信息技术背景下物理学科教室的规划与思考

信息技术背景下物理学科教室的规划与思考信息技术与课堂教学的深度融合是推进教育现代化的重要方式。近年来，全国很多学校就融合的的模式、课程的开发等环节展开了深入的研究和探索。信息技术与课堂的深度融合是一项系统工程，既要细化到不同学科的专业特点、素养要求等具体项目，更要着眼于不同学科相互渗透与关联的跨学科背景。教师必须清醒地认识到：深度融合后的课堂对学生来说将是信息丰富、合作探究、体验深刻的多功能平台。物理学科教室正是基于这样的平台所构建的全新学习活动空间。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中也明确指出：充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施［1］。从当前信息技术与普通学校基础设施的发展状况来看，这样高度集成化的学科教室已经具备搭建实施的基本条件。更重要的是，中学物理教学的授课模式已经进入了破冰期，选课走班制已是大势所趋，学生在这样的学科学习状态下想要走进什么样的物理教室，是摆在教育工作者眼前的一个现实问题。显然，打造感兴趣、可操作、利创新、提素养的专业型教室才能与学生的发展需要相匹配。由此可见，结合实地环境积极规划学科教室应成为物理教学改革的重要内容。一、有效整合传统教室与实验室资源目前，多数基础教育学校将教室与实验室分成两个独立的部分，这种设计的理念源于在传统教室中，学生更便于集中、统一管理，这与工业化背景下知识大面积单向传输相适应。而从物理教学的角度来看，这种集中管理的教室更适合发挥单纯授课的功能，学生可以完成理论学习或观察简单的演示实验，而真正的实验探究则需要到另外的实验室中进行。由于学生的学习活动大部分在教室中进行，完成实验后需要马上离开实验室，与实验相关的深入拓展研究也随之中断，不利于更有实效地培养学生动手实践的能力。作为一门以实验为基础的自然学科，这种分离式的学科教学明显更偏重了理论化的学习，即实验操作或探究受到空间限制，更多地以书面或口头表达的方式来呈现。而有些基层学校的物理实验室由于使用次数少、缺乏专业管理与维护而几乎成为被闲置的摆设。物理学科教室必须整合这两部分资源，特别是要将实验室功能融入到学科教室，真正实现物理教学的探究化和实验化。但是物理学科教室不应是简单地将两室合而为一，而应是基于学生走班选学的学习需要而建立起来的新型教室。可结合学生的学段，将探究器材按照物理学科的学习目标进行布局，这是规划学科教室的前提。如笔者所在学校的物理学科教室，按照学习需要划分成合作探究区、展示区（含黑板及电子演示板等）、器材区、自主内化区、互联世界区五个区域。其中的自主内化区与其余四个区用器材展柜分离，以形成安静的自主提升空间；器材区根据学生对生活现象的认识从简单到复杂的规律摆放实验器材，并将运动、力、声音、热现象和电、磁现象探究分别放在两个不同的学科教室内，具体到每个分类仍然按照从简单到复杂的顺序呈现；互联世界区通过互联网技术与国内外知名学校实验室建立共享联系，同时，该区域还是新技术、新发明的体验或模拟区。二、对生成性问题进行探究体验或拓展延伸当代中学生普遍缺乏对生活现象的观察与体验，这可能和学生逐渐远离自然、远离劳动有关。这种情况让学生在探究活动中过多地依赖于教材所提供的实验方案或步骤，也就是“照着葫芦画瓢”式的探究。要解决学生在课堂上生成的新问题，就需要把生活现象较为真实地引入课堂。在物理学科教室中，可以用丰富的实验素材或仿真模拟来完成这样的替代任务，让学生在探究现象背后的规律时更有针对性和现实性。课堂中生成的问题也可能是探究器材本身或探究结果引发的疑惑，这是培养学生发散思维的良好契机。传统实验室或课堂可能因时间、资源条件不足而限制了这种创新思维的发展，而在学科教室里，则可以通过与名校或高等院校的实验室进行对接来帮助学生提升对问题的认识，在知识延伸的同时，也使?亚生的思维方式得到进一步拓展。通过划分各功能区域，可使学生的学习获得重要的支持系统，拓展学生的视野和思路。例如，在物理学科教室学习有关大气压强的内容时，对于身处太空的宇航员所穿舱外宇航服的设计及应用问题，师生通过对接网络联系到了有关航天专家进行现场解答。