《義務教育物理課程標準（2022年版）》將核心素養(yǎng)置于課程目標中心，實驗教學被賦予前所未有的使命。然而，儀器數(shù)量與精度不足、數(shù)據(jù)收集與分析低效、抽象概念與動態(tài)過程難以直觀呈現(xiàn)等問題，長期制約課堂質(zhì)效。信息技術(shù)的高速迭代為破解上述難題提供了新路徑。為突破上述瓶頸，筆者基于建構(gòu)主義與沉浸式學習理論，構(gòu)建了“六維智創(chuàng)”教學模式，形成“情境一探究一分析一拓展一應用”的完整閉環(huán)。實踐表明，該模式顯著提升了學生的學習興趣、科學探究與實踐能力以及數(shù)據(jù)處理效率，深化了學生對物理觀念理解與知識遷移應用能力。下面，筆者以“凸透鏡成像規(guī)律”教學為例，闡釋該模式的核心理念、技術(shù)架構(gòu)、實踐路徑及成效。一、傳統(tǒng)實驗教學的局限初中物理傳統(tǒng)實驗在教學中發(fā)揮了重要作用，但也存在一定局限。其一，儀器供應與精度不足。器材數(shù)量有限導致學生需分組共用，個體實際操作時間與機會受限，難以滿足深度探究需求。部分儀器精度不足，無法精準呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象與內(nèi)在規(guī)律，影響學生對物理概念的理解與規(guī)律總結(jié)。其二，數(shù)據(jù)處理效率低下。學生需同時操作儀器與手工記錄數(shù)據(jù)，精力分散易致記錄偏差，嚴重影響數(shù)據(jù)的時效性與準確性，阻礙后續(xù)深入分析。初中生認知能力尚在發(fā)展，面對復雜數(shù)據(jù)，僅憑簡單觀察與常規(guī)分析難以有效探尋規(guī)律，制約科學思維發(fā)展。其三，現(xiàn)象觀察存在障礙。抽象物理概念（如焦距、實像、虛像）依賴教師口頭講解與靜態(tài)圖示，學生理解往往浮于表面。靜態(tài)示意圖與簡易演示難以完整、清晰地展示實驗動態(tài)過程（如像隨物距變化的連續(xù)演變），學生難以構(gòu)建清晰認知模型，影響學習效果[1]。二、“六維智創(chuàng)”模式的內(nèi)涵與架構(gòu)“六維智創(chuàng)”教學模式深度融合建構(gòu)主義與沉浸式學習理論，依托六種信息技術(shù)構(gòu)建沉浸式互動學習環(huán)境。虛擬現(xiàn)實（VR）：創(chuàng)設(shè)真實問題情境，奠定探究起點，提供高仿真感官沉浸。虛擬實驗（NB）：提供安全、可重復、資源豐富的虛擬實驗環(huán)境，輔助設(shè)計操作，彌補真實實驗的不足。共享文檔（SD）：實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)無線、實時、多端同步收集與共享，提高協(xié)作效率，完成“采集”環(huán)節(jié)的任務。電子表格（XLS）：將復雜數(shù)據(jù)可視化（如生成散點圖），智能分析規(guī)律，降低認知負荷，實現(xiàn)“分析”環(huán)節(jié)目標。人工智能（AI）：支持深度互動與鏈式提問，打破時空限制，拓展知識邊界，激發(fā)批判性與高階思維，實現(xiàn)深度認知沉浸。移動終端（MT）：支持作業(yè)過程記錄、成果展示與互動評價，促進知識應用與反思，完成“反饋”環(huán)節(jié)的任務。該模式教學流程如圖1所示。其中，VR創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)探究；NB/SD協(xié)作完成實驗操作與數(shù)據(jù)收集；XLS智能分析揭示規(guī)律；AI深化認知拓展遷移；MT助力實踐應用與反饋?！癝D-XLS-MT”形成高效數(shù)據(jù)流，維持學習心流；VR/NB提供感官沉浸，AI驅(qū)動認知沉浸，共同支撐意義建構(gòu)。