趙 博

國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》中指出普通高中要“深化課堂教學(xué)改革，……積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)?！苯逃堪l(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》中也明確提出了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的要求。變革課堂教學(xué)方式、開展學(xué)科實(shí)踐，已經(jīng)成為新時(shí)代高中教育落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的需要。

學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建是教學(xué)方式變革的基礎(chǔ)。優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)空間資源是在高中物理教學(xué)中開展學(xué)科實(shí)踐的必要保障。教師要善于運(yùn)用學(xué)習(xí)空間資源，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)富于體驗(yàn)性、生活化、具象化的物理學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在情境中建構(gòu)物理概念、探究物理規(guī)律、解決實(shí)際問題。教師應(yīng)盡可能開發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)空間、實(shí)踐空間和虛擬空間資源，充分發(fā)掘物理實(shí)驗(yàn)和輔助資源的育人功能，帶領(lǐng)學(xué)生參與深度學(xué)習(xí)、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、開發(fā)實(shí)驗(yàn)空間資源，創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)情境

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020年修訂》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）中，規(guī)定了21 個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，并對(duì)36 個(gè)教學(xué)內(nèi)容明確提出“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)物理概念或探究物理規(guī)律”的教學(xué)要求。新課標(biāo)在加強(qiáng)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的導(dǎo)向性非常明顯。普通高中物理實(shí)驗(yàn)空間的資源必須滿足課標(biāo)規(guī)定的教學(xué)需求。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)校實(shí)際，盡可能多開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源，豐富學(xué)生的物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以此獲得良好的教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)空間中的新媒體資源能幫助教師讓學(xué)生獲得更好的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。學(xué)生物理概念的建構(gòu)需要以客觀情境中的經(jīng)驗(yàn)或體驗(yàn)為基礎(chǔ)。對(duì)于一些現(xiàn)象較難觀測(cè)的演示實(shí)驗(yàn)，教師可以利用手機(jī)與一體機(jī)的連接投屏技術(shù)放大并展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如，在2019 年人教版普通高中物理教科書（以下簡(jiǎn)稱“新教材”）選擇性必修3“氫原子光譜和玻爾的原子模型”一課的教學(xué)中，利用分光計(jì)可觀察高壓下氫氣放電管發(fā)光的現(xiàn)象，并得到氫原子光譜。該光譜需要通過直徑1 厘米左右的目鏡來觀測(cè)，只能由一人觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；而且實(shí)驗(yàn)需用到高壓電，不能安排學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。這時(shí)教師可以利用手機(jī)和一體機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)時(shí)投屏，解決該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀測(cè)的問題。

教師應(yīng)深挖新教材中的實(shí)驗(yàn)資源，為學(xué)生開發(fā)新課標(biāo)規(guī)定范圍外的非必做實(shí)驗(yàn)，豐富符合本校實(shí)際的實(shí)驗(yàn)空間資源。例如，新教材必修3“電容器的電容”中的“拓展學(xué)習(xí)”是“用傳感器觀察電容器的放電過程”實(shí)驗(yàn)。在該節(jié)課必做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室使用傳感器能獲得更加直觀和準(zhǔn)確的電流或電壓隨時(shí)間變化的圖像。學(xué)生還可以在該拓展實(shí)驗(yàn)中改變放電電路的阻值，研究電容器在不同阻值下放電電流隨時(shí)間變化的圖像，獲得對(duì)電容器充放電更完整、全面的認(rèn)識(shí)。

二、真實(shí)的實(shí)踐空間資源，創(chuàng)設(shè)生活化的實(shí)踐情境

高中物理教學(xué)要為學(xué)生適應(yīng)社會(huì)生活做準(zhǔn)備。學(xué)生未來將會(huì)面對(duì)實(shí)際生活中的問題，因此需要具備解決真實(shí)問題的能力。學(xué)生能否把真實(shí)情境中的一段經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為一個(gè)物理探究過程，能否把生活描述情境的文字轉(zhuǎn)化為物理學(xué)科語(yǔ)言，能否把情境中需要完成的具體內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)物理問題，就是應(yīng)用物理觀念思考問題和應(yīng)用物理知識(shí)分析解決問題的關(guān)鍵能力。教師應(yīng)著眼于學(xué)生的能力發(fā)展，為學(xué)生提供解決真實(shí)問題的實(shí)踐空間，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)面對(duì)真實(shí)的情境，研究和解決實(shí)際的問題，讓學(xué)生獲得關(guān)聯(lián)情境和知識(shí)的意識(shí)和能力。