专业的解答把相关知识推向了纵深的探索，即航天员的其他生命保障系统，极大地丰富了学生的航天知识，也激发了学生的学习热情。三、应用信息技术助推学生多元化与个性化发展物理学科教室中所搭建的高速与大容量的信息化网络平台，在传输、贮存本学科学习资源的同时，还是一个物理及相关延伸学科资源共享与交互的空间。学生可借助其强大的功能自主地进行学科预习或知识拓展。学生丰富的在线学习活动能够在信息平台上留下记录，便于教师进行数据化分析评价。通过动态的信息数据跟踪，对于学生在物理学科上的学业能力差异，可以从学生手持终端设备和教室主设备的交互记录中形成精确的数据分析，这些分析源于学生的思考、讨论动向、实验报告、测试结果等，能够反映学生的学习素养情况。这使教师得以更加准确地帮助和引导，缩小学生的学习差距。物理的学习情况存在较大的差异，这种差异和年龄、学段、性别都有关系［2］,究其原因，与学生发展的不平衡性和阶段性有关，这种差异在传统环境下会因为难以建立物理模型而被放大。但信息技术可以让更多的学生体验到物理背景下的仿真或模拟的情境，弥补了一些学生思维方面的不足，极大地激发了学生学习和探究的兴趣，也可以把学有余力、喜欢钻研的学生带到更高深和更专业的物理学习阶段，为学生多元化、个性化的发展提供了可能。四、为学生核心素养的培养与提升承载更广阔的着落点检验学科教室的规划合理与否，关键在于看其是否利于培养和提升学生的核心素养，这也是教育的总目标和要求。核心素养是学生适应个人终生发展和未来社会发展所需要的必备品格和关键能力［3］。怎样在学习过程中体现出学科素养的要点，并让学生受到良好的熏陶呢？结合已有的教学实践来看，学科教室里所展现给学生的丰富素材及在合作探究中开展的数据处理、实验评估、知识延伸等活动，让学生在信息意识、问题解决等核心素养方面有直接的体验和提升。以牛顿第一定律的教学为例，物理学史上记载，伽俐略对运动和力关系的质疑是一个充满生命危险的历程，这一点在教材中很难体现出来。而在信息技术的支持下，学生可以非常全面地了解这位伟大物理学家英雄式的探索之路。这些史实对学生的思想冲击较大，有的探究小组还结合这位伟大人物的传奇经历组织了课堂情景剧。这种浸入式的体验让科学的历程回归到本来面目，也让学生的学习经历了批判质疑、勇于探究的过程。这些体验、参与的方式无疑对学生素养的提升有着直接且深刻的影响，也必将在他们的心灵深处播下科学的火种。五、物理学科教室建设的影响因素物理学科教室的建设和规划，需要学校以长远的目光来综合安排教学空间与资源的配置。物理学科教室的搭建与推进情况可能会受到以下一些因素的影响。一是学校层面对学科教室建设的支持力度。学科教室建设需要在教室改造、网络铺设、教学软件等方面有一定的资金投入。有些学校担心由于学生会有更长的时间驻留在学科教室中，会增加器材或设备的损坏率，还有的担心缺乏实验员可能会引发学生安全问题等。虽然目前学科教室多处于试用的初期阶段，但还未发生上述所担心的情况，因为学科教室本身也是专业教师的工作室和实验室，学科教室的使用与职能分工也非常明确。二是教师的专业素养水平。信息技术背景下的物理教学，需要教师对信息有较高的采集应用、分析处理能力，这就牵涉到物理学科教学的严谨性和科学性；学生在学科教室中的任务进度并不一致，想要让他们各得其所地合作或自主进行学习活动，还需要教师具备较强的组织和引导能力。这些显然对物理教师的职业素养提出了较高的要求。学校或学科组应组织专家定期对相关教师进行培训指导，让教师能够更好适应新条件下的教学环境，并不断提高对学科教室的应用水平。三是社会对学生成绩片面化的追求。眼下仍有很多学校为了迎合人们对分数的追逐，对学生的培养主要集中在如何提升考试成绩上，这种功利化的做法破坏了教育的良性环境，也误导了社会力量对教育发展方向的?J识。如笔者所在学校的有些学生家长提出：学生在学科教室的氛围中，实验多而做题太少，不利于学习成绩的提升。通过解释，家长暂时消除了疑惑，但也让物理教师们深刻反思了教学与成绩的关系，并认识到：教学改革或创新不能以牺牲学生的学业成绩为代价，而是在培养和提升学生核心素养的同时，更好地促进学生的学业发展和提升。从国家努力推进信息技术在教育领域中的应用，到教育部组织专家对学生核心素养的具体解读，说明我国的教育正处于不断发展和变革之中。作为物理教师，在努力做好本职工作的同时，还应结合专业特