“雨課堂”支持下的校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中的高中物理教學(xué)設(shè)計

趙 才 林 叢 周 慶

(寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院 寧夏 銀川 750021)

1 研究背景

隨著信息技術(shù)的逐漸發(fā)展，信息化浪潮推動了社會各個領(lǐng)域的發(fā)展，尤其對教育理念和教學(xué)模式產(chǎn)生了革命性影響，多媒體教學(xué)也逐漸代替了傳統(tǒng)教學(xué)模式[1].但是在校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中，它卻仍然難以得到廣泛的應(yīng)用.基于SPOC的“雨課堂”的出現(xiàn)在部分程度上能夠解決這個問題.“雨課堂”是由清華大學(xué)研發(fā)的一款教學(xué)工具，它將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信中，在課前預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁，在電腦中安裝完成后,“雨課堂”將成為PowerPoint中的一個插件, 制作者只要會制作PPT、插入視頻就可以設(shè)計出一節(jié)精彩的雨課.校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)應(yīng)用“雨課堂”輔助教學(xué)可以使學(xué)生直觀地理解原本抽象的物理知識，獲取優(yōu)質(zhì)的微課資源，提高學(xué)習(xí)興趣.此外，通過“雨課堂”教學(xué)平臺實時反饋出來的教學(xué)數(shù)據(jù)，教師能夠有針對性地進(jìn)行教學(xué)，抓住學(xué)生的知識盲區(qū)，從而提升物理課堂的質(zhì)量與效率.

建構(gòu)主義(Constructivism)理論最先由瑞士認(rèn)知心理學(xué)派的心理學(xué)家皮亞杰提出，其基本觀點(diǎn)是：學(xué)生對知識的構(gòu)建過程是通過與身邊環(huán)境的相互作用和聯(lián)系而逐步建立的，是建立在學(xué)生原有知識經(jīng)驗以及心理特征基礎(chǔ)上的[2].認(rèn)知個體與環(huán)境的相互作用涉及兩個基本過程：“同化”與“順應(yīng)”.認(rèn)知個體就是通過同化與順應(yīng)這兩種形式來達(dá)到與周圍環(huán)境的平衡：當(dāng)個體能用現(xiàn)有圖式去同化新信息時，處于一種平衡的認(rèn)知狀態(tài)；而當(dāng)現(xiàn)有圖式不能同化新信息時，平衡即被破壞，而修改或創(chuàng)造新圖式(即順應(yīng))的過程就是尋找新的平衡的過程.個體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就是通過同化與順應(yīng)過程逐步建構(gòu)起來，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環(huán)中得到不斷的豐富、提高和發(fā)展.

建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，也就是說，既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知主體作用，又不忽視教師的指導(dǎo)作用，教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識的傳授者與灌輸者.學(xué)生是信息加工的主體，是意義的主動建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸?shù)膶ο骩3].

2 基于SPOC雨課堂的教學(xué)設(shè)計

本文以高一下學(xué)期“勻速圓周運(yùn)動”的校外輔導(dǎo)課為例，結(jié)合“雨課堂”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計.“雨課堂”可以把經(jīng)過教師篩選的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源推送給學(xué)生學(xué)習(xí)，并及時監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.在講述例題時，將題目下發(fā)到學(xué)生的手機(jī)上，節(jié)省課堂時間.

2.1 教學(xué)準(zhǔn)備工作

(1)準(zhǔn)備預(yù)習(xí)內(nèi)容

由于只能借助黑板教學(xué)，在校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中講授“勻速圓周運(yùn)動”這一節(jié)時，線速度的推導(dǎo)過程就成了學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn).而利用“雨課堂”開展教學(xué)時，可以在課前向?qū)W生推送“手機(jī)課件”，通過課前的課件推送，教師可以布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)一些相對簡單的知識要點(diǎn).之后，在課中再開展高階的交流互動，講解相對較難理解的知識要點(diǎn)從而達(dá)到提升課堂效率的目標(biāo)[4].用“雨課堂”制作本節(jié)課的預(yù)習(xí)PPT時，選擇插入微課的選項，可以在其中插入網(wǎng)絡(luò)資源.本節(jié)課中,選擇的微課鏈接為https://www.bilibili.com/video/av43522707/?p=24.最后，在電腦端將制作好的課件上傳至“雨課堂”的課件庫中待用，如圖1所示.

