吳榮華 周萍

摘 要：結(jié)合信息化技術(shù)進(jìn)行科學(xué)探究、交流合作是新課標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出的新要求，本研究根據(jù)2D實(shí)拍視頻和3D虛擬實(shí)驗(yàn)室的特征，將信息化工具融合在探究學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)形成的探究協(xié)作混合模式中，并通過(guò)具體的案例對(duì)信息化工具在混合模式下的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了分析，以求找到一種融合信息化工具的新模式，能夠讓物理實(shí)驗(yàn)課堂更具有趣味性、開(kāi)放性，提升學(xué)生的自主性，更好地體現(xiàn)信息工具的價(jià)值.

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)室;實(shí)拍視頻;探究學(xué)習(xí);合作學(xué)習(xí);教學(xué)應(yīng)用

文章編號(hào)：1008-4134（2019）22-0024 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2011年及2017年分別頒布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中，科學(xué)探究、合作學(xué)習(xí)、探究能力和探究方法等成為關(guān)鍵詞，對(duì)教育工作者提出了新的要求：創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生“主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、交流合作”.在信息化時(shí)代，新技術(shù)層出不窮，在教學(xué)中應(yīng)用新興技術(shù)，一是對(duì)學(xué)生信息技術(shù)觀念、素養(yǎng)的培養(yǎng);二是主動(dòng)將信息技術(shù)請(qǐng)進(jìn)課堂，讓技術(shù)服務(wù)于教學(xué)，服務(wù)于師生.

本研究將做兩個(gè)方面的嘗試：首先，嘗試將探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)這兩個(gè)教學(xué)模式引入實(shí)驗(yàn)課堂，探索其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合的效果;其次，在教學(xué)模式創(chuàng)新的基礎(chǔ)上融合虛擬實(shí)驗(yàn)室（3D技術(shù)）和物理實(shí)拍視頻，試圖讓物理課堂更具有交互性、趣味性.

1 信息化工具介紹

1.1 101LAB—3D虛擬實(shí)驗(yàn)室

101LAB—3D虛擬實(shí)驗(yàn)室是一款利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)3D仿真實(shí)驗(yàn)器材和虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境組成的交互式數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 是為 K12教師和學(xué)生打造的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、開(kāi)放設(shè)計(jì)和自主探究的3D虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái).虛擬實(shí)驗(yàn)室主要是用于輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決實(shí)物實(shí)驗(yàn)及實(shí)拍視頻實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解析實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)備授課工作，方便課堂實(shí)驗(yàn)演示和講解，提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的信息化工具.國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)室能快速幫助學(xué)習(xí)者遷移知識(shí)技能，促進(jìn)學(xué)生的操作技能[1]，在提升學(xué)生的科學(xué)探究能力（實(shí)驗(yàn)操作能力）、學(xué)科成績(jī)、學(xué)習(xí)興趣上有積極作用[2].與傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)室具有安全性、經(jīng)濟(jì)性、互動(dòng)性、自主性和效率性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在非真實(shí)性、科學(xué)非嚴(yán)謹(jǐn)性等缺點(diǎn)[3].

1.2 實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻

實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻指的是實(shí)拍的實(shí)物實(shí)驗(yàn)視頻.在快手和抖音等短視頻受到歡迎的當(dāng)今時(shí)代，實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與多媒體相結(jié)合，能夠起到良好的提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用.它既可以幫助學(xué)生增加知識(shí)的儲(chǔ)備，又能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幫助學(xué)生把握正確的實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)驗(yàn)操作.另一方面，實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻作為一種教學(xué)資源，既可以在課前作為學(xué)生的預(yù)習(xí)材料，同時(shí)也可以在課中幫助學(xué)生完成知識(shí)的內(nèi)化.需要指出的是，針對(duì)實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻，其評(píng)價(jià)方案應(yīng)該與視頻本身的操作內(nèi)容緊密結(jié)合.即，要判斷實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻是否發(fā)揮了其在實(shí)驗(yàn)操作方面的引導(dǎo)作用，應(yīng)該著重看實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程情況及與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的測(cè)驗(yàn)成績(jī)[4].

