基于網(wǎng)上走班的高中物理教學設計與研究

戴小民

摘 要：本文以物理學史、自由落體運動的規(guī)律及其思想方法和應用為主要內(nèi)容，采用任務驅(qū)動教學策略，將WIKI平臺、分布式學習技術與物理課程相整合，設計并實施了基于網(wǎng)上走班的研究課。旨在改變傳統(tǒng)的教學方式，突出學生在學習物理知識時的自主性和選擇性，滿足不同學生的需求，使每一個學生都得到發(fā)展。

關鍵詞：網(wǎng)上走班；任務驅(qū)動；網(wǎng)絡探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）9-0033-4

1 教學設計及其說明

滬科版高一教材中蘊含了大量的可以利用網(wǎng)絡自主探究的素材，《自由落體運動》就是其中的一例。這節(jié)內(nèi)容是新教材注重“過程與方法”“情感、態(tài)度與價值觀”的一個標志性內(nèi)容，蘊含著豐富的物理學史，有深厚的科學人文價值。平時教學注重對“知識與技能”的掌握，往往容易忽略對學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。為了突破教材原有的教學模式，體現(xiàn)核心素養(yǎng)培育理念和實現(xiàn)新課程標準提出的教學要求，我們依據(jù)建構(gòu)主義教育理論，以自由落體運動性質(zhì)及規(guī)律的發(fā)現(xiàn)歷程為線索，以其中的科學思想、方法及應用為主要內(nèi)容，采用任務驅(qū)動教學策略，將WIKI平臺、分布式學習技術與物理課程相整合，設計并實施了基于網(wǎng)上走班的研究課。所有的任務都是基于激發(fā)學生的學習熱情，從學生原有的認知基礎和知識儲備出發(fā)進行的設計，重點突出學生在學習物理知識時的自主性和選擇性，以滿足不同學生的需求，使每一個學生都得到發(fā)展。

2 教學目標及核心素養(yǎng)目標

2.1 知識與技能

（1）知道物體自由下落的定義，理解自由落體的性質(zhì)，理解自由落體的直線運動觀；

（2）知道重力加速度的大小、方向和單位，以及不同地點重力加速度略有不同；

（3）掌握自由落體運動的規(guī)律，能用該規(guī)律解決生活實際中的相關問題。

2.2 過程與方法

（1）通過網(wǎng)絡視頻自主學習，了解伽利略研究落體運動的科學思維，理解觀察、假說、推論、驗證等一系列研究方法。

（2）能運用網(wǎng)絡交流、物理DIS系統(tǒng)、追跡軟件數(shù)據(jù)分析等多種手段進行科學探究，開展信息技術，支撐探究活動。

（3）通過用頻閃照片研究落體運動、實驗測量自由落體的加速度以及比較不同地方重力加速度的大小，經(jīng)歷動手實驗、觀察、數(shù)據(jù)處理、分析等研究過程。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀

（1）學生通過查閱資料了解科學家對落體運動快慢的爭論，領略伽利略嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和勇于質(zhì)疑、創(chuàng)新的精神，激發(fā)學習興趣和欲望。

（2）通過視聽學習、網(wǎng)絡等媒體了解伽利略對落體運動的研究，體驗和學習“發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、提出假設、數(shù)學推理、實驗驗證、得出結(jié)論”的科學方法，感悟科學方法在人類認識自然中的作用。

（3）通過小組成員間不同的研究任務，明確各自擔任的角色和任務，在探究的過程中，體驗具體分工、合作的愉悅和經(jīng)驗，增強責任感，樂于并善于與人合作。

3 教學場景描述

【導言】

觀看《神奇的反應尺》微視頻。

思考：看一看，想一想。

尺子原本只能測量長度，它是怎么測出反應時間的呢？請大家?guī)е@個問題完成后面的學習任務。

【資源】

教師在WIKI平臺上為學生準備以下資料：（1）追跡軟件；（2）自制微視頻；（3）教師在圖書館查找相關資料，共享至網(wǎng)絡，供學生瀏覽參考；（4）為學生提供一些主要網(wǎng)址。

說明：教師事先把相關資源進行整理，為學生指明參考材料的范圍，讓學生在網(wǎng)絡上有目的地搜索與研究，避免漫無目的地搜索，可以節(jié)約學生的時間和精力，提高學習效率。