圖1 “雨課堂”上傳課件界面

(2)準(zhǔn)備導(dǎo)學(xué)案

在圓周運(yùn)動這一節(jié)中，學(xué)生需要掌握很多新的物理量，以及這些物理量間的關(guān)系.使用“雨課堂”編寫物理概念導(dǎo)學(xué)案，學(xué)生用于進(jìn)行概念學(xué)習(xí)后的及時復(fù)習(xí)，還能向教師反饋學(xué)生新物理概念的掌握情況.教師可以根據(jù)反饋的情況及時調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)以及策略.

(3)準(zhǔn)備課堂例題

勻速圓周運(yùn)動這一節(jié)，物理量之間的關(guān)系是重點(diǎn)，教師需要提前準(zhǔn)備課堂練習(xí)題，訓(xùn)練學(xué)生在課堂上所學(xué)習(xí)的公式.用“雨課堂”將例題事先編進(jìn)PPT中，然后下發(fā)給學(xué)生，可以節(jié)省教師在黑板上抄寫例題的時間，能夠讓學(xué)生更清楚地讀懂題意，并且方便學(xué)生在課后整理課堂例題.通過使用“雨課堂”，教師可以通過微信建立一個班級群，然后將幻燈片快速推送到學(xué)生的手機(jī)上.在課堂上，課件會一頁一頁地通過手機(jī)發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生如果有哪一頁沒聽明白，可以暫停慢慢消化，也可以標(biāo)記為不懂，用來課后復(fù)習(xí).而這些數(shù)據(jù),都能夠立刻顯示在教師的手機(jī)上[5].

2.2 “勻速圓周運(yùn)動”的教學(xué)設(shè)計

(1)教學(xué)目標(biāo)

1)知道圓周運(yùn)動的概念.

2)掌握線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期概念.

3)掌握各物理量之間的關(guān)系.

(2)教學(xué)重點(diǎn)

1)線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期概念的理解及其相互關(guān)系.

2)勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn).

(3)設(shè)計教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)1：課前預(yù)習(xí)

教師使用手機(jī)登陸微信平臺中的“雨課堂”公眾號，向班級發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容如圖2和圖3所示，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)，在觀看結(jié)束后，對學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答.

圖2 “雨課堂”預(yù)習(xí)文件所在位置

圖3 發(fā)布“雨課堂”預(yù)習(xí)視頻

教學(xué)環(huán)節(jié)2：從生活中的事例引出圓周運(yùn)動的概念

教師指導(dǎo)學(xué)生在手機(jī)上觀看“雨課堂”里PPT中的鐘表、鏈球以及吊扇的圖片，如圖4，5，6所示.提出問題：在鐘表指針上、吊扇葉片上以及鏈球上的某一點(diǎn)，它們的運(yùn)動有什么共同的特點(diǎn)？ 學(xué)生答：它們的運(yùn)動軌跡都是圓形.然后教師進(jìn)行歸納總結(jié)：“質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是圓的運(yùn)動，稱之為圓周運(yùn)動.”

圖4 鐘表實例

圖5 吊扇實例

圖6 鏈球?qū)嵗?/p>

設(shè)計意圖：結(jié)合生活中的實例進(jìn)行新課的引入，能激發(fā)學(xué)生的興趣，并且鍛煉學(xué)生歸納概括物理概念的能力.

教學(xué)環(huán)節(jié)3：啟發(fā)學(xué)生比較圓周運(yùn)動的速度

教師指導(dǎo)學(xué)生觀看“雨課堂”PPT中的自定義動畫，同時講解：A和B是指針上的兩個點(diǎn)，指針順時針轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t后這兩個點(diǎn)分別到達(dá)了A1和B1的位置上.

教師組織學(xué)生們進(jìn)行交流討論，比較A和B兩個點(diǎn)運(yùn)動的快慢.

學(xué)生討論：

(1)A點(diǎn)運(yùn)動的較快，因為在相同時間內(nèi)A質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路程比較大.

(2)A,B運(yùn)動的一樣快，因為A，B兩質(zhì)點(diǎn)在相同的時間內(nèi)與圓心的連線轉(zhuǎn)過的角度一樣大.