圖1“六維智創(chuàng)”教學模式流程三、“六維智創(chuàng)”模式的教學實踐（一）VR情境導入：沉浸啟思課堂伊始，教師利用交互式電子白板展示八達嶺長城實景圖，并提問：“‘小炮筒’是什么？”以此引出望遠鏡的相關(guān)內(nèi)容。隨即教師通過超鏈接調(diào)取八達嶺長城VR全景影像，讓學生佩戴VR設(shè)備沉浸于壯闊場景中，手持虛擬望遠鏡觀察遠方，體驗凸透鏡成像效果，感受祖國山河之美。教學評析：VR技術(shù)提供震撼的具身體驗，瞬間吸引學生注意力，自然導人核心課題。學生在欣賞美景中主動思考望遠鏡成像與凸透鏡成像原理的關(guān)聯(lián)，將物理知識與生活現(xiàn)象緊密聯(lián)系，有效激發(fā)探索熱情與學習興趣。（二）NB虛擬實驗：輔助探究探究環(huán)節(jié)，教師引導學生利用NOBOOK虛擬實驗平臺設(shè)計實驗（如圖2）。學生自主選擇器材（蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座），在虛擬情境中嘗試調(diào)整器材高度、調(diào)節(jié)器材位置，觀察成像變化，初步理解物距、像距與成像性質(zhì)之間的關(guān)系。隨后分組進行實驗，操作中可隨時參考虛擬演示解答測量物距、像距和調(diào)節(jié)光屏等疑惑。圖2借助NB虛擬實驗輔助實驗設(shè)計教學評析：NB虛擬實驗提供直觀的操作預演，降低真實實驗門檻，提升操作規(guī)范性。學生可隨時對照虛擬演示糾偏，提高實驗效率與準確性。虛實結(jié)合，加深對成像規(guī)律的理解，有效提升分析總結(jié)能力與理論聯(lián)系實際能力[2]。（三）SD數(shù)據(jù)共享：高效協(xié)同教師課前在SD平臺預設(shè)實驗數(shù)據(jù)表格并生成可編輯鏈接。各小組在平板電腦上實時、準確錄人實驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡同步至交互式電子白板。教師可在大屏實時查看所有小組數(shù)據(jù)，全面掌握實驗進展，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并做針對性指導。教學評析：SD技術(shù)摒棄傳統(tǒng)耗時的手動數(shù)據(jù)錄入，避免混亂，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時高效收集，使課堂效率顯著提升。教師可全局監(jiān)控數(shù)據(jù)，能及時診斷操作問題，確保數(shù)據(jù)可靠性，為后續(xù)分析奠定堅實基礎(chǔ)。（四）XLS智能分析：直觀探規(guī)教師課前設(shè)計好具備同步繪圖功能的表格。學生實驗數(shù)據(jù)匯總至表格后，系統(tǒng)即時以物距、像距為源數(shù)據(jù)生成清晰的坐標圖（如圖3），并與原始數(shù)據(jù)同步展示于交互式電子白板。學生觀察全體數(shù)據(jù)及散點圖，分析物距變化時像距變化趨勢及成像關(guān)系，總結(jié)規(guī)律。教學評析：XLS將復雜數(shù)據(jù)關(guān)系可視化（散（六）MT反饋提升：實踐遷移課后，學生利用MT設(shè)備錄制制作望遠鏡的視頻，并上傳至智慧教學平臺。教師組織互評研討，學生從原理準確性、制作工藝、創(chuàng)新性等維度對作品進行評價。圖3依托XLS散點圖像進行數(shù)據(jù)分析（五）AI智能互動：深度拓展點圖），呈現(xiàn)方式直觀簡潔，極大降低了初中生分析數(shù)據(jù)的難度。學生借助圖像化思維，能更高效地發(fā)現(xiàn)物距、像距間的定量關(guān)系，深入理解成像規(guī)律，有效提升數(shù)據(jù)處理能力與科學思維能力。