依托之江匯平臺(tái) 構(gòu)建物理智慧課堂

張 燕

(長(zhǎng)興縣太湖高級(jí)中學(xué) 浙江 湖州 313100)

隨著物理新課程改革的不斷深入與落實(shí)，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)更加注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).同時(shí),《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》也明確提出：提高物理教學(xué)水平，發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，離不開信息技術(shù)與物理學(xué)習(xí)的融合.因此，合理有效地將現(xiàn)代化信息技術(shù)應(yīng)用到物理教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)教育信息化，提升師生的信息素養(yǎng)，是全面推進(jìn)物理課程改革的必然趨勢(shì).

21世紀(jì)是信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，先進(jìn)的信息技術(shù)，不僅影響著日常生活、經(jīng)濟(jì)、軍事和政務(wù)，而且也推動(dòng)著教育的改革.近幾年，希沃授課助手[1]、印天授課助手、智學(xué)網(wǎng)[2]、課堂派和樂(lè)課堂等各種信息技術(shù)的軟件和硬件設(shè)備融入到教學(xué)中，為高中課堂提供了一個(gè)多媒體化和更加智能化的教學(xué)環(huán)境，大大改善了教師的教法和學(xué)生的學(xué)法.相比各類信息技術(shù)，之江匯平臺(tái)推出的智慧互動(dòng)課堂軟件操作更靈活、更方便、更實(shí)用.本文以“導(dǎo)體的電阻”這節(jié)課為例，以培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，介紹如何依托之江匯平臺(tái)(教師電腦端“互動(dòng)課堂”+學(xué)生平板端“互動(dòng)課堂”+教師手機(jī)移動(dòng)端“之江匯教育廣場(chǎng)”)，構(gòu)建新型的物理智慧課堂，最終完成科學(xué)育人的根本任務(wù).

1 之江匯平臺(tái)與物理課堂的整合——“導(dǎo)體的電阻”教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

以往本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程是由“情境導(dǎo)入→實(shí)驗(yàn)探究→理論探究→應(yīng)用拓展”這幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，這樣的教學(xué)過(guò)程無(wú)法真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，更談不上物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí).以之江匯平臺(tái)為依托的物理智慧課堂，能在一定程度上節(jié)省時(shí)間，加快教學(xué)進(jìn)度，將更多的知識(shí)傳授給學(xué)生，從而大大增加了課堂的教學(xué)容量，提高教學(xué)效率，如圖1所示.在多媒體化和智能化的教學(xué)環(huán)境下，以學(xué)生為主體，可以開展更加豐富有趣的學(xué)生活動(dòng)，促進(jìn)生生互動(dòng)和師生互動(dòng)，將核心素養(yǎng)滲透到物理課堂的每個(gè)環(huán)節(jié)中.

圖1 依托之江匯平臺(tái)的教學(xué)過(guò)程

1.1 課前導(dǎo)學(xué) 明確目標(biāo)

在之江匯平臺(tái)的教學(xué)助手中，給學(xué)生發(fā)布課前導(dǎo)學(xué)任務(wù)，不僅能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且可以提高課堂效率.在進(jìn)行新課教學(xué)之前，首先給學(xué)生布置了如下兩個(gè)任務(wù).

任務(wù)一：什么是歐姆定律？

任務(wù)二：影響電阻大小的因素有哪些？根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)舉例說(shuō)明并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

這兩個(gè)任務(wù)設(shè)置的目的是為本節(jié)課的課堂學(xué)習(xí)做好鋪墊，縮短新舊知識(shí)的距離，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)自覺(jué)的學(xué)習(xí)能力.然而，這樣的任務(wù)設(shè)置并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，有些學(xué)生應(yīng)付了事，有些學(xué)生對(duì)于任務(wù)二難以入手，最終使得課前導(dǎo)學(xué)形同虛設(shè).課前導(dǎo)學(xué)布置的學(xué)習(xí)任務(wù)還是應(yīng)體現(xiàn)以“學(xué)生為中心”的理念，內(nèi)容上應(yīng)遵循“少而精”的原則，任務(wù)一知識(shí)點(diǎn)過(guò)于死板單調(diào)，不利于學(xué)生集中注意力，任務(wù)二是需要學(xué)生課前設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這對(duì)學(xué)生的要求過(guò)高.孔子說(shuō)：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者.”為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)科學(xué)的探索欲望，課前導(dǎo)學(xué)的設(shè)計(jì)應(yīng)將知識(shí)性與趣味性相結(jié)合，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，所以將課前導(dǎo)學(xué)做如下修改，如圖2所示.修改后的任務(wù)一采用疑問(wèn)句，從而激發(fā)學(xué)生的好勝心，題目的設(shè)計(jì)形式是給學(xué)生設(shè)置陷阱，讓學(xué)生能對(duì)自己的錯(cuò)誤有更深刻的認(rèn)識(shí).任務(wù)二是觀看視頻，引發(fā)學(xué)生思考：為什么火苗從最細(xì)處開始燃燒？以學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)課前導(dǎo)學(xué)，將學(xué)生導(dǎo)向本節(jié)課的學(xué)習(xí)，突出重點(diǎn)，明確目標(biāo).

