基于“云班課”的線上線下混合教學(xué)模式探究

曹瑞超　郭穎

摘 要：文章基于“云班課”線上教學(xué)平臺，以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念為基礎(chǔ)，運用“NoBook物理實驗”虛擬實驗平臺，結(jié)合杜威“五步教學(xué)法”教學(xué)理論，以蘇科版八年級物理下冊第八章第一節(jié)“牛頓第一定律”的教學(xué)為例，探究線上線下混合教學(xué)模式的三種教學(xué)策略，并闡述如何利用相應(yīng)的教學(xué)策略培養(yǎng)具備物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這四方面物理學(xué)科核心素養(yǎng)的初中生。

關(guān)鍵詞：線上線下;混合教學(xué);教學(xué)策略;核心素養(yǎng)

基金項目：陜西理工大學(xué)2021年研究生教育教學(xué)改革研究項目“基于卓越教師培養(yǎng)的‘論文寫作指導(dǎo)課程模式研究”（編號SLGYJG2109）。

作者簡介：曹瑞超（1997—），男，陜西理工大學(xué)物理與電信工程學(xué)院。

郭穎（1977—），女，陜西理工大學(xué)物理與電信工程學(xué)院。

一、線上線下混合教學(xué)模式

教育信息化2.0時代，智能應(yīng)用環(huán)境為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”提供了可靠的技術(shù)支持，傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)模式已逐步向以智能信息化教學(xué)平臺為基礎(chǔ)的線上線下混合教學(xué)模式發(fā)展。線上線下混合教學(xué)模式是指將線上授課的優(yōu)勢和線下授課的優(yōu)勢相結(jié)合，在保持線下課堂教學(xué)組織形式的基礎(chǔ)上，利用線上教學(xué)整合優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力;結(jié)合線下課堂教學(xué)中教師的引導(dǎo)力，利用線上教學(xué)提供的多維互動教學(xué)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和課堂互動性;利用線上教學(xué)平臺所提供的學(xué)情數(shù)據(jù)分析功能，提高課堂教學(xué)效率。在教學(xué)設(shè)計上采用“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，利用信息化現(xiàn)代教育技術(shù)手段，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

二、教學(xué)案例

杜威在《民本主義與教育》一書中論述的“五步教學(xué)法”指出，教學(xué)過程應(yīng)包含創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、思考問題、解決問題和驗證問題五個步驟。文章以蘇科版八年級物理下冊第八章第一節(jié)“牛頓第一定律”的教學(xué)為例，基于智能教學(xué)平臺“云班課”所提供的資料庫、互動問答、評分獎勵和學(xué)生學(xué)情分析功能，結(jié)合“NoBook物理實驗”平臺提供的虛擬實驗環(huán)境，運用杜威“五步教學(xué)法”的教學(xué)理論，設(shè)計課堂授課基本流程，從課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后練習(xí)三個方面探究線上線下混合教學(xué)模式的實施策略。

（一）課前預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)作為學(xué)習(xí)過程的開始階段，是課堂教學(xué)前的重要一步。學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中回顧舊知識，聯(lián)系新知識，提出自己的疑問，為課堂學(xué)習(xí)做好充分準(zhǔn)備。

學(xué)習(xí)本節(jié)課前，學(xué)生已經(jīng)掌握了力和力的作用效果等相關(guān)知識，知道力可以改變物體的運動狀態(tài)和形狀，且具有一定的實驗探究能力。因此，教師可以利用“云班課”平臺的交流討論功能，運用任務(wù)驅(qū)動策略布置課前的線上預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生結(jié)合前期學(xué)習(xí)內(nèi)容，自主閱讀教材第八章第一節(jié)的內(nèi)容，思考以下問題：①靜止在桌面的木塊受到什么力的作用？②在何種條件下木塊可由靜止變?yōu)檫\動狀態(tài)？何種條件下運動的木塊又由運動變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)？③木塊的運動是否需要力的維持？學(xué)生結(jié)合已有知識儲備就以上問題在線上平臺進行交流討論。教師在課前通過“云班課”教師端對學(xué)生的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析，快速掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識方面存在的問題和疑慮，為后期進行課堂教學(xué)做好鋪墊。

（二）課堂教學(xué)

課堂教學(xué)作為一種具有較強目的性的學(xué)習(xí)活動，是整個教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在課堂教學(xué)過程中的狀態(tài)會直接影響其對知識的理解、思維能力的提升和對相關(guān)技能的掌握。