課前預設(shè)環(huán)節(jié)，教師使用“豆包”創(chuàng)建“開普勒”AI智能體：①設(shè)定角色背景與知識庫（開普勒生平及其對光學做出的貢獻）；②定義啟發(fā)式對話風格，核心自標為引導理解成像規(guī)律及拓展科學史；③預設(shè)關(guān)鍵問題鏈腳本（聚焦規(guī)律確認、變化關(guān)系、應用批判、原理延伸）。教學評析：MT設(shè)備打破傳統(tǒng)作業(yè)反饋局限，完整記錄實踐過程，便于教師精準評估。視頻制作與互評研討深化知識應用，有利于培養(yǎng)學生動手實踐、自主反思、協(xié)作評價的能力，鞏固學生對物理知識的理解，提升學生創(chuàng)新與協(xié)作素養(yǎng)，拓展教學成果轉(zhuǎn)化路徑。課堂互動環(huán)節(jié)中，教師利用交互式電子白板投屏，讓學生通過語音與“開普勒”AI進行跨時空對話，圍繞凸透鏡成像規(guī)律及望遠鏡成像原理進行鏈式提問（見表1）。AI依據(jù)預設(shè)精準回應。教學評析：AI智能體實現(xiàn)歷史人物“復活”與深度互動。預設(shè)的“規(guī)律確認$$變化關(guān)系$$應用批判$$原理延伸”問題鏈引導學生批判思考，自主建構(gòu)關(guān)鍵概念（如物鏡長焦距成像、目鏡短焦距放大）。AI精準突破重難點，滲透科學建模思維，將物理規(guī)律、科學史與工程設(shè)計有機融合，以技術(shù)活化歷史，以問題驅(qū)動高階思維，賦能物理核心素養(yǎng)發(fā)展。表1學生與開普勒AI進行鏈式問答內(nèi)容表四、“六維智創(chuàng)”模式的課堂成效（一）學習興趣與參與度顯著提升課后問卷及課堂觀察顯示，該模式極大激發(fā)了學生的學習興趣。學生課堂主動發(fā)言率較傳統(tǒng)模式提高約50%，學生從被動聽講轉(zhuǎn)向積極互動，成為學習主體。課堂活力增強，學習積極性與主動性顯著提高。（二）科學探究與實踐技能提升虛實結(jié)合的操作訓練顯著提升了操作熟練度。NB虛擬實驗平臺突破時空限制，學生可反復調(diào)整參數(shù)進行嘗試，加深對實驗原理的理解。學生在真實實驗中表現(xiàn)更佳，科學探究與實踐能力（如設(shè)計實驗、控制變量、解決問題）得到切實增強，知識遷移應用能力提升[3]。（三）實驗數(shù)據(jù)處理能力增強SD與XLS技術(shù)的應用效果顯著。數(shù)據(jù)收集時間由傳統(tǒng)方式的約20分鐘縮短至10分鐘內(nèi)，效率大幅提高。XLS生成的散點圖直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)系，使學生更易掌握數(shù)據(jù)處理技巧，科學思維能力（如歸納、圖像分析）在潛移默化中得到培養(yǎng)，為學生深人理解物理規(guī)律筑牢基礎(chǔ)。（四）知識廣度與思維深度拓展AI智能互動構(gòu)建跨時空對話場域，讓學生盡享融合歷史與學科知識的盛宴。學生在與“開普勒”的探討中接觸多元視角，批判性思考物理問題（如望遠鏡成像原理的優(yōu)化），求知欲得到激發(fā)，形成了科學思維、批判性思維與創(chuàng)新意識。（五）物理觀念理解與知識應用深化教師通過MT設(shè)備反饋的望遠鏡制作視頻，能清晰洞察學生的思路、操作以及問題解決過程。約70%的學生能獨立應用“凸透鏡成像規(guī)律”知識成功制作出質(zhì)量良好的望遠鏡，實現(xiàn)了知識的內(nèi)化與外化。學生不僅深化了對物理核心觀念（如模型、應用）的理解，更顯著提升了知識應用能力與自信心，切身感受到物理知識的價值與魅力?！傲S智創(chuàng)”教學模式在初中物理實驗教學中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，有效利用信息技術(shù)突破了傳統(tǒng)教學的瓶頸。它在提升學生學習興趣與參與度、增強數(shù)據(jù)處理能力、促進探究實踐技能發(fā)展、拓展知識思維深度、2025-08-1400:00:00岳文朝\t"/page/2025/0814/_blank"中小學數(shù)字化教學訂閱

