336教學(xué)模式下智慧教室在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用
——以“簡諧運(yùn)動(dòng)”為例

福建省福州屏東中學(xué) 謝秋玲

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提出“到2020年，基本實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化”。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中明確指出“以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化”。其核心和關(guān)鍵在于信息技術(shù)能否與教育教學(xué)有效深度融合，讓信息技術(shù)為教育和學(xué)科教學(xué)提供更好的手段、平臺(tái)和生態(tài)。

一、智慧教室環(huán)境與336教學(xué)模式介紹

智慧教室是依托現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展起來的，它利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，能夠?yàn)閷W(xué)科教學(xué)提供以互動(dòng)為核心、具有測(cè)評(píng)功能、提供個(gè)性化服務(wù)的新型教學(xué)環(huán)境。336教學(xué)模式中的“336”是指教師、智慧教室、學(xué)生3個(gè)維度，課前、課中、課后3個(gè)教學(xué)階段，自主學(xué)習(xí)、檢測(cè)反饋、釋疑拓展、檢測(cè)反饋、歸納總結(jié)、云端補(bǔ)救6個(gè)環(huán)節(jié)，如下圖所示。

智慧教室環(huán)境在336教學(xué)模式下的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情境、課堂交互、呈現(xiàn)測(cè)評(píng)信息、提供資源平臺(tái)等方面。旨在利用智慧教室先進(jìn)的技術(shù)使教學(xué)空間得以延伸拓展，教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)更加多樣、生動(dòng)，教學(xué)信息反饋更加準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)，師生互動(dòng)方式更加積極有效，學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性更加突出，教師的指導(dǎo)作用更加明顯。

二、課例展示：336教學(xué)模式下智慧教室在“簡諧運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

“簡諧運(yùn)動(dòng)”是中學(xué)物理一種重要的運(yùn)動(dòng)形式，其受力的大小與方向不斷發(fā)生變化，是力學(xué)中運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜的一種運(yùn)動(dòng)。魯科版教材通過大量振動(dòng)實(shí)例建立機(jī)械振動(dòng)的概念，接著以琴弦振動(dòng)為例，建立回復(fù)力的概念，然后通過建構(gòu)彈簧振子的理想模型，根據(jù)彈簧振子振動(dòng)過程中的受力與位移關(guān)系建構(gòu)“簡諧運(yùn)動(dòng)”的理想模型，最后分析“簡諧運(yùn)動(dòng)”的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和能量特征。本節(jié)課程通過大量振動(dòng)核心概念的建立以及分析彈簧振子振動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和能量特征，使學(xué)生掌握研究未知運(yùn)動(dòng)的基本方法，進(jìn)一步加深對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念及能量觀念。通過對(duì)彈簧振子、“簡諧運(yùn)動(dòng)”模型的建立，掌握建模方法，體會(huì)建構(gòu)模型的重要性以及物理從復(fù)雜到簡單、從實(shí)際問題到理想模型的研究思路。筆者在教學(xué)過程中，根據(jù)《智慧教室336教學(xué)模式下教學(xué)基本過程》，結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn)將“簡諧運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)做如下安排。

（一）課前

1.自主學(xué)習(xí)。（1）學(xué)生實(shí)驗(yàn)：觀察不同彈簧和不同質(zhì)量振子的振動(dòng)情況。（2）教師通過智學(xué)網(wǎng)平臺(tái)以學(xué)習(xí)任務(wù)單的方式讓學(xué)生對(duì)高一物理學(xué)過的運(yùn)動(dòng)類型及有關(guān)動(dòng)力學(xué)的概念、規(guī)律進(jìn)行復(fù)習(xí)。

2.檢測(cè)反饋，即前測(cè)環(huán)節(jié)。課前，利用ISR系統(tǒng)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行診斷性檢測(cè)。

設(shè)計(jì)意圖：高二學(xué)生經(jīng)過高中物理學(xué)習(xí)，基本具備了從運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和能量角度分析典型運(yùn)動(dòng)的初步能力，但要完整地分析受力大小、方向都在變化的力作用下的運(yùn)動(dòng)情況，還需要對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系加以強(qiáng)化。課前安排的學(xué)生實(shí)驗(yàn)是為了建立彈簧振子這一理想模型提供真實(shí)的情境體驗(yàn)。

利用智慧教室環(huán)境開展學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)時(shí)，教師要根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、對(duì)本課程的教學(xué)要求、對(duì)學(xué)生知識(shí)能力水平的預(yù)判來設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)單和相應(yīng)的檢測(cè)題，通過智學(xué)網(wǎng)平臺(tái)推送給學(xué)生，學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)后提交。教師再根據(jù)智學(xué)網(wǎng)給出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和新課前課堂IRS系統(tǒng)的反饋，能較為準(zhǔn)確地知道學(xué)生真實(shí)的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)難點(diǎn)與盲點(diǎn)，進(jìn)而及時(shí)且有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)計(jì)劃與進(jìn)度。

