高中物理无边界学习初探

赵晖 何洪 林凌 陈增胜

摘   要：国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见要求改进科学文化教育，转变育人方式。无边界学习无疑是转变高中物理育人方式的有效途径之一，它打破了传统学生学习的空间、时间、学科、年龄阶段等的限制，借助多样的学习资源平台、教学平台和生活生产相结合，将无边界学习的理论与高中物理教学有效融合，对实施的路径进行了有益的探索，提出了教学的案例。

关键词：高中物理；
无边界学习；
路径；
设计

《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中明确指出，要改进科学文化教育，统筹课堂学习和课外实践，强化实验操作，建设书香校园，培养学生创新思维和实践能力，提升人文素养和科学素养[ 1 ]。无边界学习理念有助于高中育人方式的转变，它不仅能有效促进高中物理课堂实现智能化教学，也能实现互联网平台上的虚拟教学，拓展学生课外学习实践的空间，促进学科间的融合，最大限度发挥各种学习资源的作用，具有重要的现实意义。

1  高中物理学习方式的现状

物理学是研究物质的运动规律以及物质的基本结构的一门实践性学科，是探索分析大自然中所发生的现象并用科学的方法来解释现象的过程，作为高中物理教学核心素养的培养离不开操作和实践。但是现在大部分的高中物理学习方式过于单一，基本局限在学校、课堂等有限的空间里，并且主要是以教师讲、学生听的接受式学习，同时受到时空等多方面因素的影响，学生动手进行实验的机会比较少。有时教师为了方便教学以观看提前录制好的视频进行教学，好像是提高了教学的效率，其实反而失去了学生探究素养的培育。特别是当下的物理课学生几乎没有为了研究物理现象而深入工厂、农村等生产一线进行实践，也正是少了这些实践就少了对物理情境及物理学习的思考。

2  无边界学习的理论基础与现实意义

2.1  无边界学习的理论基础

“无边界学习”在高中学科教学中的应用重点是突出“无边界”。

“无边界学习”需要打破学习环境的壁垒、学科课程的壁垒，其符合相关的教育理论基础。

（1）与“建构主义”学习理论相符合。该理论认为，学生在学习知识的过程中，不应该只是被动接受，而应主动建构。无论是物理新概念、新规律，还是知识框架体系都需要通过学生的主动建构才能理解和掌握。建构主义理论对教师角色的变化也有着新的要求，教师的教学活动不只是对知识进行讲授，而应精心设计学生学的过程，对课堂教学进行合理的规划与组织，引导学生主动参与课堂，在课堂中获得健康成长。

（2）与“教育即生活”学习理论相符合。杜威认为，最好的教育就是“从生活中学习、从经验中学习”。他强调，教育是一种社会生活过程，校内学习应该与校外学习连接起来，两者之间应有自由的相互影响[ 2 ] 。教育不能只限制在校内、课堂上，只有实现物理课程的生活化、社会化以及实用化才能給现有的物理教育增添更多的源泉和动力。

（3）与“跨学科”学习理论相符合。在高中物理课程标准（2017版）中明确提出要引领学生认识科学本质以及科学、技术、社会、环境（STSE）的关系。在义务教育物理课程标准（2022版）中的课程内容共设置五个主题，其中第五个主题就是“跨学科实践”。实际上，自上个世纪三十年代已出现“跨学科”学习理论，并逐渐应用于各学科教学活动中。“跨学科”学习理论主要包括三个层面：第一个层面为将学科的界限进行彻底跨越，使得不同学科之间在横向与纵向不同的角度进行联系，打造全新的综合课程；
第二个层面为形成不同知识相交叉的学科群；
第三个层面为形成具有跨学科特点的学科知识规律以及研究方法。

2.2  无边界学习理论在高中物理教学中的现实意义

（1）将课堂与课外有机结合。在高中物理教学中开展无边界物理教学模式，能够将物理学习的课堂和课外进行有机结合，学生既在课堂上通过教师的面授讲课学习到具体的物理知识，也能够通过互联网平台（例如“国家中小学网络云平台”）实现在家、在路上的无空间限制的学习，打破了物理教学的时间、空间边界。

（2）模糊教与学的绝对关系，提高学生学习的主动性。学生在进行课外的物理资源学习的时候，能够主动地选择学习的平台和学习资源的类型，选择自己感兴趣或者是课堂教学中理解不够深入的物理知识进行补充式学习，更可以通过在线学习资源进行物理课程知识的自主预习和自主探究，提高学生学习物理的主动性。

（3）突破学科、学段的界限，渗透物理知识。无边界学习也能够不局限于学科和学段的学习局限性，学生在物理学习过程若是存在想要深度了解和探究的内容，可以通过自主选择网络教学资源平台进行高年级学段的物理知识的深度学习。同时，要打造学科的无边界物理学习，在语文、数学、历史等学科中，也存在着很多高中物理知识的渗透，诗词中蕴含着朴素的物理现象，数学的很多原理和公式也与物理教学息息相关，历史的进程也不乏物理发展的推动。