【任務】

將學習包內(nèi)容分成三個模塊。分別為：探討影響落體下落快慢的因素；探索研究自由落體運動的規(guī)律；交流反饋——測試與評價。每個模塊學習時間均為1個課時。

【過程】

學習模塊一：探討影響落體下落快慢的因素，1課時。

學生進入網(wǎng)絡教室，利用WIKI平臺自主學習，完成三個任務。

任務一：閱讀材料——亞里士多德與伽利略的隔空對話。

學習要求：（1）閱讀文字材料和鏈接材料，提煉觀點；（2）點評伽利略如何發(fā)現(xiàn)亞里士多德的錯誤，又是怎樣推翻亞里士多德的結(jié)論；（3）將自己的看法和觀點形成文字材料，發(fā)布到微信群進行討論。

可供選擇的學習方式：

學習方式1，閱讀教師準備的文件夾材料和網(wǎng)頁鏈接（適合按部就班學習型的學生）；

學習方式2，自己確定關鍵詞進行網(wǎng)絡搜索（適合主動探究型的學生）。

任務二：看視頻（消除前概念的影響，引導學生猜想影響落體快慢的真正因素）。

觀看視頻1：采訪生活中的人們對自由落體的看法。

觀看視頻2：高空落體實驗。

學習要求：觀看以上視頻，完成下面兩個問題。

（1）高空落體實驗的結(jié)果說明了什么？

（2）推測落體的快慢與什么因素有關，并用微信群進行討論交流。

任務三：動手做（兩條學習路徑可供選擇）。

學習要求：選擇完成下面的任務，并用微信進行交流，總結(jié)影響物體下落快慢的因素。

學習路徑1：觀看以下兩個視頻（基礎型）。

觀看視頻1：NASA巨型真空室里羽毛和保齡球同時釋放的實驗（圖1）。

觀看視頻2：牛頓管實驗（圖2）。

學習路徑2：設計一個驗證落體受空氣阻力影響的小實驗（提高型）。

實驗1：兩張一樣的紙，一張張開，一張揉成一團，從同一高度下落；

實驗2：將錢幣和系著降落傘的實心球從同一高度同時釋放后下落。

……

驗證前面的猜想，加深學生對結(jié)論的理解。

學習模塊二：探索研究自由落體運動的規(guī)律，1課時。

自由落體運動究竟是一種什么性質(zhì)的運動？運動規(guī)律是怎樣的？其實，三百多年前，伽利略也做過這樣的探究，我們來看一下他是如何研究自由落體運動的規(guī)律的……

學生完成以下三個任務：

任務一：視聽學習——伽利略的研究（斜面實驗）。

學習要求：請認真學習“著名的‘沖淡重力的斜面實驗”，如圖3，思考并回答下面問題。

問題1：伽利略研究自由落體運動規(guī)律時遇到了哪些困難？他是怎么解決的？

問題2：伽利略研究自由落體運動規(guī)律主要經(jīng)歷了哪些步驟，請完成下列填空，如圖4所示。

任務二：利用視頻跟蹤技術探索研究自由落體的規(guī)律。

學生用移動終端（軟件Video Physics）拍攝小球自由下落的軌跡，如圖5，并還原視頻中小球運動的時間和位置信息。學生可以選擇以下方法完成探索規(guī)律。

研究方法2：根據(jù)vt/2=v求出每一點的瞬時速度，利用Excel畫出v-t圖，如圖7，通過斜率得出自由落體運動的加速度（提高型）。

研究方法3：根據(jù)Δs=aT2，利用a=Δs/T2得出自由落體運動的加速度（綜合型）。

學習要求：（1）選擇其中一種方案進行實踐，并完成對應作業(yè)紙上的思考題。

問題1：自由落體運動是一種什么性質(zhì)的運動？

問題2：不同輕重的物體自由下落的加速度與平面上汽車從靜止開始運動時的加速度相比，有什么不一樣？

問題3：自由落體運動有什么樣的運動規(guī)律？

規(guī)律1：速度與時間關系____________________________；

規(guī)律2：位移與時間關系___________________________；

規(guī)律3：速度與位移關系_______________________________。

（2）將完成的作業(yè)以word文檔的形式發(fā)布至微信群，進行交流。

學習模塊三：交流與反饋，1課時。

學生進入網(wǎng)絡教室，交流反饋，完成以下兩個任務。

任務一：展示學習成果。

學習要求：針對本節(jié)課的學習內(nèi)容，親身經(jīng)歷和收獲知識進行歸納和總結(jié)，制作成PPT發(fā)布到微信群，進行展示，學生之間相互點評。