2 基礎(chǔ)教學(xué)模式

2.1 協(xié)作學(xué)習(xí)

關(guān)于協(xié)作學(xué)習(xí)的定義學(xué)術(shù)界從教學(xué)角度和學(xué)習(xí)角度分別得出了不同的定義.本文從教學(xué)策略和學(xué)習(xí)環(huán)境塑造的角度認(rèn)為，協(xié)作學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是能夠建構(gòu)“合作”氛圍的教學(xué)策略.其根本目的在于，讓學(xué)生在彼此的合作之中達(dá)成共同目標(biāo)，并能夠以小組成員的共同成績(jī)作為小組獎(jiǎng)勵(lì)的依據(jù);同時(shí)，基于合作學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)學(xué)生之間的社會(huì)交往，認(rèn)可合作學(xué)習(xí)的同時(shí)也為學(xué)生提供了信任、平等、公正的學(xué)習(xí)氛圍和環(huán)境.

而在建設(shè)合作小組過(guò)程中最為重要的是能夠促使其五個(gè)最關(guān)鍵要素的生成[5].包括：（1）積極的互賴，每個(gè)人承擔(dān)不同的角色，并認(rèn)識(shí)到“榮辱與共”的概念;（2）面對(duì)面的、有效的互動(dòng)，學(xué)生可以在組內(nèi)分享個(gè)人觀點(diǎn)、情感體驗(yàn)，培養(yǎng)自信心、歸屬感;（3）個(gè)人職責(zé)，每個(gè)人在小組中都承擔(dān)相應(yīng)的角色;（4）社交技巧，學(xué)生需要掌握領(lǐng)導(dǎo)力、決策制定、信任建立、交流和沖突管理的技巧;（5）小組加工（group processing），詳細(xì)闡明和提高成員間合作的有效性，從而做到組員能夠努力為合作學(xué)習(xí)做出貢獻(xiàn).

2.2 探究學(xué)習(xí)

探究學(xué)習(xí)最早提出是教育家為了讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)真實(shí)的科學(xué)家的實(shí)際工作來(lái)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，并掌握科學(xué)研究方法和理念的一種教學(xué)模式，該定義來(lái)源于NSTA，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生科學(xué)研究方法的培養(yǎng).目前大部分教學(xué)案例都集中在科學(xué)類(lèi)教育上.但需要注意的是，有文獻(xiàn)顯示，當(dāng)前也存在部分教師將其應(yīng)用于英文學(xué)習(xí)、語(yǔ)文古詩(shī)詞探究、歷史學(xué)習(xí)等文科學(xué)科上.可見(jiàn)，開(kāi)放式探究教學(xué)模式并非僅僅適用于科學(xué)教育.從理念上來(lái)說(shuō)，只要需要學(xué)生發(fā)揮科學(xué)的探究精神，就可鼓勵(lì)和嘗試使用該方法進(jìn)行學(xué)科教學(xué).

國(guó)內(nèi)外對(duì)于探究學(xué)習(xí)究竟應(yīng)該包含哪些要素分別做過(guò)闡釋.例如美國(guó)國(guó)家科學(xué)協(xié)會(huì)的科學(xué)教育指導(dǎo)性文件《Inquiry and the National Science Education Standards： A Guide for Teaching and Learning》及Margus Pedaste等人的《Phases of inquiry-based learning-Definitions and the inquiry cycle》中均提到科學(xué)探究的主要要素[6].本文為了分析方便，借用《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》中對(duì)科學(xué)探究的要素的概括，包括以下7要素：提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估和交流與合作[7].

3 融合信息化的探究協(xié)作混合模式

基于對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入教學(xué)的認(rèn)可，有學(xué)者提出虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式.總體來(lái)說(shuō)主要是“虛實(shí)結(jié)合”和“只做虛擬”兩種.著重介紹所謂“虛實(shí)結(jié)合”細(xì)分有先實(shí)后虛和先虛后實(shí).前者主要幫助學(xué)生鞏固實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，后者則是為了降低真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤可能引發(fā)的危險(xiǎn)[8].

在此根據(jù)協(xié)作學(xué)習(xí)及探究學(xué)習(xí)模式的教學(xué)流程和特點(diǎn)，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻的特征，將虛擬實(shí)驗(yàn)室與探究學(xué)習(xí)相融合，以實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻作為學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)的材料，去探索在實(shí)驗(yàn)課堂中的新技術(shù)、新模式間的融合情況.觀察在一個(gè)相對(duì)開(kāi)放、學(xué)生自主性更高、合作性質(zhì)更強(qiáng)的課堂環(huán)境下，學(xué)生的課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作技能等會(huì)有怎樣的變化.形成結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻的探究協(xié)作混合模式，其基本思路是虛實(shí)結(jié)合、探究合作相融合.具體的流程如圖1所示：