圖7 線速度演示動畫

設(shè)計意圖：利用“雨課堂”的PPT動畫播放，能夠讓學(xué)生看到更加生動的物理情境，從而留下更加深刻的印象，同時還能節(jié)省教師用于作圖的時間，讓課堂時間更加高效地利用起來.此外，通過這樣的小組交流與自行探討，小組成員的內(nèi)部想法和思維模式就能夠影響到全班的思維模式，即全班通過這樣的形式完成了知識的建構(gòu)，通過小組交流，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、理解新物理概念的能力.還能為學(xué)生接下來學(xué)習(xí)線速度、角速度做鋪墊.

教學(xué)環(huán)節(jié)4：線速度與角速度

教師總結(jié)第二種回答并且給出角速度的概念.角速度：做圓周運(yùn)動的物體轉(zhuǎn)過的角度Δθ與所用時間Δt的比值.接著，組織學(xué)生觀看“雨課堂”PPT中弧度制的推導(dǎo)過程，使學(xué)生建立起用弧度表示角大小的概念，以及學(xué)習(xí)弧度制角度的單位rad，最后讓學(xué)生根據(jù)之前學(xué)過的單位制知識，推導(dǎo)出角速度的單位.

設(shè)計意圖：傳統(tǒng)教學(xué)與利用“雨課堂”的多媒體教學(xué)相結(jié)合，能夠更加高效直觀地講解圓周運(yùn)動的線速度方向以及弧度制的推導(dǎo)過程.在講解了線速度推導(dǎo)的過程后,讓學(xué)生自己動手推導(dǎo)角速度的公式.引導(dǎo)學(xué)生從公式里邊發(fā)現(xiàn)相同點(diǎn)，鍛煉數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力.

教學(xué)環(huán)節(jié)5：周期、轉(zhuǎn)速與頻率

教師引導(dǎo)學(xué)生觀看“雨課堂”PPT中鐘表指針轉(zhuǎn)動的動畫，同時提問：能否比較1 h內(nèi)鐘表的分針和秒針哪個轉(zhuǎn)得快？除了線速度和角速度之外還有哪些物理量可以用來描述指針轉(zhuǎn)動得快慢？

學(xué)生回答：在1 h內(nèi)鐘表的分針轉(zhuǎn)了1圈，而秒針轉(zhuǎn)了60圈，所以秒針轉(zhuǎn)得快.

教師總結(jié)：鐘表的秒針1 min轉(zhuǎn)了1圈，我們可以用秒針轉(zhuǎn)的圈數(shù)與時間的比值來定義秒針上的點(diǎn)做圓周運(yùn)動的速度，像秒針這樣的做圓周運(yùn)動的物體，單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)就叫做轉(zhuǎn)速.例如：秒針的轉(zhuǎn)速就可以用1 r/min(轉(zhuǎn)每分)來表示.物理學(xué)中使用字母n來表示轉(zhuǎn)速，常用單位有轉(zhuǎn)每秒(r/s)和轉(zhuǎn)每分(r/min).另外，還有一個和轉(zhuǎn)速很相近的物理量是頻率，其物理意義是做圓周運(yùn)動的物體在1 s內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù).頻率用f表示，單位是赫茲(Hz).除了這兩個物理量之外，還可以用做圓周運(yùn)動的物體轉(zhuǎn)過一周所用的時間(周期)T來表示物體做圓周運(yùn)動的快慢.周期的單位是秒(s).

教師舉例：一個做勻速圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，在1 s內(nèi)總共轉(zhuǎn)過5圈，嘗試用轉(zhuǎn)速、周期、頻率來描述這個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，然后小組對轉(zhuǎn)速、周期與頻率之間的相互關(guān)系進(jìn)行交流討論.

學(xué)生回答：頻率是5 Hz，轉(zhuǎn)速是5 r/s，周期是0.2 s.

教師點(diǎn)評學(xué)生的回答并且進(jìn)行總結(jié)：做圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)轉(zhuǎn)速單位選取(r/s)時，此時轉(zhuǎn)速與頻率大小相等.并且轉(zhuǎn)速、頻率二者與周期互為倒數(shù).