2025年8期

收藏\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空間"《義務教育物理課程標準（2022年版）》將核心素養(yǎng)置于課程目標中心，實驗教學被賦予前所未有的使命。然而，儀器數(shù)量與精度不足、數(shù)據(jù)收集與分析低效、抽象概念與動態(tài)過程難以直觀呈現(xiàn)等問題，長期制約課堂質(zhì)效。信息技術(shù)的高速迭代為破解上述難題提供了新路徑。為突破上述瓶頸，筆者基于建構(gòu)主義與沉浸式學習理論，構(gòu)建了“六維智創(chuàng)”教學模式，形成“情境一探究一分析一拓展一應用”的完整閉環(huán)。實踐表明，該模式顯著提升了學生的學習興趣、科學探究與實踐能力以及數(shù)據(jù)處理效率，深化了學生對物理觀念理解與知識遷移應用能力。下面，筆者以“凸透鏡成像規(guī)律”教學為例，闡釋該模式的核心理念、技術(shù)架構(gòu)、實踐路徑及成效。一、傳統(tǒng)實驗教學的局限初中物理傳統(tǒng)實驗在教學中發(fā)揮了重要作用，但也存在一定局限。其一，儀器供應與精度不足。器材數(shù)量有限導致學生需分組共用，個體實際操作時間與機會受限，難以滿足深度探究需求。部分儀器精度不足，無法精準呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象與內(nèi)在規(guī)律，影響學生對物理概念的理解與規(guī)律總結(jié)。其二，數(shù)據(jù)處理效率低下。學生需同時操作儀器與手工記錄數(shù)據(jù)，精力分散易致記錄偏差，嚴重影響數(shù)據(jù)的時效性與準確性，阻礙后續(xù)深入分析。初中生認知能力尚在發(fā)展，面對復雜數(shù)據(jù)，僅憑簡單觀察與常規(guī)分析難以有效探尋規(guī)律，制約科學思維發(fā)展。其三，現(xiàn)象觀察存在障礙。抽象物理概念（如焦距、實像、虛像）依賴教師口頭講解與靜態(tài)圖示，學生理解往往浮于表面。靜態(tài)示意圖與簡易演示難以完整、清晰地展示實驗動態(tài)過程（如像隨物距變化的連續(xù)演變），學生難以構(gòu)建清晰認知模型，影響學習效果[1]。二、“六維智創(chuàng)”模式的內(nèi)涵與架構(gòu)“六維智創(chuàng)”教學模式深度融合建構(gòu)主義與沉浸式學習理論，依托六種信息技術(shù)構(gòu)建沉浸式互動學習環(huán)境。虛擬現(xiàn)實（VR）：創(chuàng)設(shè)真實問題情境，奠定探究起點，提供高仿真感官沉浸。虛擬實驗（NB）：提供安全、可重復、資源豐富的虛擬實驗環(huán)境，輔助設(shè)計操作，彌補真實實驗的不足。共享文檔（SD）：實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)無線、實時、多端同步收集與共享，提高協(xié)作效率，完成“采集”環(huán)節(jié)的任務。電子表格（XLS）：將復雜數(shù)據(jù)可視化（如生成散點圖），智能分析規(guī)律，降低認知負荷，實現(xiàn)“分析”環(huán)節(jié)目標。人工智能（AI）：支持深度互動與鏈式提問，打破時空限制，拓展知識邊界，激發(fā)批判性與高階思維，實現(xiàn)深度認知沉浸。移動終端（MT）：支持作業(yè)過程記錄、成果展示與互動評價，促進知識應用與反思，完成“反饋”環(huán)節(jié)的任務。該模式教學流程如圖1所示。