基于電子白板的高中物理圖表教學初探

陳小燕

南京田家炳高級中學 江蘇南京 210037

基于電子白板的高中物理圖表教學初探

陳小燕

南京田家炳高級中學 江蘇南京 210037

本文從電子白板支持下利用物理圖片創(chuàng)設(shè)情境、物理圖表分析物理過程、在物理數(shù)據(jù)表中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，提高學生讀表、制表能力等方面論述了高中物理混合式學習活動中的圖表教學。

電子白板 圖表 混合式學習

交互式電子白板在普通白板的基礎(chǔ)上結(jié)合先進技術(shù)發(fā)展而來。有電子感應白板和感應筆（硬件）與白板操作系統(tǒng)（軟件）的集成，是計算機的一種輸入和輸出設(shè)備，作為人與計算機進行交互的智能平臺。作為新興的媒體，相對于傳統(tǒng)的粉筆加黑板、水筆加白板，現(xiàn)在常見的計算機加投影儀的技術(shù)手段，有著不可比擬的優(yōu)勢?？梢灾苯釉陔娮影装迳习鍟渥ⅰ㈦S時調(diào)用資源、進行歷史回顧、具有強大的可視性和交互性。這種交互性尤其適合課堂教學的半開放結(jié)構(gòu)和多種交互的需求，在教學中凸顯學生參與的主體地位，實現(xiàn)了技術(shù)和課堂教學的無縫連接，促進學生由被動學習變?yōu)樵谡江h(huán)境中學習和接受挑戰(zhàn)性學習。

圖表一般是指用來描繪數(shù)學函數(shù)、呈現(xiàn)社會和自然科學研究中的數(shù)據(jù)以及具體說明科學理論的表征信息的視覺圖像形式。從圖表的定義看出，圖表分為“圖”和“表”。圖是具體說明科學理論的表征信息的視覺圖像形式，表是描繪數(shù)學函數(shù)、呈現(xiàn)社會和自然科學研究中的數(shù)據(jù)。圖表是信息的載體，通過視覺化、結(jié)構(gòu)化的方式表征信息，使定量的數(shù)據(jù)信息更容易直觀的理解。圖表還可以作為分析問題的思維工具。正因為圖表的這些特點，圖表教學是一種重要的教學策略。

物理學注重運動過程的分析，物理教學中的圖表學習有其獨特的作用，如何將電子白板的優(yōu)勢與物理圖表教學結(jié)合起來，是一個值得探究的問題。

一、運用圖片，創(chuàng)設(shè)情境

情境是一切認知活動的基礎(chǔ)。知識是人和情境之間聯(lián)系的屬性，在人與情境的互動中產(chǎn)生、發(fā)展。知識和能力的發(fā)展，就像語言的發(fā)展，發(fā)生于真實情境中和不斷進行的利用知識的活動中。物理概念、規(guī)律蘊含在一定的物理情境中，在情境中進行的物理學習才是有效的、有意義的。通過精心創(chuàng)設(shè)恰當?shù)奈锢砬榫?，能提高學生物理學習興趣，提高物理學習效率?，F(xiàn)代教育改革的核心是變學生被動性學習為投入性學習（Engaged Learning），讓學生在真實的環(huán)境中學習和接受挑戰(zhàn)性學習任務(wù)。圖直觀，可以將事物生動表現(xiàn)出來，在創(chuàng)設(shè)情境方式有著得天獨厚的優(yōu)勢。圖較之文字更有沖擊力；能喚起學生的經(jīng)驗和記憶，通過圖片創(chuàng)設(shè)情境。

1.圖在物理教學中創(chuàng)設(shè)情境的作用

(1)用圖片制造懸念，激發(fā)好奇心

例如在《生活中的圓周運動》的教學中，通過電子白板展示大量圓周運動圖片，形成強烈的視覺沖擊后，再學生在電子白板上畫出物體運動的圓周軌跡，這時教師提出“這么多圓周的運動中隱藏著什么樣的規(guī)律呢？”，自然激發(fā)出學生的求知欲和學習興趣（圖1）。

