超越准备度：中学物理课堂中的信息通信技术整合与模拟使用

为什么数字化科学工具对真实课堂很重要

试想在没有实验室、教科书匮乏且电力不稳定的情况下，向六十名青少年教授电学或波动学。这是尼日利亚及撒哈拉以南非洲许多物理教师的日常现实。交互式计算机模拟可以帮助学生“看见”看不见的力并进行虚拟实验，但教师真的在使用这些工具吗？真正阻碍使用的又是什么？本文超越了对教师“准备度”的简单理解，揭示了为何有前景的数字工具常常难以在真实学校中生根。

数字模拟能提供什么

过去几十年里，数字技术重塑了全球的物理教育。像广泛使用的 PhET 工具这样的交互式模拟，让学生可以操控变量、可视化抽象概念，并进行需要昂贵或危险设备才能完成的虚拟实验。对于缺乏良好实验室的学校，模拟可以作为强有力的替代手段，帮助学习者理解诸如电磁场或波动等困难主题。早期研究表明，这些工具可以提升理解力、学习动机和探究式学习。然而，尽管有这些益处，许多课堂，尤其是在低收入地区，仍几乎完全依赖板书式教学。

超越个体教师的视角

以往多数研究关注的是教师个人是否准备好使用技术：他们是否认为技术对学生有帮助？是否感到自信并具备技能？是否有基本的电脑和网络接入？为深入探讨这些问题，作者将两种流行的技术使用理论结合。一种强调人们如何评估有用性和易用性，另一种则认为成功的技术整合依赖三个要素：使用的意愿、操作的技能以及使之可行的工具与支持。通过融合这些观点，研究试图了解信念、自信、技术技能、学校支持和可用资源如何共同作用，影响物理课堂中模拟的使用。

研究如何开展

研究者对尼日利亚375名在职中学物理教师进行了详细问卷调查，测量他们对数字工具的态度、使用这些工具的自信、 自评技能、设备获取情况以及模拟的实际使用情况。他们使用结构方程模型分析结果，这是一种同时检验多种因素之间复杂关系的技术。同时，研究者还对来自不同学校环境的六位教师进行了深入访谈，以更为立体地了解日常挑战。这种混合方法使他们能够将广泛的数量化模式与课堂中的真实案例相互印证。

当准备度不足以决定一切时

最引人注目的发现是，所测量的教师特征——积极的信念、较强的自信、技术技能甚至感知到的学校支持——都不能预测教师是否使用模拟。统计检验显示没有有意义的关联，尽管问卷本身是可靠的。访谈有助于解释这一谜题。教师们常常重视模拟并觉得自己有一定能力使用它们，但他们描述了持续的停电、薄弱或不存在的网络、工作电脑严重不足，以及为防盗而被上锁的设备。学校领导很少倡导技术使用，培训（若有）也通常侧重通用办公软件而非课堂模拟。在这样的环境下，即便是最有动力的教师也难以超越传统教学方法。

重新思考如何支持数字化学习

这些结果表明，仅关注个体教师不足以将模拟引入日常物理课堂。在资源匮乏的体系中，结构性障碍可能完全掩盖个人准备度。作者主张采用更广阔的技术采纳思路，将学校领导、制度文化、切实可行的政策和可靠基础设施与教师态度和技能一起纳入考量。对政策制定者和教师培训者而言，这意味着要将专业发展与对电力、连通性和共享备课时间的投入相结合，并鼓励校长积极支持在课堂中试验新工具。对读者而言，关键结论是：教育领域的数字化变革并非仅凭教师接受培训或愿意尝试就能实现；需要全校乃至系统层面的变革，才能使有前景的技术从理论走入日常实践。

引用: Badmus, O.T., Jita, L.C. & Jita, T. Beyond readiness: ICT integration and simulation use in secondary physics classrooms. Humanit Soc Sci Commun 13, 270 (2026). https://doi.org/10.1057/s41599-026-06653-x

关键词: 物理教育, 交互式模拟, 学校信息通信技术, 教师专业发展, 撒哈拉以南非洲