其中，VR創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)探究；NB/SD協(xié)作完成實驗操作與數(shù)據(jù)收集；XLS智能分析揭示規(guī)律；AI深化認知拓展遷移；MT助力實踐應用與反饋。“SD-XLS-MT”形成高效數(shù)據(jù)流，維持學習心流；VR/NB提供感官沉浸，AI驅(qū)動認知沉浸，共同支撐意義建構(gòu)。圖1“六維智創(chuàng)”教學模式流程三、“六維智創(chuàng)”模式的教學實踐（一）VR情境導入：沉浸啟思課堂伊始，教師利用交互式電子白板展示八達嶺長城實景圖，并提問：“‘小炮筒’是什么？”以此引出望遠鏡的相關(guān)內(nèi)容。隨即教師通過超鏈接調(diào)取八達嶺長城VR全景影像，讓學生佩戴VR設(shè)備沉浸于壯闊場景中，手持虛擬望遠鏡觀察遠方，體驗凸透鏡成像效果，感受祖國山河之美。教學評析：VR技術(shù)提供震撼的具身體驗，瞬間吸引學生注意力，自然導人核心課題。學生在欣賞美景中主動思考望遠鏡成像與凸透鏡成像原理的關(guān)聯(lián)，將物理知識與生活現(xiàn)象緊密聯(lián)系，有效激發(fā)探索熱情與學習興趣。（二）NB虛擬實驗：輔助探究探究環(huán)節(jié)，教師引導學生利用NOBOOK虛擬實驗平臺設(shè)計實驗（如圖2）。學生自主選擇器材（蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座），在虛擬情境中嘗試調(diào)整器材高度、調(diào)節(jié)器材位置，觀察成像變化，初步理解物距、像距與成像性質(zhì)之間的關(guān)系。隨后分組進行實驗，操作中可隨時參考虛擬演示解答測量物距、像距和調(diào)節(jié)光屏等疑惑。圖2借助NB虛擬實驗輔助實驗設(shè)計教學評析：NB虛擬實驗提供直觀的操作預演，降低真實實驗門檻，提升操作規(guī)范性。學生可隨時對照虛擬演示糾偏，提高實驗效率與準確性。虛實結(jié)合，加深對成像規(guī)律的理解，有效提升分析總結(jié)能力與理論聯(lián)系實際能力[2]。（三）SD數(shù)據(jù)共享：高效協(xié)同教師課前在SD平臺預設(shè)實驗數(shù)據(jù)表格并生成可編輯鏈接。各小組在平板電腦上實時、準確錄人實驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡同步至交互式電子白板。教師可在大屏實時查看所有小組數(shù)據(jù)，全面掌握實驗進展，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并做針對性指導。教學評析：SD技術(shù)摒棄傳統(tǒng)耗時的手動數(shù)據(jù)錄入，避免混亂，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時高效收集，使課堂效率顯著提升。教師可全局監(jiān)控數(shù)據(jù)，能及時診斷操作問題，確保數(shù)據(jù)可靠性，為后續(xù)分析奠定堅實基礎(chǔ)。（四）XLS智能分析：直觀探規(guī)教師課前設(shè)計好具備同步繪圖功能的表格。學生實驗數(shù)據(jù)匯總至表格后，系統(tǒng)即時以物距、像距為源數(shù)據(jù)生成清晰的坐標圖（如圖3），并與原始數(shù)據(jù)同步展示于交互式電子白板。學生觀察全體數(shù)據(jù)及散點圖，分析物距變化時像距變化趨勢及成像關(guān)系，總結(jié)規(guī)律。教學評析：XLS將復雜數(shù)據(jù)關(guān)系可視化（散（六）MT反饋提升：實踐遷移課后，學生利用MT設(shè)備錄制制作望遠鏡的視頻，并上傳至智慧教學平臺。教師組織互評研討，學生從原理準確性、制作工藝、創(chuàng)新性等維度對作品進行評價。