（二）課中

1.釋疑拓展，歸納總結(jié)

（1）呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情境

情境：“魚洗”實(shí)驗(yàn)。在“魚洗”演示實(shí)驗(yàn)部分利用實(shí)物展臺(tái)將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投屏放大直播，幫助學(xué)生多視角對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察，激發(fā)學(xué)生興趣。

片段1：建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念

情境：提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)器材——豎直方向彈簧振子和單擺裝置，并讓其振動(dòng)起來。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)有一定的生活認(rèn)知，但是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的共性缺乏理解和深入分析。教師利用實(shí)驗(yàn)器材演示讓學(xué)生觀察彈簧在豎直方向振動(dòng)和小球在水平面內(nèi)振動(dòng)這兩種易于觀察的振動(dòng)，教師特意提醒學(xué)生注意振子最初的位置及狀態(tài)，幫助學(xué)生找出“中心位置”這個(gè)特征，強(qiáng)化“平衡位置”的概念，也方便后續(xù)定義振動(dòng)“位移”的概念。

片段2：彈簧振子建模過程

情境：播放學(xué)生課前實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生代表談實(shí)驗(yàn)收獲。教師提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)器材——水平彈簧振子，介紹裝置并讓振子自由振動(dòng)，學(xué)生觀察，教師提問。

問題1：為達(dá)到相對(duì)理想的振動(dòng)狀態(tài)，對(duì)彈簧和振子有什么要求？

問題2：在實(shí)驗(yàn)過程中，振子振動(dòng)的幅度為什么越來越??？

問題3：如果不計(jì)振子在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力，振子又會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生經(jīng)歷過質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、輕彈簧等理想化模型的建構(gòu)過程，已經(jīng)具備將簡單的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理模型的能力，課前的親身實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)加上課堂的問題引導(dǎo)，學(xué)生能較容易地抽象得到彈簧振子的理想模型應(yīng)滿足的條件。

智慧教室環(huán)境呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情境的多樣化，可以讓學(xué)生對(duì)微觀的、動(dòng)態(tài)的、不易觀察的現(xiàn)象有更加直觀形象生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。本節(jié)利用實(shí)物投影放大功能和視頻播放功能，將演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投放至班級(jí)顯示大屏放大播放，有利于班級(jí)學(xué)生觀察對(duì)比，尋找出機(jī)械振動(dòng)的本質(zhì)特征，解決了傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)演示時(shí)因器材擺放在講臺(tái)上，學(xué)生觀察的角度、清晰度都受限制而不易于發(fā)現(xiàn)二者振動(dòng)共同點(diǎn)等問題。同時(shí)，通過視頻播放軟件播放生活中不同的振動(dòng)場(chǎng)景，能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到機(jī)械振動(dòng)是自然界和生活中常見的一種周期性運(yùn)動(dòng)。

（2）提供資源平臺(tái)，進(jìn)行多項(xiàng)交互

片段3：學(xué)生自主探究彈簧振子受力、運(yùn)動(dòng)、能量等規(guī)律

筆者在課前用手機(jī)拍攝一段水平彈簧振子振動(dòng)的視頻，然后將視頻、探究學(xué)案導(dǎo)入學(xué)生電子書包。課堂上學(xué)生利用平板電腦中的暴風(fēng)影音等軟件將視頻慢速逐幀播放，根據(jù)自己的觀察分析完成對(duì)振子在一個(gè)周期內(nèi)回復(fù)力大小方向、位移大小方向、加速度與速度大小方向、動(dòng)能、勢(shì)能變化的探究。學(xué)生完成自主探究后及時(shí)提交，教師通過大屏即時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)給予指導(dǎo)與建議。具體設(shè)計(jì)如下。

探究1：探究彈簧振子的動(dòng)力學(xué)特征，建立“簡諧運(yùn)動(dòng)”模型

①探究彈簧振子受力特點(diǎn)，建立回復(fù)力概念。

②建立振動(dòng)位移的概念，探究位移特點(diǎn)，尋找回復(fù)力與位移的關(guān)系，建立“簡諧運(yùn)動(dòng)”模型。

設(shè)計(jì)意圖：大部分高二同學(xué)對(duì)胡克定律掌握得比較好，水平彈簧振子受力簡單，學(xué)生較容易分析出振子在各個(gè)位置受力方向與大小，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)振子受力的特點(diǎn)，教師引導(dǎo)得出回復(fù)力的概念。振動(dòng)位移概念與高一時(shí)所學(xué)的位移的概念有所不同，如何引入振動(dòng)位移的概念是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)中筆者采取直接告知的方式，由于彈簧振子在振動(dòng)過程中是以平衡位置為中心位置來回振動(dòng)，因此為了研究問題的方便，我們就定義振動(dòng)物體在某一時(shí)刻的位移為物體偏離平衡位置的位移。學(xué)生明確了回復(fù)力與位移的概念就很容易發(fā)現(xiàn)二者之間的關(guān)系，從而定義“簡諧運(yùn)動(dòng)”這一理想運(yùn)動(dòng)模型。課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生分析振子在振動(dòng)一周期內(nèi)通過特殊位置（O點(diǎn)、A點(diǎn)、A′點(diǎn)、B點(diǎn)、B′點(diǎn)）時(shí)的受力與位移的大小與方向，通過表格對(duì)比發(fā)現(xiàn)二者之間的關(guān)系，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅降低了探究難度，而且可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，激發(fā)學(xué)生探究興趣。