物理學(xué)科專用的學(xué)生實(shí)踐空間，能為學(xué)生完成物理實(shí)踐作業(yè)或課題研究提供資源和學(xué)習(xí)場(chǎng)域。新教材每一冊(cè)的最后幾頁(yè)都有“課題研究”內(nèi)容，教師可以根據(jù)其中的“研究樣例”和“參考選題”為學(xué)生設(shè)計(jì)階段性的實(shí)踐性任務(wù)作業(yè)。例如，教師完成拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等教學(xué)內(nèi)容后，可向?qū)W生布置“研究投擲標(biāo)槍動(dòng)作的物理原理”作業(yè)；在學(xué)生學(xué)會(huì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻后，教師可給學(xué)生布置“研究充電寶不同電量時(shí)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻大小”的作業(yè)。這些實(shí)踐性的課題研究作業(yè)，讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題、制訂計(jì)劃、發(fā)現(xiàn)證據(jù)、交流表達(dá)等過程。在完成實(shí)踐研究作業(yè)的過程中，教師可根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間安排，定時(shí)向?qū)W生開放實(shí)踐性專用室（如學(xué)生創(chuàng)意工坊），為學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)器材、小組合作的機(jī)會(huì)、交流和展示成果的場(chǎng)地。在教學(xué)中組織實(shí)踐性課題研究，教師不僅要關(guān)注學(xué)生研究得到的結(jié)論，更要重視學(xué)生研究的過程，幫助學(xué)生在實(shí)踐情境中發(fā)展科學(xué)思維、提高科學(xué)探究的素養(yǎng)。

教師還可以將一些生活化的實(shí)踐情境開發(fā)為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)任務(wù)。學(xué)生能在真實(shí)情境中完成任務(wù)，代表他們已真正理解了某些物理概念或規(guī)律。例如，新教材必修1 的教學(xué)中，可用“制作人的反應(yīng)時(shí)間測(cè)量尺”任務(wù)，評(píng)價(jià)學(xué)生是否掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；可用“利用phyphox 軟件獲得電梯從8 樓運(yùn)行到1 樓的a-t圖像，估測(cè)電梯勻速運(yùn)行時(shí)的速度”任務(wù)，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)加速度概念和運(yùn)動(dòng)圖像的理解。新教材選擇性必修2的教學(xué)中，可用“設(shè)計(jì)能產(chǎn)生交流電的發(fā)電裝置，說明輸出電流是否為正弦交流電”任務(wù)，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)交流電產(chǎn)生原理的學(xué)習(xí)情況。教師可搜集一些優(yōu)秀學(xué)生的實(shí)踐作品或研究方案、成果，以展柜或海報(bào)等形式在實(shí)踐空間中展示，讓實(shí)踐空間成為學(xué)生實(shí)踐作品或研究作業(yè)交流和展示的平臺(tái)。

三、靈活的虛擬空間資源，創(chuàng)設(shè)具象化的仿真情境

一些教學(xué)內(nèi)容中的物理現(xiàn)象很難真實(shí)呈現(xiàn)，教師應(yīng)該靈活利用虛擬學(xué)習(xí)空間資源，讓學(xué)生比較直觀和便捷地進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。教師可運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬實(shí)驗(yàn)軟件、科普動(dòng)畫視頻等信息技術(shù)輔助手段，把不易或不能在課堂教學(xué)中展示的現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)具象地呈現(xiàn)給學(xué)生。

物理教師要善于使用虛擬空間資源，幫助學(xué)生創(chuàng)設(shè)仿真學(xué)習(xí)情境。學(xué)生在仿真情境下學(xué)習(xí)，能避免一些真實(shí)實(shí)驗(yàn)可能存在的不安全因素。例如，在新教材必修3“實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表”的教學(xué)中，學(xué)生進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前，教師可以讓學(xué)生先用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件完成實(shí)驗(yàn)。如果電路連接出現(xiàn)問題，虛擬的多用電表將報(bào)警表示燒壞。這樣，學(xué)生就會(huì)思考和發(fā)現(xiàn)電表燒壞的原因，修正自己不正確的操作，并在后續(xù)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)中避免之前的錯(cuò)誤操作。

建設(shè)虛擬學(xué)習(xí)空間仿真實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生參與虛擬實(shí)驗(yàn)，能彌補(bǔ)一些真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足。例如，新教材選擇性必修3 中的演示實(shí)驗(yàn)“用顯微鏡觀察花粉的布朗運(yùn)動(dòng)”，投屏實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很難確保清晰，此時(shí)教師可補(bǔ)充虛擬實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)布朗運(yùn)動(dòng)——“分子間作用力與分子間距的關(guān)系”。借助虛擬軟件的演示，能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)無法在課堂教學(xué)中觀察的微觀現(xiàn)象。一些虛擬空間資源能幫助學(xué)生打破學(xué)習(xí)空間和時(shí)間的限制，使其更好地認(rèn)識(shí)物理與生活的聯(lián)系。例如，觀察“常見地球人造衛(wèi)星及軌道分布模擬軟件”，可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星等人造衛(wèi)星的軌道、線速度、周期等特點(diǎn)；播放“三峽水電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理動(dòng)畫”，可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)大型水力發(fā)電機(jī)內(nèi)部的工作原理，促使其發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程應(yīng)用與課堂實(shí)驗(yàn)的不同。

學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)離不開學(xué)習(xí)空間資源的支持。聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)、重視整合的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)情境是學(xué)生建立物理概念、探究物理規(guī)律、應(yīng)用物理知識(shí)解決問題的基礎(chǔ)。本文是筆者在教學(xué)中對(duì)高中物理學(xué)習(xí)空間資源利用方面的一點(diǎn)實(shí)踐感悟，高中物理學(xué)科學(xué)習(xí)空間的建構(gòu)應(yīng)該有科學(xué)的理論模型、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)策略，這些內(nèi)容還有待進(jìn)一步地學(xué)習(xí)和研究。