運用“數(shù)字科學家”新理念建構物理大課堂

摘要：“數(shù)字科學家”是在數(shù)字環(huán)境下以信息技術作為情感激勵工具和探索工具。以有效地提高學生探索科學世界的意識、能力和素質為目標的課程與教學。借助“微元課堂”這一物理大課堂，其最大好處是，學生可以不受時間與空間的限制，把自己在課堂上還沒弄懂的地方反復觀看、學習、做題，直到弄懂為止，對于基礎薄弱的同學也可以先學。

關鍵字：數(shù)字科學家；新理念；新課程；開發(fā)；微視頻；微實驗；微課件；大課堂

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）4（S）-0050-2

“數(shù)字科學家”是北京師范大學項華教授提出的現(xiàn)代科學教育理論。所謂“數(shù)字科學家”是在數(shù)字環(huán)境下以信息技術作為情感激勵工具和探索工具，以有效地提高學生探索科學世界的意識、能力和素質為目標的課程與教學。筆者在項教授的指導下。申報了江蘇省現(xiàn)代教育技術研究2013年度立項課題：《“數(shù)字科學家”校本特色課程的開發(fā)與實踐研究》，并已經獲得開題論證。下面筆者具體談談我校運用“數(shù)字科學家”新理念，構建物理大課堂的一些做法，共同行們參考。

1 建構構件式大課堂

高中物理學科的所有知識點，就相當于做菜的原材料，在數(shù)字環(huán)境下，如何對物理知識的理解、記憶、再現(xiàn)、判斷變得更簡單、更有效呢？我們課題組提出了“微元課堂”的構件式課程開發(fā)設想。

“微元課堂”就是將傳統(tǒng)教學中教師講授的內容制作成微視頻、微實驗、微課件，按人教版教材的順序，將知識點分類、細化，將重點的講解、難點的剖析制成微視頻。微視頻的特點是：“老師不出鏡、內容為核心、生動且易懂、視頻短而精”，通過“教育云平臺”提供給學生預習、復習。也可給老師上課使用。將教材中的演示實驗、學生實驗進行分離、重組，制成微實驗，實驗目的更簡潔，實驗過程更簡單；將知識點的匯總、知識點的提煉與只能模擬的實驗制成微課件。

以人教版教材電容器的電容一節(jié)為例，可以制作成如下五個微視頻：（1）各種常用電容器的用途介紹；（2）電容定義的實驗分析與理論分析；（3）幾個微實驗的分析；（4）常見題型展示與分析；（5）易錯點與創(chuàng)新點剖析。

制作成如下四個微實驗：（1）探究電容器內部結構，提供幾種電容器及拆裝的微型工具；（2）研究電容器的充放電，提供靈敏電流計、電源、開關等器材；（3）用傳感器觀察電容器的充放電，提供電腦、傳感器、電源等相關器材；（4）研究影響平行板電容器電容大小的因素，提供平板電器、靜電計等相關器材。

制作成如下四個微課件：（1）介紹荷蘭萊頓大學的物理教授馬森布洛克發(fā)明的第一個電容器一萊頓瓶；（2）照相機閃光燈的原理；（3）介紹南通——全國最大的電容器生產地；（4）電容器在生產生活中的應用。

老師可以在課前發(fā)布預學習的微視頻，開放實驗室，通過教育云平臺發(fā)布預習作業(yè)（包括在線編輯作業(yè)內容，推薦學生閱讀資料以及發(fā)布語音作業(yè)）。學生可通過登陸平臺看到發(fā)布預習的名稱、所屬科目、發(fā)布人、發(fā)布時間、狀態(tài)，也可查看預習的詳細內容，直接回復或者通過附件、語音文件進行回復。對于已經過期的預習亦可進行查看回顧，方便學生的課前預習以及與老師及時有效的溝通。

教師根據(jù)學生的反饋信息。課前聚焦學生預習中存在的問題，二次制作微視頻反績，課上教師組織學生討論和交流，并在此基礎上將教學引向深入，提高教學的針對性和有效性，有利于提高學生的認知能力和應用水平。

2 建構立體式大課堂

高中物理的學科知識總體上是系統(tǒng)的，但在具體的教學過程中，由于教情、學情、標準的不同，又有很多種不同的組合，如何在數(shù)字環(huán)境下，對物理學中的方法論知識：解釋、推理、運用、操作、拓展變得更簡單、更有效呢？我們課題組提出了“空中課堂”的立體式課程開發(fā)設想。

如果說，“微元課堂”主要是針對物理知識的深入理解，那么“空中課堂”主要是針對物理方法的應用與提高。教與學方法的改進與創(chuàng)新。通過云平臺以及課內外的交流進行立體式組合。