圖3依托XLS散點圖像進行數(shù)據(jù)分析（五）AI智能互動：深度拓展點圖），呈現(xiàn)方式直觀簡潔，極大降低了初中生分析數(shù)據(jù)的難度。學生借助圖像化思維，能更高效地發(fā)現(xiàn)物距、像距間的定量關(guān)系，深入理解成像規(guī)律，有效提升數(shù)據(jù)處理能力與科學思維能力。課前預設(shè)環(huán)節(jié)，教師使用“豆包”創(chuàng)建“開普勒”AI智能體：①設(shè)定角色背景與知識庫（開普勒生平及其對光學做出的貢獻）；②定義啟發(fā)式對話風格，核心自標為引導理解成像規(guī)律及拓展科學史；③預設(shè)關(guān)鍵問題鏈腳本（聚焦規(guī)律確認、變化關(guān)系、應用批判、原理延伸）。教學評析：MT設(shè)備打破傳統(tǒng)作業(yè)反饋局限，完整記錄實踐過程，便于教師精準評估。視頻制作與互評研討深化知識應用，有利于培養(yǎng)學生動手實踐、自主反思、協(xié)作評價的能力，鞏固學生對物理知識的理解，提升學生創(chuàng)新與協(xié)作素養(yǎng)，拓展教學成果轉(zhuǎn)化路徑。課堂互動環(huán)節(jié)中，教師利用交互式電子白板投屏，讓學生通過語音與“開普勒”AI進行跨時空對話，圍繞凸透鏡成像規(guī)律及望遠鏡成像原理進行鏈式提問（見表1）。AI依據(jù)預設(shè)精準回應。教學評析：AI智能體實現(xiàn)歷史人物“復活”與深度互動。預設(shè)的“規(guī)律確認$$變化關(guān)系$$應用批判$$原理延伸”問題鏈引導學生批判思考，自主建構(gòu)關(guān)鍵概念（如物鏡長焦距成像、目鏡短焦距放大）。AI精準突破重難點，滲透科學建模思維，將物理規(guī)律、科學史與工程設(shè)計有機融合，以技術(shù)活化歷史，以問題驅(qū)動高階思維，賦能物理核心素養(yǎng)發(fā)展。表1學生與開普勒AI進行鏈式問答內(nèi)容表四、“六維智創(chuàng)”模式的課堂成效（一）學習興趣與參與度顯著提升課后問卷及課堂觀察顯示，該模式極大激發(fā)了學生的學習興趣。學生課堂主動發(fā)言率較傳統(tǒng)模式提高約50%，學生從被動聽講轉(zhuǎn)向積極互動，成為學習主體。課堂活力增強，學習積極性與主動性顯著提高。（二）科學探究與實踐技能提升虛實結(jié)合的操作訓練顯著提升了操作熟練度。NB虛擬實驗平臺突破時空限制，學生可反復調(diào)整參數(shù)進行嘗試，加深對實驗原理的理解。學生在真實實驗中表現(xiàn)更佳，科學探究與實踐能力（如設(shè)計實驗、控制變量、解決問題）得到切實增強，知識遷移應用能力提升[3]。（三）實驗數(shù)據(jù)處理能力增強SD與XLS技術(shù)的應用效果顯著。數(shù)據(jù)收集時間由傳統(tǒng)方式的約20分鐘縮短至10分鐘內(nèi)，效率大幅提高。XLS生成的散點圖直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)系，使學生更易掌握數(shù)據(jù)處理技巧，科學思維能力（如歸納、圖像分析）在潛移默化中得到培養(yǎng)，為學生深人理解物理規(guī)律筑牢基礎(chǔ)。（四）知識廣度與思維深度拓展AI智能互動構(gòu)建跨時空對話場域，讓學生盡享融合歷史與學科知識的盛宴。學生在與“開普勒”的探討中接觸多元視角，批判性思考物理問題（如望遠鏡成像原理的優(yōu)化），求知欲得到激發(fā)，形成了科學思維、批判性思維與創(chuàng)新意識。（五）物理觀念理解與知識應用深化教師通過MT設(shè)備反饋的望遠鏡制作視頻，能清晰洞察學生的思路、操作以及問題解決過程。約70%的學生能獨立應用“凸透鏡成像規(guī)律”知識成功制作出質(zhì)量良好的望遠鏡，實現(xiàn)了知識的內(nèi)化與外化。學生不僅深化了對物理核心觀念（如模型、應用）的理解，更顯著提升了知識應