圖2 之江匯平臺(tái)“教學(xué)助手”中布置課前導(dǎo)學(xué)任務(wù)

1.2 情境導(dǎo)入 提出問(wèn)題

在課前導(dǎo)學(xué)任務(wù)二環(huán)節(jié)中，通過(guò)觀看視頻已經(jīng)知道“干電池”+“口香糖錫紙”=“取火工具”，學(xué)生對(duì)此產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心，所以在課堂上以4人為一組，給每組一節(jié)干電池和錫紙[如圖3(a)]，讓學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程.

學(xué)生活動(dòng)：將錫紙的兩端與電源正負(fù)極相連，觀察錫紙的變化.

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：錫紙沒(méi)有燃燒起來(lái).

學(xué)生活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)錫紙的形狀與視頻中的不一樣，于是用剪刀將錫紙剪成如圖3(b)所示.

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：錫紙燃燒起來(lái).

學(xué)生進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，所有小組的錫紙都是從中間最細(xì)處開始燃燒[如圖3(c)和(d)].

圖3 演示實(shí)驗(yàn)

提出問(wèn)題：為什么火苗從錫紙的最細(xì)處開始燃燒？

1.3 小組討論 自主探究

如圖2中的任務(wù)一是一道陷阱題，很多學(xué)生知識(shí)掌握不夠扎實(shí)，會(huì)有“電阻與電壓成正比，與電流成反比”這樣錯(cuò)誤的前概念.通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生就能對(duì)自己的錯(cuò)誤前概念有深刻的認(rèn)識(shí)，有助于新知識(shí)新概念的形成.當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與學(xué)生的前概念相沖突時(shí)，學(xué)生就會(huì)思考“導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)”，此時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而將學(xué)生引導(dǎo)到本節(jié)課要學(xué)習(xí)掌握的重點(diǎn)知識(shí).

提出問(wèn)題：影響電阻大小的因素有哪些？

學(xué)生猜想：導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積、材料、溫度……

打開之江匯平臺(tái)互動(dòng)課堂中的“彈幕”功能(如圖4)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，積極參與課堂互動(dòng).

圖4 在之江匯平臺(tái)互動(dòng)課堂“彈幕”功能中猜想影響電阻的因素

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)一：定性探究導(dǎo)體電阻R與長(zhǎng)度L的關(guān)系

通過(guò)之江匯平臺(tái)“作品”功能展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案[如圖5(a)]，請(qǐng)作品2的學(xué)生代表講解實(shí)驗(yàn)方案，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.用“拍攝視頻”功能將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程拍攝下來(lái)，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰地展示給全班學(xué)生，形成生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)氛圍.從視頻中可看出當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻長(zhǎng)度改變時(shí)，小燈泡的亮度發(fā)生明顯變化，如圖5(b)和5(c)所示.

圖5 實(shí)驗(yàn)探究導(dǎo)體電阻R與長(zhǎng)度L的關(guān)系

師生總結(jié)：當(dāng)導(dǎo)體的材料和橫截面積S不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻R隨長(zhǎng)度L的增大而增大.

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)二：定性探究導(dǎo)體電阻R與橫截面積S的關(guān)系

方案1(學(xué)生代表發(fā)言)：保持材料和長(zhǎng)度不變，將橫截面積不同的兩個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表分別測(cè)出兩個(gè)導(dǎo)體的電壓進(jìn)行比較.

方案2(學(xué)生代表發(fā)言)：保持材料和長(zhǎng)度不變，將橫截面積不同的兩個(gè)導(dǎo)體并聯(lián)，用兩個(gè)電流表分別測(cè)出通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)體的電流進(jìn)行比較.

方案3(學(xué)生代表發(fā)言)：伏安法測(cè)電阻.

通過(guò)“隨堂拍照”功能展示用伏安法測(cè)電阻小組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖6所示.

圖6 伏安法探究導(dǎo)體電阻R與橫截面積S的關(guān)系

師生總結(jié)：當(dāng)導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度L不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻R隨橫截面積S的增大而減小.

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)三：探究導(dǎo)體電阻R與材料的關(guān)系

學(xué)生通過(guò)“作品”功能上傳自己的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并推送到每一位學(xué)生的平板電腦上，有助于學(xué)生形成自我對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如圖7所示.