1.創(chuàng)設(shè)情境，任務(wù)驅(qū)動策略

教師在線上利用“云班課”進行圖像和文字描述，展示放在桌面上靜止的水杯和用力向左推動放在桌面上的水杯，并讓學(xué)生思考如下問題：當(dāng)無推力和有推力時，杯子的運動狀態(tài)是怎樣的？

學(xué)生根據(jù)“云班課”提供的信息，拿出自己的水杯，動手實驗后，得出“無推力時，水杯靜止;有推力時，水杯運動”的結(jié)論。之后，教師進行總結(jié)：通過上述實驗現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)“力推物動，力撤物停”，物體的運動需要力來維持，此結(jié)論能否解釋其他現(xiàn)象？

基于此，教師創(chuàng)設(shè)線下實驗：向右推動放在水平桌面上的小車，手離開后，小車?yán)^續(xù)運動一段距離，最終停止運動。教師要求學(xué)生觀察并思考如下問題：手離開小車后，小車處于什么狀態(tài)？受什么力？教師要求學(xué)生在“云班課”中提交討論結(jié)果。

學(xué)生從推小車演示實驗的情境出發(fā)，結(jié)合已有的知識儲備得出結(jié)論，認(rèn)為手離開小車后，推力消失，小車仍處于運動狀態(tài)，受到重力、支持力和與小車運動方向相反的摩擦力的作用。

教師利用“云班課”提供的學(xué)情數(shù)據(jù)分析，快速對學(xué)生提交的討論結(jié)果進行歸納總結(jié)：據(jù)受力分析，推力撤銷后小車?yán)^續(xù)向前運動，且在運動方向上無力的作用，“力撤物不?！迸c之前“力撤物?！钡默F(xiàn)象矛盾。而后，教師繼續(xù)提問：“通過以上分析，我們知道小車的運動并不需要受到力的作用，這與‘物體的運動需要力來維持這一結(jié)論相互矛盾，請同學(xué)們思考，為什么會出現(xiàn)矛盾，原因是什么？”

2.問題主導(dǎo)，實驗探究策略

為進一步分析兩種現(xiàn)象的矛盾，明確“力是維持物體運動的，還是改變物體運動狀態(tài)的？”這一問題，教師進行如下教學(xué)過程。

教師根據(jù)推小車演示實驗的現(xiàn)象設(shè)計任務(wù)：對比撤去推力后運動的小車和最終靜止的小車，受力有何不同？學(xué)生對靜止的小車進行受力分析，認(rèn)為撤去推力后運動的小車最終靜止是因為受到摩擦力的作用，摩擦力是阻礙物體運動的一種阻力。教師繼續(xù)提出問題：“運動的小車因受到摩擦力而靜止，如果改變摩擦力的大小，小車的運動狀態(tài)會發(fā)生怎樣的變化？”而后，教師通過實驗“阻力對物體運動狀態(tài)的影響”進行探究，并向?qū)W生提出如下任務(wù)：交流討論改變阻力大小的方法有哪些？猜想阻力的大小對物體運動狀態(tài)的影響。

基于思考和已掌握的知識，學(xué)生認(rèn)為阻力的大小可以通過改變接觸面的粗糙程度實現(xiàn)，物體的運動距離較短是因為受到的阻力較大，當(dāng)物體受到的阻力較小時，其運動距離變長。教師對學(xué)生的回答給予肯定，而后總結(jié)：“我們實驗的目的是探究阻力對物體運動狀態(tài)的影響，應(yīng)該確定唯一變量為阻力，要保證物體開始受到不同的阻力作用時的速度相同。”

教師：怎樣才能使物體在平面上開始運動時具有相同的速度？

學(xué)生：保證物體從同一高度下落。

教師：如何判斷阻力對物體運動狀態(tài)的影響？

學(xué)生：比較同一物體在接觸面粗糙程度不同的條件下移動的距離，判斷阻力的大小與物體運動狀態(tài)之間的關(guān)系。

教師：根據(jù)以上分析我們需要什么實驗器材？

學(xué)生：需要小車作為運動物體，需要斜面保證小車有相同的初始速度，用木板、棉布、毛巾來改變接觸面阻力的大小。

教師：請同學(xué)們利用“NoBook物理實驗”平臺提供的虛擬實驗環(huán)境，以學(xué)習(xí)小組為單位選擇實驗儀器進行實驗方案設(shè)計，將設(shè)計結(jié)果提交到“云班課”。

