利用智慧課堂多角度開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

林欽兒

摘要：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的活動(dòng)，它基于觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想，開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)教學(xué)模式，有限的課堂時(shí)間，很難做到多角度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。利用智慧課堂，提高課堂效率，充分利用課余時(shí)間進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與教育教學(xué)深度融合，實(shí)現(xiàn)先學(xué)后教、以學(xué)定教、智慧發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧課堂；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；觀察；發(fā)現(xiàn)問題；多角度

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）23-0269-02

智慧課堂指利用校園內(nèi)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)以及科學(xué)規(guī)范的管理對(duì)課堂內(nèi)的學(xué)習(xí)、教學(xué)、科研管理的生活服務(wù)有關(guān)的所有信息資源進(jìn)行整合集成和全面的數(shù)字化。其核心是無限網(wǎng)絡(luò)的課堂利用，實(shí)現(xiàn)無紙化教學(xué)、實(shí)現(xiàn)個(gè)性學(xué)習(xí)、互動(dòng)學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間人人通，讓學(xué)習(xí)更高效。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)遇到的困難

學(xué)生腦袋空空，沒有發(fā)現(xiàn)、沒有疑問、不知如何設(shè)計(jì)。教師心急如焚，傳統(tǒng)教學(xué)模式，有限的課堂時(shí)間，很難做到多角度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，沒有足夠的時(shí)間培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、提出問題能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。教育的目的必須創(chuàng)造出完整的人，把積累起來的人類經(jīng)驗(yàn)的智慧集中為閃亮的火花，這需要時(shí)間。

二、解決辦法

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的活動(dòng)，它基于觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想，開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1.培養(yǎng)觀察能力和提出問題的能力。所有知識(shí)都始于觀察，發(fā)現(xiàn)是科學(xué)的起源，我們必須具有精確地觀察世界的能力，觀察不同于看看，被動(dòng)地看和主動(dòng)地觀察的區(qū)別會(huì)產(chǎn)生驚人的效果，教師在這個(gè)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的重點(diǎn)，是引導(dǎo)學(xué)生思考我們所看到的，用時(shí)間和耐心去看。觀察的一個(gè)組成部分，是要知道看的是什么，或者要找的是什么，在隨意的背景中看出規(guī)律，科學(xué)上的觀察者必須學(xué)會(huì)在一瞬間看到事物的本質(zhì)，對(duì)觀察進(jìn)行訓(xùn)練的目的是把感覺的經(jīng)歷同思想的意識(shí)盡量緊密地聯(lián)系到一起。

2.大量閱讀、驗(yàn)證前人的發(fā)現(xiàn)或還原經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，用數(shù)學(xué)工具證明物理結(jié)論。教學(xué)第一線的教師的相關(guān)論文很有價(jià)值，提供給學(xué)生大量閱讀，讓學(xué)生象教師備課一樣的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力要求要高。拓寬學(xué)生的眼界，讓學(xué)生見多識(shí)廣，打開思維，有的放矢，先模仿再創(chuàng)新，孰能生巧，設(shè)計(jì)出可操作的試驗(yàn)方案，由易到難，在實(shí)驗(yàn)過程還會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。讓個(gè)體充分發(fā)展個(gè)性，拓展學(xué)生廣度思維、深度思維能力，鼓勵(lì)學(xué)生挑難的事情做，這樣能做成大事，設(shè)計(jì)出來的實(shí)驗(yàn)方案更有價(jià)值，自身更容易成才?？茖W(xué)的巨匠是站在巨人的肩膀上成就的，所以還原經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，也是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)渠道。用數(shù)學(xué)工具解決物理問題，推薦學(xué)生閱讀《數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家軼事》。