教學(xué)環(huán)節(jié)6：線速度與角速度的關(guān)系

教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)線速度、角速度、弧度的意義，然后指導(dǎo)學(xué)生利用這3個物理量的表達(dá)式，推導(dǎo)出線速度與角速度的關(guān)系.

師生通過交流討論得到結(jié)論v=ωr.教師對推導(dǎo)過程進(jìn)行總結(jié)和評價.

教學(xué)環(huán)節(jié)7：圓周運(yùn)動中各個物理量的關(guān)系

教師提問，讓學(xué)生回顧線速度的物理意義.在學(xué)生做出回應(yīng)后，教師再次提問：如果做圓周運(yùn)動的物體恰好轉(zhuǎn)過了一周，那么所用的時間t就是圓周運(yùn)動的周期T，請學(xué)生們結(jié)合線速度的物理意義，推導(dǎo)一下此時線速度的表達(dá)式.教師總結(jié)學(xué)生的回答，并且給出線速度和周期的關(guān)系

隨后教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)角速度的物理意義，推導(dǎo)出物體做圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)過一周時，角速度ω與周期T之間的關(guān)系.教師總結(jié)得出角速度與周期的關(guān)系為

教師組織學(xué)生復(fù)習(xí)周期、頻率、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，隨后讓學(xué)生們根據(jù)剛才得到的線速度、角速度與周期的關(guān)系，結(jié)合剛才復(fù)習(xí)的內(nèi)容，推出線速度、角速度與轉(zhuǎn)速、頻率的關(guān)系如圖8所示.

教師進(jìn)行總結(jié)：v=2πrn；v=2πrf；ω=2πn;ω=2πf.最后讓學(xué)生復(fù)習(xí)一遍學(xué)習(xí)過的圓周運(yùn)動與這些物理量間的關(guān)系并畫出物理量關(guān)系圖如圖8所示.

圖8 圓周運(yùn)動各物理量之間的關(guān)系

教學(xué)環(huán)節(jié)8：發(fā)布復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

教師引導(dǎo)學(xué)生打開“雨課堂”，打開下發(fā)的導(dǎo)學(xué)案，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)答題并且提交，隨后教師使用手機(jī)端“雨課堂”檢查學(xué)生的答題情況，然后對學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解，對學(xué)生概念理解薄弱的地方進(jìn)行強(qiáng)化.

線速度復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案如圖9所示.

圖9 概念填空題

設(shè)計意圖：“圓周運(yùn)動”這一節(jié)中，用于描述圓周運(yùn)動的幾個物理量的概念非常重要，“雨課堂”的發(fā)布試卷以及試卷打分功能，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能對學(xué)生的概念掌握程度進(jìn)行反饋，從而在當(dāng)堂對學(xué)生的概念薄弱之處進(jìn)行強(qiáng)化.

教學(xué)環(huán)節(jié)9：發(fā)布并講解課堂例題

教師在課堂上使用“雨課堂”發(fā)布例題PPT，讓學(xué)生打開PPT讀題并理解題意，最后對例題進(jìn)行講解.

3 結(jié)論

本文探討“雨課堂”教學(xué)平臺在校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中的教學(xué)設(shè)計實例，借鑒已有的建構(gòu)主義理論，對課外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)進(jìn)行訪談與教學(xué)實踐，結(jié)合校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)與公立學(xué)校的多媒體設(shè)備差距，針對“雨課堂”在課外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中的物理教學(xué)的優(yōu)勢，總結(jié)出本篇物理教學(xué)設(shè)計并且從中得出以下結(jié)論.

(1)“雨課堂”的出現(xiàn)可以很好地解決目前校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)中多媒體輔助教學(xué)的難題.

(2)教師將電子版的例題提前上傳到“雨課堂”中，從而提高課堂教學(xué)效率.

(3)“雨課堂”提供了一個使教師選取優(yōu)質(zhì)的微課資源作為預(yù)習(xí)內(nèi)容分享給學(xué)生并且能夠及時提供反饋的平臺.

(4)“雨課堂”可以在課前發(fā)布學(xué)生學(xué)習(xí)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，通過它特有的學(xué)生學(xué)習(xí)情況反饋系統(tǒng)，可以使教師監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.