該模式的主要特點(diǎn)主要有兩個(gè)：首先，虛實(shí)結(jié)合，主要強(qiáng)調(diào)的是實(shí)物實(shí)驗(yàn)為主，因?yàn)檫@是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ).而虛擬實(shí)驗(yàn)則可以作為拓展部分，加入更多可能性和驗(yàn)證空間，為學(xué)生建立一個(gè)良好的探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái);其次，是將實(shí)驗(yàn)與探究合作模式結(jié)合.多數(shù)探究活動(dòng)也是以小組為單位開(kāi)展.因?yàn)樘骄炕顒?dòng)本身的難度和特性決定了個(gè)人可能難以完成任務(wù).因此將探究合作結(jié)合主要是為了強(qiáng)調(diào)合作交流和探究精神.

4 案例應(yīng)用

本案根據(jù)探究協(xié)作混合模式的流程，以人教版初中物理九年級(jí)下冊(cè)“測(cè)量小燈泡的電功率”為例，把虛擬實(shí)驗(yàn)室、實(shí)拍實(shí)驗(yàn)及101教育PPT的互動(dòng)工具融入設(shè)計(jì)中，打造教育和技術(shù)相融合的互動(dòng)課堂，對(duì)結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻的探究協(xié)作混合模式的應(yīng)用進(jìn)行探究.通過(guò)本節(jié)實(shí)驗(yàn)探究既可以鞏固有關(guān)電功率的知識(shí)，熟練儀器的使用;又能讓學(xué)生從操作中更清楚地了解電壓對(duì)電功率的制約關(guān)系，學(xué)會(huì)區(qū)分額定功率和實(shí)際功率.

4.1 課程簡(jiǎn)介

“測(cè)量小燈泡的電功率”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了“電功率”之后的教學(xué)，學(xué)生對(duì)公式P=UI已有初步的認(rèn)識(shí)，此節(jié)課是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課.本節(jié)實(shí)驗(yàn)課同時(shí)使用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器進(jìn)行定量測(cè)量，是對(duì)電學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用.通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室顆粒比較兩盞額定功率不同的燈泡亮暗，引出亮暗與額定功率無(wú)關(guān)的情景，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率與亮暗的關(guān)系，并通過(guò)實(shí)物實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行驗(yàn)證，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析，得出燈泡的亮暗取決于實(shí)際電功率，實(shí)際電功率越大燈泡越亮的規(guī)律，再通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室顆粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，得出最適合的滑動(dòng)變阻器為待測(cè)電阻的2-5倍，最后使用虛擬實(shí)驗(yàn)室顆粒模擬家庭電路（電吹風(fēng)）電功率的測(cè)定，對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行生活化的拓展延伸.通過(guò)本節(jié)實(shí)驗(yàn)探究既可以鞏固有關(guān)電功率的知識(shí)，熟練相關(guān)儀器的使用;又能讓學(xué)生從操作中更清楚地了解電壓對(duì)電功率的制約關(guān)系，學(xué)會(huì)區(qū)分額定電功率和實(shí)際電功率，得出燈泡的亮暗與實(shí)際電功率有關(guān)的物理規(guī)律.創(chuàng)新性的開(kāi)展了虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相融合的探究協(xié)作的講授模式，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室延伸了實(shí)物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)及驗(yàn)證功能，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放性，為學(xué)生提供了更多的實(shí)驗(yàn)探究機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，拓展了課堂的探究空間，是一節(jié)融合了虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)拍實(shí)驗(yàn)的探究協(xié)作的混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.

4.2 教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)：（1）會(huì)用電流表和電壓表測(cè)量小燈泡的（額定）電功率，練習(xí)使用滑動(dòng)變阻器;（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)情景發(fā)現(xiàn)小燈泡的電功率隨它兩端電壓的改變而改變，并探究掌握其變化規(guī)律，體驗(yàn)小燈泡（用電器）在不同功率下的工作狀態(tài)，加深理解額定功率和實(shí)際功率;（3）通過(guò)設(shè)計(jì)“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究，體驗(yàn)尋找、歸納、提煉課程相關(guān)要素的整合點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法;（4）通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程中的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)意識(shí)和態(tài)度.重點(diǎn)：（1）用伏安法測(cè)量小燈泡的額定（實(shí)際）功率;（2）提升學(xué)生科學(xué)探究的能力.難點(diǎn)：（1）對(duì)額定功率、實(shí)際功率的理解;（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析從中得出物理規(guī)律.

