翻轉(zhuǎn)課堂理念及《渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)》的教學(xué)設(shè)計(jì)

向娟

摘 要：翻轉(zhuǎn)課堂是隨著信息技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)理念的更新而新興的一種教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的傳授和知識(shí)內(nèi)化過程的翻轉(zhuǎn)，其本質(zhì)是課堂教學(xué)中學(xué)生主體性的回歸。本文把翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于《渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)》一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，具體介紹了基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計(jì)步驟及環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）4-0028-3

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped classroom）也叫翻轉(zhuǎn)教學(xué)（Flipped teaching），就是在信息化環(huán)境中，課程教師提供以教學(xué)視頻為主要形式的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生在上課前完成對(duì)教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源的觀看和學(xué)習(xí)，師生在課堂上一起完成作業(yè)答疑、協(xié)作探究和互動(dòng)交流等活動(dòng)的一種新型的教學(xué)模式。其核心思想是：把知識(shí)傳授的過程放在課下，學(xué)生在上課前完成對(duì)課程內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)；把知識(shí)內(nèi)化的過程放在課上，課堂的大部分時(shí)間用于學(xué)生的作業(yè)答疑、小組的協(xié)作探究以及師生之間的深入交流等[1]，其本質(zhì)是課堂教學(xué)中學(xué)生主體性的回歸。

翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國科羅拉多州落基山的林地公園高中。2007年，該校教師喬納森·伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）開始使用錄屏軟件錄制演示文稿的播放和授課錄音，并將視頻上傳到互聯(lián)網(wǎng)，以此幫助缺席的學(xué)生補(bǔ)課。后來，這兩位老師讓學(xué)生在家看教學(xué)視頻，在課堂上完成作業(yè)，并對(duì)學(xué)習(xí)中遇到困難的學(xué)生進(jìn)行解答。這種翻轉(zhuǎn)課堂的方式大受學(xué)生的歡迎，并得到了積極的推廣。[2]到2011年，薩爾曼·可汗（SalmanKhan）在 TED 大會(huì)上將翻轉(zhuǎn)課堂（the Flipped Classroom） 介紹給全世界，引起了廣大教育工作者的關(guān)注。翻轉(zhuǎn)課堂開始為眾多教師熟知，并成為全球教育界關(guān)注的教學(xué)模式。[3]目前，已經(jīng)有越來越多的學(xué)校將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐，并取得了良好的教學(xué)效果。

本文應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，設(shè)計(jì)《渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)》一節(jié)教學(xué)，以期與廣大一線教師共同探討。

1 教學(xué)內(nèi)容分析

1.1 教材分析

《渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)》是高中物理選修“3-2”教材中第四章電磁感應(yīng)中的最后一節(jié)。內(nèi)容主要涉及塊狀金屬導(dǎo)體中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象——渦流，它是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，與日常生產(chǎn)、生活有密切的聯(lián)系，在實(shí)際生活中有許多應(yīng)用。教材內(nèi)容主要學(xué)習(xí)渦流及其成因，渦流的防止及應(yīng)用，電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)等。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以學(xué)到一些實(shí)際有用的知識(shí)，還可以了解利用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的重要性。

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律，學(xué)會(huì)了對(duì)電場(chǎng)感應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行分析，只是頭腦中沒有渦流這個(gè)概念，也沒有意識(shí)到渦流現(xiàn)象。教學(xué)中應(yīng)側(cè)重對(duì)渦流現(xiàn)象的解釋以及分析。另外本節(jié)與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密，應(yīng)注重實(shí)例分析和實(shí)驗(yàn)演示，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、理論推導(dǎo)等邏輯思維能力，體現(xiàn)物理與社會(huì)生活的聯(lián)系。

2 教學(xué)目標(biāo)

知道渦流的概念；知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面，以及如何防止和利用；知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。

1）通過理想單匝線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象過渡到實(shí)際生活中的塊狀金屬導(dǎo)體，從而加深學(xué)生對(duì)渦流概念的理解。

2）渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣服從電磁感應(yīng)的一般規(guī)律。從渦流的利用和防止兩個(gè)方面進(jìn)行討論，使人印象深刻，培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。