圖1

(2)用圖片探究，形成概念

知識是情境化的，在活動中產(chǎn)生，不斷發(fā)展。參與在具體情境中的探究實踐活動能促進學習與理解。例如在《生活中的圓周運動》教學中，用蕩秋千的圖片創(chuàng)設(shè)探究情境，研究秋千經(jīng)過最低點時，繩上的拉力與人的重力關(guān)系，逐漸建立圓周運動向心力的概念。將學習活動拋錨在知識生成的情境中，經(jīng)歷物理研究過程，促進學生自然形成概念，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)（圖2）。

圖2

(3)用圖片實現(xiàn)知識遷移，提升能力

為了避免知識僵化，要給學生提供實踐的機會，進行知識反饋練習，可用圖片創(chuàng)設(shè)具體的遞進情境，通過解決實際問題，來滿足學生的認知需求。例如在《生活中的圓周運動》教學中，在探究圓周運動的規(guī)律后，教師利用幾組圖片進行反饋練習。如：凹形橋和拱形橋；橋上的車和天上的宇宙飛船；秋千和旋轉(zhuǎn)軟梯；這些圖片，從地到天，從平面到立體，從熟悉到陌生，從具體到抽象，使學生的思維在場境轉(zhuǎn)換中遞進，從而提高應用知識解決問題的能力，能夠把握事物的本質(zhì)和規(guī)律。

(4)用圖片強化知識，鞏固知識

在概念的形成過程中，強化是一個重要的環(huán)節(jié)，強化可以鞏固知識和技能。在強化概念的教學中，如果老是重復概念的定義，會損害學生的學習興趣、弱化學生的學習動機。如果應用圖片創(chuàng)設(shè)的具體情境來刺激強化概念，將知識概念與學生已有的經(jīng)驗、生活背景建立起聯(lián)系，學生才能在深層次上對概念進行理解，知識的掌握才牢固，才能融會貫通。在《生活中的圓周運動》教學中，通過在蕩秋千、汽車過橋、宇宙飛船、旋轉(zhuǎn)軟梯、火車拐彎等具體情境的強化知識在生活、生產(chǎn)中的自然應用，學生學得有興趣，在問題解決中，經(jīng)歷了分析問題的過程，從而牢固地掌握了有關(guān)知識。

應當指出，用圖片創(chuàng)設(shè)情境，不能是圖片簡單的堆砌呈現(xiàn)，而是要注意圖片呈現(xiàn)的邏輯順序、要對圖片進行編排、分類來突出圖片中與教學目標相聯(lián)系的重要特征，從而幫助學生的形成概念，促進思維的發(fā)展。

2.電子白板在充分發(fā)揮圖的作用的優(yōu)勢

電子白板在教學過程中使講解、板書與電腦操作進行無縫鏈接。因而在充分發(fā)揮圖的作用方面能發(fā)揮較大的優(yōu)勢。

(1)帶來視覺沖擊，創(chuàng)設(shè)情境、營造氣氛。在《生活中的圓周運動》教學中，我應用了多幅拐彎圖片：摩托車拐彎、汽車拐彎、火車拐彎、飛機拐彎等，這些精美圖片的依次出現(xiàn)，學生被深深地吸引住了，當投影最后一幅人騎自行車圖時，我說“這是我們敬愛的愛因斯坦正在騎自行車拐彎”，學生會心一笑。這時，教師不失時機地問：圖片表現(xiàn)的這些運動中有什么共同的特點？在圖片的震感的視覺沖擊下，喚起學生的內(nèi)在學習興趣，自覺進行運動類比，從而自主建構(gòu)知識（圖3）。

圖3

(2)將教師從計算機操作臺前解脫出來。用鼠標筆（或手指）在白板上操作計算機，把教師從忙于計算機的操作中解脫出來，使教師有更多的關(guān)注學生，加強了與學生的交流，教師從課件放映員轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習的導演。電子白板能自由書寫、對畫面進行放大縮小、內(nèi)容存儲、遮屏、現(xiàn)場攝影等，從而在白板上突出重要信息。如在講火車拐彎時，要介紹火車輪子的結(jié)構(gòu)，我通過電子白板的遮蔽和放大功能，突出輪子的關(guān)鍵部位（圖4），提高學生對關(guān)鍵信息的注意力。