學(xué)生設(shè)計出如下實驗方案。

實驗原理：以木板、棉布和毛巾作為接觸面，因為各接觸面摩擦力不同，對物體產(chǎn)生的阻力大小不一。利用控制變量法，在保證小車每次釋放高度相同的條件下，比較小車運動距離的長短，探究阻力大小與物體運動狀態(tài)之間的關(guān)系。

實驗步驟：

（1）將水平表面設(shè)置為粗糙的棉布，將小車從斜面某一固定點釋放（標(biāo)記小車釋放的位置），記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（2）將水平表面設(shè)置為較粗糙的毛巾，將小車從斜面上標(biāo)記的同一點釋放，記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（3）將水平表面設(shè)置為較光滑的木板，將小車從斜面上標(biāo)記的同一點釋放，記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（4）將不同情況下的實驗數(shù)據(jù)輸入表格中。

教師通過“云班課”對各組實驗設(shè)計方案進行組間互評和打分，對學(xué)生設(shè)計的實驗方案進行補充完善后，指導(dǎo)學(xué)生在虛擬實驗平臺進行實驗探究，并于實驗結(jié)束后，在“云班課”提交實驗結(jié)果截圖、實驗數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

實驗結(jié)論：當(dāng)保證小車在同一高度下落即到達(dá)斜面底端的速度大小一致時，小車所受到的阻力大小會影響小車的運動距離，阻力越小時，小車的運動距離越長，而阻力越大時，小車的運動距離越短。

教師總結(jié)并提問：根據(jù)實驗結(jié)論，在物體運動的初始速度相同的情況下，接觸面粗糙程度越小，物體所受到的阻力越小，物體運動的距離越長。問題是，若接觸面可以達(dá)到絕對光滑，運動的物體不再受阻力作用時，其運動狀態(tài)又如何？

學(xué)生：運動的物體不受阻力作用時，將一直運動下去。

3.歸納總結(jié)，應(yīng)用遷移策略

教師：通過實驗探究，我們可以得出結(jié)論，力是物體從靜止變成運動、從運動變成靜止的原因，物體的運動與否并不需要受到力的作用，力僅僅是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。請同學(xué)們依據(jù)新的結(jié)論，解釋第一個實驗“用力推動水杯”的現(xiàn)象。

學(xué)生：當(dāng)水杯受到推力時，水杯由靜止變?yōu)檫\動，當(dāng)推力撤去后，水杯由運動變?yōu)殪o止。力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

教師：科學(xué)探究是一個不斷修正的過程，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)理論與實際不符時，要堅持科學(xué)的態(tài)度，通過實驗驗證，對理論進行修改完善，得到正確、合理的理論結(jié)果。我們今天的學(xué)習(xí)和探究過程，很早之前的物理學(xué)家伽利略已經(jīng)實踐過，他曾在理想斜面實驗中提道：“若表面絕對光滑，運動的物體將不受阻力，永遠(yuǎn)運動下去?！边@與我們本次實驗探究的推論相同。牛頓在伽利略等前人的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)提出“一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)”，即牛頓第一定律。

教師：是否可以設(shè)計實驗來驗證牛頓第一定律的內(nèi)容？

學(xué)生：因為絕對光滑的接觸面在自然世界中并不存在，物體不可能不受阻力的作用，因此牛頓第一定律的內(nèi)容是通過實驗數(shù)據(jù)合理推理出來的結(jié)果，不能通過實驗驗證。

教師：請同學(xué)們簡單闡述牛頓第一定律的基本內(nèi)容。

學(xué)生：因為力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體在沒有受到力的作用時將保持原有運動狀態(tài)不變，所以一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。

教師：以上分析表明，一切物體都具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，我們將這種性質(zhì)稱為慣性。在生活中哪些地方體現(xiàn)了物體具有慣性？

學(xué)生甲：公交車剎車時乘客前傾，起步時后倒，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為車上乘客具有慣性，公交車剎車導(dǎo)致原來的運動狀態(tài)發(fā)生改變，而乘客要繼續(xù)保持原來的運動狀態(tài)不變。

學(xué)生乙：駕駛或乘坐車輛時要系安全帶，是因為物體具有慣性。當(dāng)駕駛員剎車導(dǎo)致運動狀態(tài)發(fā)生改變時，人由于具有慣性要保持原有運動狀態(tài)，所以向前傾，安全帶可以保證人員的安全。

教師：我們可以總結(jié)出慣性是一種物體本身就具有的屬性，任何物體在任何情況下都具有這種屬性，且慣性僅與物體的質(zhì)量大小有聯(lián)系，與物體是否受到力的作用以及運動的形式和運動的速度大小皆無關(guān)聯(lián)。例如田徑比賽中，運動員沖刺到終點后，體重大的很難停下來。