3.利用智慧課堂，打造高效課堂。（1）課前環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心是學(xué)生有所發(fā)現(xiàn)，并能確定研究的課題即實(shí)驗(yàn)題目。考慮到八年級(jí)物理是起始科目，由學(xué)生單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有困難，教師要充分介入，真正起到主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生找方向、找方法。教師通過信息平臺(tái)向?qū)W生推送可操作的具體的觀察任務(wù)，如：尋找生活中的凸透鏡，露珠、眼睛、老花鏡、透明玻璃杯——圓柱形或其他形狀的、玩具店里放大鏡、望遠(yuǎn)鏡等，并用找到的凸透鏡觀察身邊事物。把觀察到現(xiàn)象和自己的想法作詳盡記錄，找到自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的課題。教師提供給學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)賬號(hào)和密碼，先讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)放飛思維、任意想象，看看有什么發(fā)現(xiàn)。如：探究凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生發(fā)現(xiàn)物距不變時(shí)，用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn)，像距及像的大小都不一樣；還發(fā)現(xiàn)入射光線到凸透鏡某個(gè)位置時(shí)，光線不發(fā)生偏折，而是發(fā)生全反射；讓透鏡變胖、變瘦、旋轉(zhuǎn)又有新的發(fā)現(xiàn)。教師有針對(duì)性選擇與新課相關(guān)的閱讀資料制作成微課，通過教師端推送給學(xué)生，拓展學(xué)生視野，協(xié)助學(xué)生找到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的角度。（2）課中環(huán)節(jié)。充分保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提供給學(xué)生相應(yīng)實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案完成實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生做好現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的詳盡記錄。并協(xié)助學(xué)生拍好5min以內(nèi)實(shí)驗(yàn)小視頻，小視頻要求緊湊、簡(jiǎn)潔，可視性強(qiáng)。描述結(jié)論語言要精練，要用規(guī)范物理術(shù)語。教師把學(xué)生上傳的實(shí)驗(yàn)視頻，利用數(shù)學(xué)工具論證的小論文等設(shè)計(jì)成果進(jìn)行整合。第二課上課時(shí)，通過移動(dòng)學(xué)習(xí)終端上傳和發(fā)布到班級(jí)討論，顯示在教室白板上，學(xué)生可以看著白板展開討論。師生互動(dòng)形成教學(xué)成果。（3）課后環(huán)節(jié)。教師利用信息平臺(tái)發(fā)布課后作業(yè)，學(xué)生完成后通過學(xué)生終端上傳到測(cè)試評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)，教師系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)輸出評(píng)價(jià)結(jié)果，教師根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)缺補(bǔ)漏，讓全體學(xué)生學(xué)有所得。教學(xué)反思：通過智慧課堂可以把師生課余時(shí)間利用起來做科研。

三、實(shí)施過程

1.教學(xué)目標(biāo)。多角度探索凸透鏡成像規(guī)律；培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、提出問題的能力和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力；提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度。

2.教學(xué)過程。①課前準(zhǔn)備：通過智慧課堂信息平臺(tái)傳送資料讓學(xué)生學(xué)習(xí)。預(yù)習(xí)課本科學(xué)探究：凸透鏡成像（包括課后習(xí)題）。發(fā)送《物理教學(xué)》第二期華興恒老師的“特殊情況下的凸透鏡成像問題”。發(fā)送《中學(xué)物理教學(xué)參考》王連老師的論文“從柱形凸透鏡成像試驗(yàn)感受體驗(yàn)教學(xué)的魅力”?？茖W(xué)館里懸在空中的茶杯小視頻和肖元?jiǎng)偂安挥霉馄量磳?shí)像的深刻研究”。發(fā)送一份任務(wù)單：要求學(xué)生多角度設(shè)計(jì)一份實(shí)驗(yàn)方案——課題：探究凸透鏡成像定律；可以是自己發(fā)現(xiàn)的角度，可以是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，可以是用數(shù)學(xué)工具解決物理問題論證過程，可以是閱讀調(diào)查的小論文形式，可以摘抄學(xué)術(shù)論文上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（必須包括以下內(nèi)容：研究課題、發(fā)現(xiàn)、猜想、選擇器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄表格），學(xué)生使用作業(yè)平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，拍照上傳，教師在課前對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行二次備課，準(zhǔn)備器材。②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生放飛思維，放手實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)自我發(fā)現(xiàn)過程中的忠實(shí)記錄；要求把實(shí)驗(yàn)過程排成5min以內(nèi)的小視頻。③課堂對(duì)各組實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行交流評(píng)估，把實(shí)驗(yàn)上的小視頻，數(shù)學(xué)角度論證的小論文，下載的視頻，通過移動(dòng)學(xué)習(xí)終端上傳和發(fā)布到班級(jí)討論欄，并顯示在教室的白板大屏幕上。④通過模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)再現(xiàn)學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得出結(jié)論。