圖4

二、運用圖，分析物理過程，促進思維的發(fā)展

物理學中的力學，主要研究力與運動的關(guān)系。教學中首先要建立物理模型，然后從力、運動、能量的角度來分析問題，洞悉物理過程。圖是有力的思維工具。教師常在黑板上畫受力分析圖，用圖像將抽象的概念形象化的表示出來。電子白板有助于教師借助投影的圖形，直接在圖上分析物體受力情況，這比教師單純在黑板上作圖更能讓學生理解、接受有關(guān)的概念，掌握分析的方法，使學生圖像思維能力得到發(fā)展。例如分析旋轉(zhuǎn)的軟梯受力時，教師在圖片空白區(qū)直接進行圓周運動的受力分析，對向心力、向心力來源用不同顏色的筆進行標注，層次分明，幫助學生建構(gòu)起向心力的概念。掌握分析的方法（圖5）。又如利用電子白板將旋轉(zhuǎn)軟梯與火車拐彎從運動、向心力、向心力來源各方面加以層次鮮明的對比，幫助學生把握向心力的本質(zhì)（圖6）。

圖5

圖6

三、在表中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，提高學生讀表制表能力

社會活動和科學研究中的很多信息都可以用表的形式表現(xiàn)。表相對來說，比較抽象，濃縮了大量的數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)中隱藏著規(guī)律。表是描繪數(shù)學函數(shù)、呈現(xiàn)社會和自然科學研究成果的重要記錄。制表是認識事物的一種認知方式。讀表則是發(fā)掘信息，尋找規(guī)律的過程。

如在分析單擺回復力的教學中，需要用到角度很小時，角度的正弦值近似于弧度值的結(jié)論。這個結(jié)論是學生正確理解單擺模型進行回復力推導的前提。教師若直接將結(jié)論告訴學生，學生體會不深刻（圖7）。我在教學中應用表格展示0～10度范圍內(nèi)角度的正弦值和弧度值，再用電子白板的涂色功能，將數(shù)據(jù)進行橫向分組對比和縱向分組對比，引導學生從中分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律，讓學生體會方法和結(jié)果，并且用Excel軟件的作圖功能，現(xiàn)場繪制正弦值與弧度值的曲線，讓學生比較它們之間的差別，通過讀表分析和作圖操作，幫助正確建立概念，正確理解圖表信息和意義，從而提升了學生的讀表的能力。

圖7

又如在《液體》教學中，需要引導學生建立結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思想。在新課上課前，教師先用表格來對比氣體、液體和固體的宏觀性質(zhì)的不同，再引導學生根據(jù)已知的氣體的微觀結(jié)構(gòu)推測液體的微觀結(jié)構(gòu)。在學習了表面張力、浸潤和不浸潤、毛細現(xiàn)象的內(nèi)容后，教師再用電子白板的自由捕獲功能，將這3種現(xiàn)象的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀現(xiàn)象進行剪切、復制，由學生在電子白板上畫出3者的關(guān)系框圖，進行對比，從而總結(jié)出結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的規(guī)律（圖8）。

圖8

總之，先進的信息傳播技術(shù)進入教育領(lǐng)域，不僅導致教學方式的變革，而且也促進了教育理論的發(fā)展。混合式學習方式強調(diào)教師、學生、教材和教學媒體從概念到操作的全面的融合。電子白板以其易用性、交互性、可視性成為現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教育技術(shù)有機結(jié)合的新興教育技術(shù)，能夠?qū)旌鲜綄W習的活動給予強大的技術(shù)支持。電子白板在利用物理圖片創(chuàng)設(shè)情境、物理圖表分析物理過程、在物理數(shù)據(jù)表中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，提高學生讀表、制表能力等圖表教學過程中能發(fā)揮較好的作用，從而提高圖表教學的效能。

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陳小燕，研究生，中學一級，教師。