高中物理“混合式教學(xué)”設(shè)計(jì)與實(shí)踐 ①
——以“光的折射”為例

尹慶豐

(1. 江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 常州 213164；2. 江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)禮嘉中學(xué)，江蘇 常州 213176)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出：“促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展，為學(xué)生適應(yīng)社會(huì)生活、高等教育和職業(yè)發(fā)展做準(zhǔn)備，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)?！盵1]2021年江蘇高考改革的新方案以及高中物理新教材都指向了學(xué)生的“終身發(fā)展”。在抗擊新冠疫情時(shí)期，傳統(tǒng)教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段，已經(jīng)無法應(yīng)對(duì)時(shí)起時(shí)伏的疫情，無法契合新課標(biāo)、新高考的要求，一種新的“混合式教學(xué)”應(yīng)運(yùn)而生。

1 高中物理“混合式教學(xué)”設(shè)計(jì)

1.1 “混合式教學(xué)”的基本內(nèi)涵

“混合式教學(xué)”的定義有很多，例如，何克抗認(rèn)為：混合式教學(xué)就是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)與在線學(xué)習(xí)的結(jié)合；[2]Tom Boyle等人認(rèn)為：混合式教學(xué)不僅包括了傳統(tǒng)的課堂教授學(xué)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)，還應(yīng)該包括結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)與非結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)的混合、自定步調(diào)的學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的混合，這樣的混合式教學(xué)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)與單一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的缺陷。[3]筆者認(rèn)為：混合式教學(xué)不單是線上和線下兩種教學(xué)模式的混合，而應(yīng)包括教學(xué)手段、方法、內(nèi)容與時(shí)間甚至是教學(xué)空間、評(píng)價(jià)等諸多方面的混合。[4]簡言之“混合式教學(xué)”是指通過網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代信息技術(shù)將整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行混合的教學(xué)模式。[5]

1.2 高中物理“混合式教學(xué)”設(shè)計(jì)模式

基于“混合式教學(xué)”的理念與高中物理概念、規(guī)律課的特點(diǎn)，“混合式教學(xué)”可分為“教學(xué)分析、教學(xué)過程、教學(xué)評(píng)價(jià)”等模塊。其中，教學(xué)過程由課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后拓展等3個(gè)階段構(gòu)成(圖1)。

圖1

如圖2所示，在混合式教學(xué)中，學(xué)生要自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，最終解決問題，是形成概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)主體，而不僅僅是接受者；教師是引導(dǎo)者，不僅引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，還要引導(dǎo)學(xué)生的思想、情感，幫助他們成為熱愛自然、親近自然、熱愛科學(xué)、探索科學(xué)的學(xué)習(xí)者。

圖2

基于過程的教學(xué)評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生提升學(xué)習(xí)投入度的一種激勵(lì)。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)，不僅解決了高中物理教學(xué)課時(shí)緊張的問題，還把新課標(biāo)的教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)落實(shí)到位，是一種適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展與學(xué)生需求的創(chuàng)新教學(xué)模式。

2 高中物理“混合式教學(xué)”實(shí)踐

現(xiàn)以“光的折射”教學(xué)為例，說明“混合式教學(xué)”在高中物理規(guī)律課中的應(yīng)用。

2.1 課前預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)資源豐富多彩，可以是圖片、視頻，也可以是小實(shí)驗(yàn)、小故事，還可以是數(shù)據(jù)表格等，為學(xué)生的學(xué)習(xí)拓寬了視野，提高了教學(xué)效率。

2.1.1 教學(xué)分析

“光的折射”與人們的生活聯(lián)系密切，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生探索自然、理解自然的興趣與熱情。[6]

學(xué)生在初中對(duì)“光的折射”有所了解，以定性分析為主。通過近四年的物理學(xué)習(xí)，他們對(duì)物理基本思想和科學(xué)探究過程有一定的認(rèn)識(shí)，具備了基本的觀察、分析、歸納能力，但通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象尋找規(guī)律的能力還比較薄弱。因此，教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)。