（4）多元化的学习工具，推动物理教与学。传统的高中物理教学工具和方式比较单一，教师最多采用现场演示和生动的教学工具来进行物理的教，学生也只能通过线下教学课堂的教师讲课和其他学习资料来促进高中物理知识的学习。而无边界学习借助微课、公众号、慕课等学习资源的平台进行物理教学知识的发布，也能推动学生自主地进行物理知识的学习。

3  无边界学习物理的实施路径

3.1  学校方面的准备与条件

笔者所在学校构建了校本资源平台，提供网络学习资源的系统，在物理学科在线学习平台建构上，以课堂实录的方式为学生推送优质课和学习资料包。集教研组的力量，通过全组教师的资源整合，丰富学习平台的资源，推动同一账号认证的方式让学生进行在线资源的学习。同时也可以和其他高中学校开展的物理网络学习平台相结合，联合打造物理学习教学资源共享平台。学校还可以建立同类校学科教学资源联盟，在更大的范围内整合跨地区、跨省份的学习资源，为学生提供资源更丰富、质量更优质的物理学习在线平台。同时，还要重视发挥学校微信公众号、抖音等互联网新型媒介的教学资源作用。

打造无边界物理学习的校园环境。学校需要打破学习的空间限制，让学生们的学习不局限在教室内，应扩大到全校园，在校园实现全方位无死角的WIFI全覆盖。在学校的电子阅览厅和自主学习室以及报刊和可利用的其它空间，精心布置一定的学习主题，构建相关的学习场景。例如笔者所在学校设立有科技长廊、科技馆，布置有建国以来我国的重大科技发明等学习资源，使学生在校园环境中获得潜移默化物理教育。

建立开放式的物理实验室。高中物理知识的深度理解离不开物理实验，只有在亲自动手实验的过程中，才能深刻理解物理的原理，领悟物理的思想方法，增强自主探究的能力。笔者所在学校在开放了物理实验室，只要在确保实验安全的前提下，学生可以不局限于教师的实验教学安排，自主设计并开展一些感兴趣的实验。此外，学校还建立了网上虚拟物理实验室，学生可在实际操作之后，回家还可以通过网络模拟实验室进行复习巩固，也可以观看一些真实实验的操作全程視频，进一步获得实验的体验。

3.2  教师方面的储备与条件

教师根据形势和时代的要求，要深刻理解无边界学习的重要性，需要深度理解无边界学习的概念，学会使用新型的网络教学资源平台。关键是学会使用现代网络信息技术，学会微课等教学资源的收集和整理，并在学科课程实施中加以合理应用。部分教师由于年龄偏大，对现代教育技术理解和接受比较困难，教研组教师应互帮互助，以年轻教师带动年老教师学习新技术，学习慕课、微课、线上线下翻转课堂等技术，老教师则多在教材处理、教学方法等方面多提出建设性的意见，共同促进现代教育技术与物理教学的深度融合。

通过课题实践，我们提出三种无边界教学的方式：①利用QQ课堂、bibi等多种平台方式，教师把一节精心打磨的公开课上传到网站，组织学生在线观看，并在需要交流的时候通过弹幕的方式发表观点，促进多元的交流互动。②对一些物理课中或课外教师调试的比较好的实验及小视频等可以通过抖音平台等方式推送至网络，不只是推向学生甚至是推向全社会，形成全民科普。借助抖音平台建立良好的检索方式，在学生有需要的时候快速地检索到所需素材。针对部分实验的过快播放还可以对视频采用慢放、定格等手段来仔细观察实验过程。③笔者还利用班级Q群、微信群等群空间及时了解学生的学习情况，及时纠正学习误区。例如笔者就大量使用清大知好乐下的AI智能作业，可以简单利用纸笔将解题的全过程配合音频一起录制，然后传送给学生，让学生保持学校的学习习惯、教师的风格，轻松地学习知识。

深度研究物理教学目标，加强无边界教学在课程教学中的渗透。物理教师需要结合新课改形势下的核心素养培养目标，利用无边界学习的理念和现有的互联网物理学习资源和平台进行学生物理学科核心素养的培养。构建了高中物理无边界的教学模式，如图1所示。

主动与其他学科联合开展深度教研，共同进行课程的研讨和教学设计。不同学科的教师之间也要开展合作的探究研究，共同进行教学设计。教师经常通过旁听其他学科教学、知识补充等形式开展学科间的无边界教学。在部分学科知识关联比较密切的部分，有必要开展学科的联动教学。例如以STEAM的教学模式共同完成创新设计的课程模式；
在文言文阅读中寻找物理情境，并针对相关的物理情境建构物理模型分析作者写作的物理内涵等。