PPT包括三個方面的內(nèi)容：（1）你從伽利略的研究過程得到的啟示是什么？（2）匯報自己研究的過程和結(jié)論。（3）每組學生實驗做出來的v-t圖線基本都是直線，且斜率基本都是9.8 m/s2左右，但又不相同。針對這一現(xiàn)象，如何分析得到在同一地點加速度值不變，且為重力加速度。

任務二：掃描二維碼，進入網(wǎng)班平臺在線測試。

學習要求：請在規(guī)定時間內(nèi)完成相關練習。教師根據(jù)網(wǎng)班統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行適當點評。

課后作業(yè)設計：

作業(yè)1：（基礎型）學生按導學單中的規(guī)定完成下面任務。

（1）游樂場里最驚險的項目之一——跳樓機。

①請嘗試過的同學談談體會。

②跳樓機僅能提供1.5 s自由下落的體驗，你為什么會感到害怕？

③這短短1.5 s時間里，你下降了幾米？1.5 s后你的時速達到多少？

（2）某同學忘記帶宿舍鑰匙，讓同桌從二樓扔下來。同桌讓鑰匙自由下落了4.5 m。

①如果徒手去接，鑰匙入手時的速度有多大？

②如果從樓上落下的是花盆或空調(diào)外機，它們的運動與鑰匙一樣嗎？你能接嗎？

③如果從更高的樓層掉下來的鑰匙，你還能接嗎？

作業(yè)2：（提高型）設計一種測量深度和高度的方案，并考慮到聲音在空氣中傳播需用一定的時間，估算結(jié)果偏大還是偏小？

作業(yè)3：（綜合型）利用自由落體運動的規(guī)律，查找資料，嘗試揭秘電影《驚天魔盜團2》中，“雨滴靜止”現(xiàn)象的秘密。

【評價】 評價量表，如表1所示。

網(wǎng)上走班學習是一種較高水平的自主探究學習，我們將采用測評表對學生學習的不同方面（包括過程、結(jié)果、態(tài)度、情感等）進行評價。

4 教學反思

（1）在網(wǎng)上走班過程中，我們利用WIKI平臺，采用網(wǎng)絡探究+自主閱讀的形式，激發(fā)了學生的學習興趣，讓學生了解到更多物理學史細節(jié)，開闊了視野；我們采用微課+微視頻的形式，動態(tài)地還原了原始研究過程和方法提煉過程，讓學生得到了詳細生動的講解，反復體驗觀摩，超越了純粹的接受性學習；改變了傳統(tǒng)的教學方式，突出了學生在學習物理知識時的自主性、主動性和選擇性，使學生進入一種更開放、有創(chuàng)意的學習狀態(tài)中。

（2）融合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學設計理念，從實體走班走向網(wǎng)上走班，采用“混合學習、學導一體”教學模式，進一步推動“以教師為中心”的課堂向“以學生為中心”的課堂轉(zhuǎn)變，不斷彰顯學生主體精神，有效變革學習方式，激發(fā)了學生的學習內(nèi)需，變過去被動的“要我學”為“我要學”，培養(yǎng)了學生主動學習、主動探究的學習品質(zhì)。

（3）平時課堂我們主要根據(jù)中等程度學生的接受能力組織教學，教學過程中學生往往會出現(xiàn)“跟不上”和“吃不飽”的現(xiàn)象。網(wǎng)上走班過程中，我們聚焦物理學科的核心素養(yǎng)，尊重學生差異，通過設計分層學習內(nèi)容、分類的學習路徑和方法，豐富學生的選擇，實現(xiàn)學生主動分層，滿足了不同學生的需求，使每一個學生都得到發(fā)展。

（4）利用網(wǎng)上走班，將審美的內(nèi)容、有序的流程、和諧的氛圍、不同的學習技術整合起來，為創(chuàng)設沉浸式學習體驗，構(gòu)建混合式學習共同體，提供了現(xiàn)實基礎和模式支撐。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代的到來，開展網(wǎng)上走班，基于數(shù)據(jù)分析，方便快捷地了解學生的學情，開展個性輔導、學習導航和資源服務，實現(xiàn)了減負增效，提高了學習效率，也增強了教與學過程評價的科學性。

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