圖7 實(shí)驗(yàn)探究導(dǎo)體電阻R與材料的關(guān)系

師生總結(jié)：當(dāng)導(dǎo)體的長(zhǎng)度L和橫截面積S不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻R大小與材料有關(guān).

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)四：探究導(dǎo)體電阻R與溫度的關(guān)系

將導(dǎo)體與小燈泡串聯(lián)接入電路，用酒精燈加熱導(dǎo)體，觀察小燈泡的亮暗變化，如圖8所示.

師生總結(jié)：在其他因素保持不變的情況下，導(dǎo)體的電阻R大小與溫度有關(guān).

圖8 探究導(dǎo)體電阻R與溫度的關(guān)系

1.4 實(shí)驗(yàn)演示 科學(xué)探究(伏安法測(cè)電阻)

圖9 定量探究導(dǎo)體電阻R與長(zhǎng)度L和橫截面積S的關(guān)系

圖10 R-L圖像和圖像

師生總結(jié)：同種材料的導(dǎo)體，電阻R與長(zhǎng)度L成正比，與橫截面積S成反比.

1.5 建立模型 理論探究

理論探究一：電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系

(a)串聯(lián)電路模型 (b)并聯(lián)電路模型

理論探究二：電阻與橫截面積的關(guān)系

培養(yǎng)學(xué)生建立串并聯(lián)電路模型的思維和能力，將復(fù)雜抽象的問(wèn)題簡(jiǎn)單清晰化，激發(fā)學(xué)生思維，應(yīng)用所學(xué)物理規(guī)律分析解決問(wèn)題，形成結(jié)論，鍛煉學(xué)生知識(shí)遷移的能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的.

1.6 應(yīng)用拓展 攻克重點(diǎn)

應(yīng)用拓展一：為什么火苗從錫紙的最細(xì)處開始燃燒？

應(yīng)用之江匯互動(dòng)課堂開啟“搶答”功能(如圖12)，給學(xué)生創(chuàng)造主動(dòng)參與課堂和表現(xiàn)自我的機(jī)會(huì)，樹立自信心，體會(huì)獲得成功的樂(lè)趣.

圖12 之江匯互動(dòng)課堂“搶答”功能

學(xué)生活動(dòng)：錫紙最細(xì)處橫截面積小，電阻大，產(chǎn)生的熱量最多，所以最容易燃燒.

應(yīng)用拓展二：如圖13所示，接入相同電壓220 V，A和B兩個(gè)燈泡哪個(gè)更亮？

開啟“答題”功能[如圖13(a)]，給出“A”“B”兩個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行答題，建立生動(dòng)有趣充滿活力的智慧課堂，體現(xiàn)師生互動(dòng).

針對(duì)學(xué)生的答題情況，分別讓選項(xiàng)A和選項(xiàng)B的學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的能力.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)演示，從圖13(b)中可以看到，同樣是220 V，燈絲越粗的燈泡用起來(lái)越亮.

(a)之江匯互動(dòng)課堂“答題”功能

(b)實(shí)驗(yàn)演示

通過(guò)應(yīng)用拓展，攻克重點(diǎn)，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)物理問(wèn)題的本質(zhì)和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移和應(yīng)用能力，盡快將所學(xué)物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的素養(yǎng).

1.7 隨堂檢測(cè) 強(qiáng)化認(rèn)知

開啟“檢測(cè)”功能，將課堂作業(yè)推送給學(xué)生，鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí).學(xué)生在平板上答完題并提交上傳，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)學(xué)生提交的答案進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，教師可根據(jù)學(xué)生的答題情況查看“習(xí)題分析”和“學(xué)生分析”，如圖14所示.隨堂檢測(cè)作業(yè)的設(shè)計(jì)突出學(xué)生的主體地位，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣，強(qiáng)化本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知.根據(jù)“習(xí)題分析”和“學(xué)生分析”，教師可以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而提高課堂教學(xué)質(zhì)量，完成教學(xué)目標(biāo).

圖14 之江匯互動(dòng)課堂“隨堂檢測(cè)”功能

2 結(jié)束語(yǔ)

借助之江匯平臺(tái)，如“作品展示”“搶答”“彈幕”等功能，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生提供更多展示自己的機(jī)會(huì)，樹立自信心，真正做到參與課堂活動(dòng)，體現(xiàn)學(xué)生為主體.結(jié)合“隨堂拍照”“拍攝視頻”“手機(jī)同頻”等功能，使得平時(shí)難以演示的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象清晰地展示給學(xué)生，開發(fā)學(xué)生的想象力，讓物理課堂教學(xué)變得更“智慧”.充分運(yùn)用之江匯平臺(tái)的各種信息資源，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建新型的物理智慧課堂，不僅注重教師的教，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)，在傳授課本知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，最終達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求，完成培養(yǎng)創(chuàng)新人才的根本任務(wù).