四、教學(xué)成果

通過學(xué)生查資料、看視頻，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用數(shù)學(xué)工具等各種探究發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律如下：（1）聚焦不變，凸透鏡成像性質(zhì)與物距有關(guān)：成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大；成虛像時(shí)，規(guī)律于實(shí)像相反；（2）物距不變時(shí)，凸透鏡成像性質(zhì)與聚焦有關(guān)，聚焦越大，成的像越大；（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)蠟燭越燒越短，像在光屏上會(huì)向上移；（4）外界干擾：突然飛來一只蜜蜂停在凸透鏡上，光屏上沒有蜜蜂的像，因?yàn)槊鄯湮恢迷诮裹c(diǎn)以內(nèi)成虛像，光屏接不到；（5）實(shí)驗(yàn)過程，凸透鏡磕破一部分，不影響成像性質(zhì)；（6）學(xué)生惡作劇用手擋住凸透鏡一部分，發(fā)現(xiàn)成像性質(zhì)不變，只是像變暗一些；（7）物距、聚焦都不變，用不同顏色發(fā)光二極管燈成像，像距及像的大小都不一樣，知道了不同顏色折光能力不同；（8）找到清晰的像以后，把蠟燭和光屏對(duì)調(diào)就有清新的像，而且原先縮小的像會(huì)變成放大的像，知道了這是光路是可逆的；（9）旋轉(zhuǎn)凸透鏡，像的大小、像距也會(huì)發(fā)生變化；（10）再現(xiàn)王連老師用圓柱形玻璃杯做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)豎放的電池不放大，橫放的電視左右放大，知道是因?yàn)樨Q直方向，相當(dāng)于一個(gè)玻璃磚，沒有放大作用，水平方向相當(dāng)于一個(gè)圓形透鏡起放大作用；（11）發(fā)現(xiàn)不用光屏也能看到實(shí)像，只要教室昏暗一些而且不同角度看，一只眼睛和兩只眼效果還不同，特別有趣；（12）發(fā)現(xiàn)兩個(gè)凸透鏡放一起能做顯微鏡，發(fā)現(xiàn)一個(gè)凸透鏡和一個(gè)凹透鏡能做望遠(yuǎn)鏡；（13）發(fā)現(xiàn)用三條特殊光線能論證出，物距改變時(shí)的成像規(guī)律；（14）發(fā)現(xiàn)了全反射現(xiàn)象；（15）發(fā)現(xiàn)了矯正視力的方法。

五、教學(xué)反思

1.利用智慧課堂，利用白板技術(shù)，利用模擬實(shí)驗(yàn)增大課堂容量，提高了教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的熱情。

2.思維方法是解決問題的靈魂，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的活動(dòng)，他山之石可以攻玉，學(xué)生找不到突破口時(shí)，先看看別人怎么研究，先模仿再創(chuàng)新也是一種好方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫曙輝，劉邦奇.智慧課堂[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2016.

[2]羅伯特.魯特-伯恩思坦.李國慶，譯.天才的13個(gè)思維工具[M].海南出版社，2001.