（三）課后練習(xí)

德國心理學(xué)家艾賓浩斯關(guān)于遺忘曲線的研究表明，人類對于學(xué)會的新知識和掌握的新技能具有先快速后緩慢的遺忘規(guī)律。學(xué)生若想更好地掌握知識，就需要不斷鞏固練習(xí)。課后練習(xí)是教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)，學(xué)生只有通過反復(fù)的練習(xí)，減慢知識的遺忘速度，才能鞏固學(xué)習(xí)效果和形成技能技巧，從而提升自身的思維意識和智力水平。

關(guān)于本節(jié)課，教師可以要求學(xué)生在“云班課”中完成以下課后練習(xí)。

一個從空中下落的物體，若不考慮空氣阻力的影響，假設(shè)下落過程中某一時刻物體所受到的重力變?yōu)?，物體的運動情況將是以下哪一選項？（）

A.物體將靜止懸浮在空中

B.物體的下落速度將減小

C.物體將保持一定速度繼續(xù)向下做勻速直線運動

D.無法確定

學(xué)生在“云班課”提交答案后，可以實時獲得答案結(jié)果和解析。教師可以利用平臺的數(shù)據(jù)分析功能，掌握學(xué)生的習(xí)題作答情況，對答錯人數(shù)較多的習(xí)題進行課堂講解，以進一步幫助學(xué)生鞏固新知識。課后，教師可以利用平臺的評分功能對本節(jié)課中每位學(xué)生的表現(xiàn)進行評價和積分獎勵。

三、策略分析

在線上線下混合教學(xué)模式中，教師作為引導(dǎo)者，利用“創(chuàng)設(shè)情境，任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)策略，運用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，基于“云班課”線上平臺以日常生活現(xiàn)象為學(xué)習(xí)情境，通過情境描述和學(xué)生動手實驗，結(jié)合線下現(xiàn)場演示實驗等教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)情境，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師結(jié)合教學(xué)目標(biāo)設(shè)計合理的學(xué)習(xí)任務(wù)，以任務(wù)為驅(qū)動力，引導(dǎo)學(xué)生帶著任務(wù)，用物理思維思考問題并完成任務(wù)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣和欲望，培養(yǎng)學(xué)生以物理觀念看待和思考問題的素養(yǎng)。學(xué)生在相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境中，能提升發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，為后期深入學(xué)習(xí)知識打好基礎(chǔ)。

教師以虛擬實驗教學(xué)平臺“NoBook物理實驗”的功能為輔助，利用“問題主導(dǎo)，實驗探究”教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)分析問題、設(shè)計實驗、虛擬實驗操作、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論這幾個步驟逐步進行實驗探究，可以提升學(xué)生科學(xué)探究和解決問題的能力，讓學(xué)生通過實驗探究活動完成知識建構(gòu)。教師以問題為主導(dǎo)，構(gòu)建具有教育性、創(chuàng)造性、實踐性的實驗探究活動，在鍛煉學(xué)生提出問題并分析問題能力的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生探究問題和解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生的思維從感性認(rèn)知向理性認(rèn)知過渡，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。

教師采取“歸納總結(jié)，應(yīng)用遷移”的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生分析虛擬實驗探究的結(jié)論，以歸納總結(jié)知識內(nèi)容為手段，利用線上教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)分析功能，快速了解學(xué)生對知識的掌握程度和存在的問題，再遵循學(xué)生在不同階段的認(rèn)知規(guī)律，以學(xué)生為主體，總結(jié)重點知識，并以精確的語言加以描述，能深化學(xué)生對知識的理解，使學(xué)生更好地把握知識點的精髓。教師運用所學(xué)知識解釋實際問題，將知識點融合，并擴展到更深奧、更復(fù)雜的自然和社會領(lǐng)域，能夠激發(fā)學(xué)生的理性推理思維，促進學(xué)生知識遷移能力的提升，能夠鍛煉學(xué)生運用知識解決實際問題的能力，使教學(xué)過程成為有利于學(xué)生積極探究的過程，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和知識遷移應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

結(jié)語

教師在線上線下混合教學(xué)模式中，發(fā)揮線上教學(xué)平臺強大的信息收集與分析、數(shù)據(jù)可視化、互動模式多樣性等優(yōu)勢，為線下課堂教學(xué)提供輔助，能夠有效提高課堂教學(xué)效率，促進學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

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