4  基于无边界学习理论的课堂设计

无边界学习理论在高中物理的实际教学中得到了有效的运用，为了更好地展示其在高中物理教学课堂中的具体应用情况，引导学生进行科学的学习，笔者以高中物理“自由落体运动”这一章节的课堂教学为实例，运用无边界学习理论对其进行具体的教学设计。

4.1  课前准备环节

该环节是无边界学习理论应用的基础环节，也是通常容易被忽视的重要教学学习环节。教师首先可以指导学生在课前认真查找亚里士多德等名家关于自由落体运动研究的相关资料，同时给学生布置一项新的学习任务，就是针对查找的自由落体运动的相关发展历程资料，编排一部全景式的历史话剧，让学生在话剧的演出过程中感受到历代物理学家对于自由落体运动理论研究的科学探索精神。在历史剧的编排过程中不妨让学生站在历史的轨道上，重温科学家自由落体运动的间接验证方法，以同样的环境来感受“被慢放的自由落体”。

4.2  引入新课环节

教师通过提问的形式导入这节课，可以询问学生回想一下身边的自由落体运动实例，学生可以以小组为单位进行回答。之后教师可以利用课堂上的多媒体设备，播放事先准备好的视频学习资料片，例如“神舟十三号”成功返回地球的相关视频，让学生结合自己所寻找到的身边自由落体运动的具体案例，与视频中的内容结合起来，共同探索自由落体运动具有的内在规律。

4.3  课堂教学环节

在课堂教学这一主体环节，教师可以将其分为具体的若干环节。第一个环节为建构模型。教师让部分学生在课堂上表演课前所布置的历史话剧，对课本上的学习内容加以“直观还原”。教师根据学生所表演的历史话剧提出问题，即亚里士多德之所以在自由落体运动方面得出错误结论的主要原因是什么，让学生在课堂上进行讨论。讨论结束后为实验演示。教师运用实验用的器材，在课堂上演示自由落体运动的过程，观察实验中轻物体和重物体向下降落时的速度快慢。教师的角色发生了变化，成为了物理课堂教学活动的引领者。实验演示之后，教师在课堂上播放微课视频，让学生了解自由落体运动中重物体和轻物体在同时向下降落时，其快慢与空气阻力之间有着密切的关联。第二个环节为实验探究与发现规律。在教师提出自由落体运动属于哪一种运动形式之后，将学生分成不同小组进行探讨并开展实验环节，设计具体的实验方案，教师在这个过程中要重点观察每个学生在小组中的表现情况，将其作为评估的依据，之后开始组织不同的小组进行同步实验。学生小组要善于运用数学工具以及信息技术载体，将其与物理学科有效结合，使得实验数据更加精准、更具有说服力；
运用实验得到的数据来计算课堂所在地的重力加速度，将其与地理学科的知识结合起来，探讨自由落体运动时重力加速度和不同地域的经纬度之间的关系。第三个环节为得出公式，在科学前沿中感受物理知识的魅力。学生小组经过一系列的实验程序，从初速度以及加速度的数据中得到了自由落体运动的公式。学生通过自己的实验得出了公式，还要在教师的拓展知识训练引导下，了解自由落体运动在航空航天事业等科学前沿中的具体运用，并对该公式的运用开展延伸思考。

4.4  课堂小结环节

通过一系列的学习过程，学生掌握了自由落体运动的内在规律和相关理论知识。教师要让学生结合自己的学习体会与收获，对本章节的学习进行总结，学生之间可以自由讨论、相互进行补充。

4.5  布置作业环节

布置作业是检验学习效果的重要环节。教师要改变传统的作业形式，突出作业的趣味性、生活性，以兴趣小组为单位给学生布置与现实生活联系密切相关的作业题目：①如果自由落体产生的速度很大那为什么人不会被几千米高的雨滴砸伤，生活中雨滴落地的速度又是多少，用什么方法测量？②从课内外的古诗文中找找描写有关自由落体运动的词句，分析作者当时的历史背景及想表达的个人心境等。将课内知识的学习延伸到课外，培养学生的探究能力与创新思维，从而更好地验证无边界学习理论。

5  结束语

高中物理教学常因初高中学习的落差大导致学习质量上不去，无边界学习可以将课内与课外有机结合起来，有效提高了学生学习的主动性，突破了学科、学段的界限，采用了多元学习工具，推动了高中物理教学的高质量发展。

参考文献：

［1］ 国务院办公厅. 关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见 [N].中国教育报，1999-06-19（1）.

［2］ 卢国琪.论杜威对毛泽东早期教育思想的影响[J]. 学理论，2009（5）.

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