探究2：探究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)學(xué)和能量變化規(guī)律

為了讓學(xué)生對(duì)彈簧振子在振動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)各物理量的變化情況有一個(gè)全面直觀的認(rèn)識(shí)，便于總結(jié)振子振動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)和能量變化規(guī)律，設(shè)計(jì)如下表格進(jìn)行探究。

振子位置變化規(guī)律A O A'O物理量A→O（大小變化情況）O→A'（大小變化情況）A'→O（大小變化情況）O→A（大小變化情況）位移x大小方向回復(fù)力F大小方向加速度a大小方向速度v大小方向能量E動(dòng)能EK勢(shì)能EP

片段4：交流點(diǎn)撥、歸納總結(jié)

通過顯示大屏反饋學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析表述，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)振子振動(dòng)規(guī)律。在檢驗(yàn)振子在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中各物理量變化規(guī)律時(shí)，運(yùn)用Flash課件對(duì)振子的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行回放、慢放，用不同顏色的箭頭對(duì)不同物理量進(jìn)行形象直觀、動(dòng)態(tài)展示，能夠加深學(xué)生對(duì)振動(dòng)規(guī)律的理解記憶。

2.檢測(cè)反饋

新課教學(xué)中完成了水平方向彈簧振子做“簡諧運(yùn)動(dòng)”的探究，在檢測(cè)反饋部分設(shè)計(jì)了豎直方向的彈簧振子做“簡諧運(yùn)動(dòng)”的證明。通過后者，一則鞏固新課知識(shí)；二則通過變式訓(xùn)練學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的遷移能力；三則查缺補(bǔ)漏、即時(shí)反饋課堂的共性問題，進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)救和鞏固。

在智慧教室環(huán)境下開展學(xué)生課中探究發(fā)現(xiàn)規(guī)律的環(huán)節(jié)中，利用平板進(jìn)行的自主探究過程不僅保證了學(xué)生最大限度地參與課堂學(xué)習(xí)，還能準(zhǔn)確翔實(shí)地記錄學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)過程，主客觀上都為學(xué)生的高參與度提供了有力的保障和支持，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。課堂即時(shí)反饋生成的數(shù)據(jù)與資源能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)定位，教師不僅在課堂上能夠針對(duì)大多數(shù)學(xué)生存在的問題進(jìn)行釋疑點(diǎn)評(píng)，針對(duì)不同層次類型的問題進(jìn)行精確指導(dǎo)，而且也為課后的個(gè)性化補(bǔ)救提供了客觀精確的依據(jù)，能較好地做到不同程度的學(xué)生學(xué)有所得，從而有效地提升學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和效果。手機(jī)視頻、Flash課件、動(dòng)畫的使用能讓學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)的、不易觀察的現(xiàn)象有更加直觀形象生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。另外，智慧教室中搶權(quán)、挑人等功能具有時(shí)代感、科技感，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和參與的樂趣，提高學(xué)生課堂參與度。

（三）課后：進(jìn)行云端補(bǔ)救

利用智慧教室對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行共享推送，以方便課堂未扎實(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生進(jìn)行課后查閱復(fù)習(xí)。智慧教室的云平臺(tái)中心儲(chǔ)存了大量相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)提升?；趯W(xué)生學(xué)情的個(gè)性化的習(xí)題，有助于學(xué)生查缺補(bǔ)漏。

三、總結(jié)與反思

智慧教室提供的多樣化教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反饋系統(tǒng)、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、新穎的交流互動(dòng)方式帶來了教師教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。在智慧教室環(huán)境與336教學(xué)模式下進(jìn)行的課堂教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性地位更加突出，教師的主導(dǎo)性地位更加重要，但這對(duì)教師提出了更高的要求。教師除了要認(rèn)真鉆研教材和學(xué)生外，還要與時(shí)俱進(jìn)學(xué)習(xí)新的信息技術(shù)，研創(chuàng)滿足教學(xué)需要的各種教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與高中物理教學(xué)的有效融合。以信息技術(shù)之“優(yōu)”來補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的“拙”，努力實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式、師生互動(dòng)方式以及教師的教與學(xué)生的學(xué)的方式的變革，最終實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的高效性。