老師通過一鍵式開啟空中課堂，可以讓課程進行全程直播。學生可通過多系統(tǒng)終端遠程加入。利用電子書包進行課堂互動，不僅聽到老師的講解也能看到板書。還可實時跟老師進行互動。空中課堂可有效實現(xiàn)異地同步教學，促進教育資源的均衡發(fā)展、優(yōu)質發(fā)展。

還以電容器的電容一節(jié)為例，涉及到類比法、比值法、控制變量法、面積法、科學抽象法等多種方法，對這些方法的運用拓展。也是本節(jié)教學的一個重點。借助云平臺進行師生互動、生生互動、班內外互動、課內課外互動，能達到舉一反

三、觸類旁通的效果。

3 建構個性化大課堂

物理的學習者。由于各人的知識、能力基礎不同，所處的硬件、軟件環(huán)境不同，同樣的知識、同樣的方法接受的程度有差異，如何讓學習者充分體驗、反思、定向、創(chuàng)造，我們課題組提出了建構具有個性化的“私人課堂”的設想。

“私人課堂”即根據(jù)學習者的心智水平。通過系列性的設計，激勵、喚醒學生的主動思維。下面以實驗教學為例，談談“私人課堂”主要設想。

體驗式即精心創(chuàng)設實驗條件，促進學生親身體驗。開放實驗室，讓學生在實驗室預習，完成自己設計的實驗：讓學生上臺操作演示實驗，使學生獲得親身體驗：讓學生通過數(shù)字化的仿真實驗平臺，進行各種想象性實驗（或嘗試性實驗）。

系列式即開展學生系列實驗，豐富學生情感體驗。讓學生連續(xù)幾節(jié)課在實驗室操作學習。例如，學習“穩(wěn)恒電流”一章，主要實驗有“測繪小燈泡的伏安特性曲線”、“電表的改裝”、“探究電阻與其影響因素的定量關系”、“多用電表的使用”、“測量電池的電動勢和內阻”等。我們的做法是，讓學生在實驗室里連續(xù)上10課時，每節(jié)課給予明確的目標，學生通過實驗自己去摸索、去體會，每節(jié)課老師只是評價，講話時間不超過10分鐘。下面以第一個兩課時為例詳細談談具體操作：

第一、二課時，目標是熟悉各種電表、器材的使用方法、選擇依據(jù)，完成相關任務，提出疑難問題：其中先用一課時的時間讓每個孩子去把每個器材都摸一遍：差不多一課時結束。第二課開始時讓學生觀看預錄好的一個個儀表使用的微視頻、微實驗，讓孩子們自己感悟自己剛才的認識與標準之間的差距，教師盡量不說一句話；剩下的時間孩子進行糾錯與反思形成基本儀器使用的正確方法。

第三、四課時，目標是根據(jù)實驗目標，設計電路，連接電路；（操作同上）。

第五、六課時，目標是根據(jù)預設方案，連接電路，測量相關數(shù)據(jù)，制作記錄表格，設計處理數(shù)據(jù)方案；（操作同上）。

第七、八課時，目標是進行數(shù)據(jù)處理，找出誤差來源，提出改進措施；這兩課時可以讓學生自己處理數(shù)據(jù)并且要進行匯報。討論交流，對誤差情況進行討論與分析，也可以采用匯報的形式：對匯報的過程我們準備進行錄像，錄像的內容肯定有成果也有不足甚至錯誤，但筆者覺得真實的就是最好的，可以讓下一屆再看?？纯磳W長們的成果。

第九、十課時，目標是交流改進方案，創(chuàng)新實驗方法，再次進行實驗。這兩課時的重點是學生自己去做實驗，確保基本實驗人人會做，鼓勵創(chuàng)新實驗能人去做。

這種系列實驗的展開，把學生領進了為實驗創(chuàng)設的特定氛圍。點燃起了他們心靈的火花。使師生雙方共同自主地沉浸在實驗教學的美好情境之中。

擴展式即盡力擴展實驗時空，深化學生情感體驗?？梢宰寣W生走向社會，進行研究性實驗；也可以給學生選擇實驗內容的自由、選擇實驗時間的自由、選擇實驗條件的自由、選擇實驗操作方式的自由和真實表達自己的實驗思想的自由。“長時間的、不斷的實驗”，會使學生在實驗學習領域里源泉不斷，那就是深深的情感體驗。

“數(shù)字科學家”的理念，應是我們將數(shù)據(jù)分析方法（或者科學方法）作為核心應用于物理課程的教學中，從而有效提高學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)水平的動力。

參考文獻：

[1]項華，吳俊杰，付雷，王穎川.數(shù)字科學家計劃：基于數(shù)據(jù)探究的物理選修課程設計與試驗[M].北京：現(xiàn)代教育出版社.2010.

[2]吳剛平.課程資源的開發(fā)與利用[J].全球教育展望，2001，（8）：24.

[3]張繼斌.實驗教學的拓展研究[J].物理教師，蘇州大學出版社.2013.

（欄目編輯 陳潔）