4.3 教學(xué)實(shí)施

4.3.1 問(wèn)題情境導(dǎo)入

利用虛擬實(shí)驗(yàn)室隨機(jī)選擇不同功率（3V、0.9W，3V、10W）的2個(gè)燈泡，通過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)的方式連接在同一電源兩端，分別觀察燈泡的亮暗，引出燈光的亮暗與額定功率無(wú)關(guān)的實(shí)驗(yàn)情景.具體方案如圖2所示.通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)不同隨機(jī)實(shí)驗(yàn)方案的對(duì)比，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知上的沖突，讓學(xué)生帶著疑問(wèn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)舊知，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.引出新的課題，怎樣測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率與亮暗的關(guān)系.

4.3.2 實(shí)物實(shí)驗(yàn)協(xié)作探究

（1）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

學(xué)生已經(jīng)具有電功率公式P=UI的知識(shí)基礎(chǔ)，知道通過(guò)測(cè)量電壓和電流來(lái)計(jì)算電功率，為了測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率與亮暗的關(guān)系，讓學(xué)生分小組進(jìn)行交流討論，提出假設(shè)測(cè)量一次燈泡的電壓及電流大小，各小組設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，如圖3所示，電路圖不帶滑動(dòng)變阻器，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行拍照上傳到白板，進(jìn)行分析討論優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)信息，得出結(jié)論，為了保護(hù)電路、使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更具有普遍性，需要測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且增加滑動(dòng)變阻器改進(jìn)電路圖，如圖4所示. 通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)方案探究流程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維及習(xí)慣，通過(guò)學(xué)生運(yùn)用舊知來(lái)解決新問(wèn)題，從而降低了本實(shí)驗(yàn)方案的難度，使學(xué)生體驗(yàn)到成就感的同時(shí)，保證了課堂的正常進(jìn)行.

（2）實(shí)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

分小組進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作前，安排每小組先通過(guò)電腦觀看“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)實(shí)拍視頻，如圖5所示，再按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師利用手機(jī)拍攝典型學(xué)生實(shí)物操作視頻，進(jìn)行全班共享，并對(duì)視頻進(jìn)行針對(duì)性的講解，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的同時(shí)解決問(wèn)題并深化認(rèn)知.通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)實(shí)拍視頻，不僅讓學(xué)生熟悉了實(shí)驗(yàn)操作步驟、明確實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，同時(shí)實(shí)拍視頻也為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作提供支架指導(dǎo)，避免學(xué)生在無(wú)教師巡場(chǎng)的情況下得不到及時(shí)反饋.通過(guò)小組合作的方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)能力和效率，增進(jìn)同學(xué)間的感情交流，改善他們的人際關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生間在學(xué)習(xí)上的互相幫助、共同提高，體現(xiàn)學(xué)生主體觀的新理念.

（3）分析論證、得出結(jié)論

呈現(xiàn)不同小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，師生一起針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行討論，并讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析總結(jié)得出：①U實(shí)U額時(shí)P實(shí)>P額，燈泡較亮容易燒毀.得出結(jié)論：燈泡的亮暗取決于實(shí)際電功率，實(shí)際電功率越大，燈泡越亮.通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，讓學(xué)生形成基于證據(jù)推理的學(xué)科實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

4.3.3 拓展探究

提出問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，若有不同阻值的滑動(dòng)變阻器（20、50、500歐），應(yīng)如何選取滑動(dòng)變阻器，引發(fā)學(xué)生的思考.學(xué)生根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用的原有知識(shí)進(jìn)行猜想，并提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，依次替換3個(gè)滑動(dòng)變阻器實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定不同變阻器時(shí)的電表讀數(shù).利用虛擬實(shí)驗(yàn)室（測(cè)量小燈泡的電功率）分小組對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行模擬探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并記錄，小組學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，師生針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行討論，得出結(jié)論，為了便于調(diào)節(jié)，不宜使用過(guò)大或過(guò)小的滑動(dòng)變阻器，最適合的為待測(cè)電阻的2～5倍.使用虛擬實(shí)驗(yàn)室靈活地替換不同阻值的滑動(dòng)變阻器（如圖6所示），節(jié)省了實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間，提升了課堂的效率，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生形成實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，能在學(xué)習(xí)和日常生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜測(cè)與假設(shè);提升設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息;提升分析論證的能力，會(huì)使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果和變化趨勢(shì);提升合作與交流的意愿與能力，能準(zhǔn)確表述、評(píng)估和反思實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程與結(jié)果.

