái)對(duì)待學(xué)生，設(shè)計(jì)可行的基于物理實(shí)驗(yàn)操作方案和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。只要做到這些，教師就可以激活課堂：學(xué)生期待物理課如待“良辰”，課堂上看到實(shí)驗(yàn)如觀“美景”，思考物理實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題很“賞心”，參與項(xiàng)目式物理生活化實(shí)驗(yàn)是“樂(lè)事”。

注：本文系山東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度立項(xiàng)課題“初中物理混合式教學(xué)生態(tài)區(qū)塊鏈研究”（課題編號(hào)：2020ZC074）的成果。

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（作者梁?jiǎn)聪瞪綎|省淄博市淄川第二中學(xué)教師;李金玲系山東省淄博市淄川區(qū)雙楊鎮(zhèn)趙瓦小學(xué)教師，青島大學(xué)師范學(xué)院研究生）