2.1.2 線上預(yù)習(xí)資源包

根據(jù)上述學(xué)情分析，結(jié)合課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，按需整合預(yù)習(xí)資源包。主要包括：(1) 光的反射圖片、視頻等，如鏡花水月、潛望鏡、內(nèi)蒙古阿爾山地區(qū)同時(shí)出現(xiàn)了三個(gè)太陽等；(2) 光的折射小實(shí)驗(yàn)，如水中的筷子、杯中窺幣、用激光筆照射魚缸底部并逐漸加水等；(3) 具有閱讀性的物理學(xué)史料，主要包括涉及折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究歷程，如托勒密、開普勒、斯涅耳等科學(xué)家對(duì)光的折射的探究；(4) 不同介質(zhì)的折射率及其測(cè)量方法。

預(yù)習(xí)資源包與課堂教學(xué)緊密結(jié)合，除了學(xué)習(xí)素材之外，教師還可以準(zhǔn)備一些習(xí)題，讓學(xué)生自測(cè)，從而使學(xué)生進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，確保課堂教學(xué)的有效性。

2.2 課堂教學(xué)

2.2.1 復(fù)習(xí)光的反射

播放視頻(預(yù)習(xí)資源包中素材)。

師：遠(yuǎn)處山峰組成的側(cè)臥佛像本來只有水面上方的一半，但我們借助水面，卻能觀察到完整的臥佛，發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象的原因是什么？

生：光的反射。

師：光的反射遵循的規(guī)律是什么？

生：(1) 反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；(2) 反射光線，入射光線在法線兩側(cè)；(3) 反射角等于入射角；(4) 反射過程中光路可逆。

學(xué)生在課前通過資源包對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行了預(yù)習(xí)，且初中已經(jīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)過光的反射，故該環(huán)節(jié)采用討論法進(jìn)行教學(xué)，讓全體學(xué)生都參加活動(dòng)，在鞏固知識(shí)的同時(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

2.2.2 感受光的折射

演示筆在水中的折射現(xiàn)象(圖3)。

圖3

師：你觀察到了什么現(xiàn)象？

生：筆在水中發(fā)生了偏折。

師：筆反射的光依次經(jīng)過水和空氣，傳到人的眼睛里，說明光從水中到空氣中并不一定是沿直線傳播的。

演示硬幣在水中“浮”上來(圖4)。

圖4

師：你又觀察到了什么現(xiàn)象？

生：硬幣“浮”上來了(其實(shí)在碗底沒有動(dòng))。

圖5

師生分析：硬幣反射的光本來被碗的邊沿?fù)踝×?，加入水之后，能看到硬幣，說明光從水中進(jìn)入空氣中傳播方向發(fā)生了變化。光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫作光的折射。

2.2.3 探究入射角和折射角之間的關(guān)系

(1) 定性探究入射角和折射角之間的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示，引導(dǎo)學(xué)生畫出光由空氣射入玻璃和由玻璃射入空氣的光路(圖6)，用激光筆發(fā)出的光驗(yàn)證光路可逆。

圖6

(2) 定量探究入射角和折射角之間的關(guān)系

認(rèn)識(shí)法線、入射角和折射角后，學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，探究折射角r和入射角i之間的關(guān)系。

師：我們可以根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，猜想折射角r和入射角i之間的關(guān)系，畫出相應(yīng)的圖像，進(jìn)而找出規(guī)律。

學(xué)生分工合作，記錄數(shù)據(jù)(表1)，提出自己的猜想。

表1

學(xué)生根據(jù)自己的猜想，利用excel分別畫出r-i圖像、r2-i圖像、tanr-tani圖像、sinr-sini圖像，他們發(fā)現(xiàn)sinr-sini圖像為一條直線(圖7)，說明sinr和sini兩者成正比關(guān)系，比值為一常數(shù)。