3）通過對(duì)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生親眼觀察這兩種現(xiàn)象，并探究、分析概括出物理規(guī)律；使學(xué)生在獲取知識(shí)的過程中，領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法，同時(shí)得到科學(xué)思維方法的訓(xùn)練以及協(xié)助精神、探究精神等情感態(tài)度價(jià)值觀的教育。

3 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：

渦流的概念，渦流的利用及防止，電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。

難點(diǎn)：

電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。

4 教學(xué)資源

1）教師：教材，Ipad 、PPT課件，微視頻、課前練習(xí)、課堂作業(yè)、拓展資料、電磁爐，電磁阻尼演示裝置（空心鋁管、永磁鐵、鋁塊），電磁驅(qū)動(dòng)演示裝置（U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框）。

2）學(xué)生：教材，Ipad。

5 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

5.1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本文應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念，讓學(xué)生在課前通過“微視頻”“課前練習(xí)”“教材”及查閱相關(guān)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)和自學(xué)，理解并掌握相關(guān)知識(shí)。課中進(jìn)行協(xié)作探究、討論交流及作業(yè)答疑，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。

5.2 教學(xué)進(jìn)程

5.2.1 課前

教師：

1）制作微視頻，視頻的具體內(nèi)容有：①根據(jù)單匝線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象，結(jié)合數(shù)學(xué)上“線構(gòu)成面”的知識(shí)，將塊狀金屬導(dǎo)體看作若干個(gè)線圈構(gòu)成，從而形成渦旋狀的感應(yīng)電流，建立渦流的概念。②由電流的熱效應(yīng)介紹渦流的熱效應(yīng)及其在生活中的應(yīng)用，以學(xué)生熟悉的家用電器電磁爐為例進(jìn)行原理分析。③由電流的磁效應(yīng)介紹渦流在探測(cè)方面的應(yīng)用，以安檢門為例進(jìn)行原理分析。④由處于磁場(chǎng)中的感應(yīng)電流受安培力的角度考慮渦流的機(jī)械效應(yīng)，對(duì)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分析。

2）讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材及查閱相關(guān)資料，收集渦流在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用及原理，危害及防止等方面的資料，便于進(jìn)行課堂交流。

3）制作學(xué)生課前練習(xí)（理解性的基礎(chǔ)訓(xùn)練）并收集相關(guān)的拓展資料。

4）將制作的微視頻、課前練習(xí)和拓展資料發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

5）在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行師生交流，及時(shí)回答學(xué)生提出的問題，對(duì)學(xué)生提出的一些共性問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)，便于針對(duì)性的進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)重難點(diǎn)的突破。

學(xué)生：

1）學(xué)生自學(xué)教師上傳的微視頻、拓展資料、預(yù)習(xí)教材及查閱相關(guān)的資料對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

2）學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布自己在自學(xué)過程中的疑難與困惑，并進(jìn)行生生交流和師生交流。

3）完成教師設(shè)計(jì)的課前練習(xí)。

【設(shè)計(jì)意圖】

1）學(xué)生通過微視頻、教材及拓展資料等進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不僅培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，信息技術(shù)能力，同時(shí)也為“高效化”課堂節(jié)省時(shí)間。

2）學(xué)生通過師生交流和生生交流進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，以便于順利完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)。

3）學(xué)生通過課前練習(xí)，來確定是否理解課程中的相關(guān)概念、規(guī)律等。

4）教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的師生交流和生生交流了解學(xué)生遇到的疑問和困難，進(jìn)行指導(dǎo)和幫助。并對(duì)學(xué)生提出的一些問題進(jìn)行梳理，便于進(jìn)行針對(duì)性的課堂教學(xué)。

5.2.2 課中

5.2.2.1 學(xué)生自學(xué)情況反饋

教師：通過系統(tǒng)平臺(tái)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，檢查學(xué)生課前練習(xí)的完成情況，了解學(xué)生練習(xí)正確的人數(shù)和錯(cuò)誤的人數(shù)及哪些同學(xué)做錯(cuò)，教師進(jìn)行反饋及答疑。通過學(xué)生課前的學(xué)情反饋及統(tǒng)計(jì)，對(duì)于共性問題進(jìn)行全班講解，個(gè)性問題進(jìn)行個(gè)別交流。