4.3.4 拓展延伸

學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何測(cè)量小燈泡的電功率，但是對(duì)于生活中使用的用電器的電功率測(cè)定還存在疑惑，課堂上不方便直接測(cè)定生活用電器的功率，這里使用虛擬實(shí)驗(yàn)室顆粒（測(cè)量電吹風(fēng)電功率），利用電能表測(cè)量用電器的電功率來(lái)模擬家庭電路電功率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)（如圖7所示），通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的拓展延伸，擴(kuò)充了學(xué)生的知識(shí)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力.

4.3.5 課堂總結(jié)

最后進(jìn)行課堂小結(jié)，總結(jié)得出，測(cè)量電功率的原理P=UI或P=W/t，燈泡的亮暗與實(shí)際電功率有關(guān)的規(guī)律，通過(guò)總結(jié)，幫助學(xué)生總結(jié)重點(diǎn)，理清脈絡(luò)、鞏固知識(shí)、發(fā)展興趣.

5 教學(xué)效果分析

通過(guò)對(duì)課堂進(jìn)行錄像，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)操作技能量表、實(shí)驗(yàn)行為觀察表、小組互動(dòng)觀察表、調(diào)查問(wèn)卷等方式，對(duì)實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻及虛擬實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的影響、探究過(guò)程中小組合作互動(dòng)情況等課堂效果進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)收集分析.

實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能有正向作用，但在學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣方面尚需長(zhǎng)期培養(yǎng);實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻能促進(jìn)組內(nèi)外互動(dòng)合作，促進(jìn)了組內(nèi)成員的參與度.總體來(lái)說(shuō)，實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻與協(xié)作學(xué)習(xí)模式不論是在教學(xué)效果還是課堂表現(xiàn)上都較為出色，但也要關(guān)注到，將實(shí)拍視頻作為引導(dǎo)材料加入小組協(xié)作學(xué)習(xí)中時(shí)，教師在學(xué)生觀看實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻時(shí)不僅是一個(gè)提醒者角色，同時(shí)也是一個(gè)引導(dǎo)者，需要盡量結(jié)合視頻內(nèi)容提問(wèn)、追問(wèn)學(xué)生，使實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻真正起到引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的作用.

虛擬實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了開(kāi)放的驗(yàn)證空間，虛擬實(shí)驗(yàn)室與探究學(xué)習(xí)存在結(jié)合的合理性，但教師的“支架”作用會(huì)直接影響虛擬實(shí)驗(yàn)室其自身價(jià)值的發(fā)揮.過(guò)多或過(guò)少的發(fā)揮“支架”都會(huì)對(duì)虛擬探究結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響，教師需要關(guān)注實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的引導(dǎo)和知識(shí)把握.從功能性上來(lái)說(shuō)，虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠承擔(dān)探究學(xué)習(xí)對(duì)開(kāi)放性、自主性的需求.從學(xué)生角度來(lái)說(shuō)，學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查顯示他們對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室提升學(xué)習(xí)興趣、課堂體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果方面的認(rèn)同度較高，同時(shí)也希望能把這種信息化和教學(xué)相結(jié)合的模式遷移到其它學(xué)科課程中，這些都是對(duì)信息化（虛擬實(shí)驗(yàn)室、實(shí)拍實(shí)驗(yàn)視頻）在探究協(xié)作混合模式中使用的肯定.

6 總結(jié)與反思

實(shí)拍視頻和虛擬實(shí)驗(yàn)在探究協(xié)作混合模式下的應(yīng)用從數(shù)據(jù)層面具有相對(duì)良好的表現(xiàn)，尤其是實(shí)拍視頻對(duì)學(xué)生的操作技能和互動(dòng)質(zhì)量的提升上.實(shí)拍視頻為合作小組提供了自主學(xué)習(xí)的指導(dǎo)材料，提高組內(nèi)互動(dòng)質(zhì)量的同時(shí)有效幫助學(xué)生清晰實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，引發(fā)更多操作上的思考和交流，從而使得生生間的互動(dòng)提高.而虛擬實(shí)驗(yàn)室方面，其成熟的技術(shù)為探究活動(dòng)提供了較好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中嘗試和驗(yàn)證更多的可能性.但探究活動(dòng)中教師的主導(dǎo)地位尚需要時(shí)間轉(zhuǎn)變.如何長(zhǎng)期培養(yǎng)學(xué)生的“合作”技巧以及平衡教師的“支架”功能是需要去做更多嘗試和實(shí)踐才能夠解答的實(shí)際操作問(wèn)題.

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（收稿日期：2019-06-25）