圖7

2.2.4 了解先輩們艱辛的探究歷程

在課前資源包里面，包含了托勒密、開普勒、斯涅耳等物理學(xué)家對(duì)折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究小故事。結(jié)合上面的探究環(huán)節(jié)，可以采用講授法，回顧物理學(xué)史。三位科學(xué)家的故事可以分別由三位同學(xué)來講，比比誰講得更生動(dòng)、邏輯更清晰。

2.2.5 總結(jié)、引入新的物理量

學(xué)生歸納、總結(jié)結(jié)論：在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù)，這是有物理意義的量。

教師展示預(yù)習(xí)資源包中的素材，介紹幾種常見介質(zhì)的折射率(表2)。

表2

生：對(duì)于不同的介質(zhì)，折射率的值是不同的。

在最后一個(gè)環(huán)節(jié)，總結(jié)、建構(gòu)了新的物理概念——折射率，并對(duì)其物理意義進(jìn)行探討，所以采用了“以語言傳遞信息為主”的教學(xué)方法，包括講授、討論、歸納、總結(jié)等。這個(gè)環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

2.3 課后鞏固

課后鞏固不局限于解題，還可以是問題討論，或是情境分析，或是實(shí)驗(yàn)探究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2.3.1 問題討論

問題1：入射角一定大于折射角嗎？

問題2：當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角如何變化？

問題3：如何解釋“浮現(xiàn)”的硬幣這個(gè)現(xiàn)象？

2.3.2 情境分析

(1) 《隋唐演義》中羅成在河邊觀察水深，似乎只有齊腰深，躍入后卻差點(diǎn)被淹死，最后被隋軍亂箭射死，由此故事過渡到折射現(xiàn)象的應(yīng)用：水池變“淺”。

(2) 如圖8所示，從側(cè)面觀察“玻璃磚后面的鋼筆”的時(shí)候會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？鋼筆始終都是錯(cuò)位的嗎？

圖8

2.3.3 實(shí)驗(yàn)探究

如圖9所示，請(qǐng)嘗試做一做，并說明水瓶燈發(fā)光的奧秘。

圖9

在拓展內(nèi)容的課題上可以標(biāo)上星號(hào)，一顆星表示最簡單，五顆星表示最難，以此類推。學(xué)生可以按照自己的學(xué)習(xí)能力選擇完成，并在學(xué)習(xí)平臺(tái)上反饋。教師可以根據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓展內(nèi)容的調(diào)整，不斷完善，突出“混合式教學(xué)”的優(yōu)勢(shì)。

3 注重過程，創(chuàng)新“混合式教學(xué)”評(píng)價(jià)

“混合式教學(xué)”將教學(xué)拓展到了課前、課中、課后，因此原有的教學(xué)評(píng)價(jià)方式也應(yīng)該作出相應(yīng)的調(diào)整。筆者設(shè)計(jì)了多維度考核評(píng)估指標(biāo)體系(表3)，將評(píng)價(jià)的時(shí)間跨度擴(kuò)展到整個(gè)學(xué)習(xí)過程，多層次考查學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度和學(xué)習(xí)效果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。

表3

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以線下課堂教學(xué)為主，大部分時(shí)間是由教師主導(dǎo)，運(yùn)用單向講解方式傳遞知識(shí)，采用板書加PPT的形式?！盎旌鲜浇虒W(xué)”模式不是簡單的線上加線下，而是有效結(jié)合、相輔相成，充分發(fā)揮線下和線上教學(xué)模式各自的優(yōu)勢(shì)。

在物理概念、規(guī)律教學(xué)中，通過教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的混合等，將教師從“主導(dǎo)者”演變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”，將學(xué)生從“跟隨者”演變?yōu)椤爸黧w”，[7]提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，加強(qiáng)了師生、生生之間的互動(dòng)，從而加深了學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律的理解和認(rèn)同。