學(xué)生：學(xué)生對(duì)照教師的答疑及講解，檢查自己課前學(xué)習(xí)的情況。

【設(shè)計(jì)意圖】

1）教師通過答疑及講解，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)和幫助。

2）通過教師的反饋，學(xué)生結(jié)合課前自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，強(qiáng)化鞏固。

5.2.2.2 分組討論

教師：將學(xué)生分組（四到六人一組）。討論渦流在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用，并進(jìn)行原理分析，渦流對(duì)我們有哪些危害，如何進(jìn)行防止。

學(xué)生：根據(jù)之前的自主學(xué)習(xí)及收集的相關(guān)資料進(jìn)行交流討論。

討論結(jié)束后，教師對(duì)討論過程進(jìn)行梳理與總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)問題的理解。

【設(shè)計(jì)意圖】

1）通過討論交流，提高學(xué)生的課堂參與度，讓學(xué)生知道渦流對(duì)我們不只有利，還會(huì)產(chǎn)生危害，并提出解決方案，培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問題和利用物理知識(shí)分析解決實(shí)際問題的意識(shí)。

2）讓學(xué)生將物理理論知識(shí)和生活實(shí)際結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生“從生活中學(xué)習(xí)物理，讓物理回歸生活”的理念。

5.2.2.3 協(xié)作探究

實(shí)驗(yàn)演示1：電磁阻尼

教師：將一根空心鋁管豎直放置、把一枚磁性很強(qiáng)的小圓柱形永磁體從鋁管上端放入管口，再換用鋁塊從鋁管上端放入管口。引導(dǎo)學(xué)生觀察兩次放入鋁管的物體下落速度有什么不同。

學(xué)生：觀察現(xiàn)象，分組探究并分析解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生通過探究，進(jìn)行成果交流，教師進(jìn)行總結(jié)、補(bǔ)充及完善，通過師生共同活動(dòng)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)電磁阻尼原理的理解。

【實(shí)驗(yàn)原理】

當(dāng)磁鐵從鋁管中下落時(shí)，鋁管產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，使磁鐵受到向上的安培力，阻礙其向下運(yùn)動(dòng)，因此磁鐵下落得比較慢。而當(dāng)鋁塊下落時(shí)，鋁管不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而鋁塊就不會(huì)受到阻礙其向下運(yùn)動(dòng)的安培力，因此鋁塊下落得比較快。

實(shí)驗(yàn)演示2：電磁驅(qū)動(dòng)

教師：演示教材上演示欄目的實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。

學(xué)生：觀察現(xiàn)象，分組探究并分析解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生通過探究，進(jìn)行成果交流，教師進(jìn)行總結(jié)、補(bǔ)充及完善，通過師生共同活動(dòng)，深化學(xué)生對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)原理的理解。

【實(shí)驗(yàn)原理】

當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋁框的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力阻礙磁通量的變化使鋁框隨蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。

教師：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的，簡(jiǎn)要介紹交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作過程。

【設(shè)計(jì)意圖】

1）通過實(shí)驗(yàn)演示，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生親身體會(huì)、感受。

2）通過小組協(xié)作探究，加深對(duì)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的理解，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

5.2.2.4 作業(yè)訓(xùn)練

教師：在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布“課堂作業(yè)”，對(duì)本次課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。學(xué)生當(dāng)堂完成并提交，教師利用系統(tǒng)平臺(tái)檢查學(xué)生的完成情況和正確率，進(jìn)行作業(yè)答疑。

學(xué)生：通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成“課堂作業(yè)”，并認(rèn)真聽教師的答疑，找出自己沒有理解的地方。

【設(shè)計(jì)意圖】

進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，通過課堂作業(yè)及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反饋評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘曉流，宋述強(qiáng)，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].開放教育研究，2013，（2）：58.

[2]張金磊，王穎，張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012，（4）：46.

[3]楊剛，楊文正，陳立.十大“翻轉(zhuǎn)課堂”精彩案例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2012，（8）：11.

（欄目編輯 李富強(qiáng)）