慕課環(huán)境下提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的策略研究

唐少賢

【摘要】? 本文以 “感應(yīng)電流的方向”的教學(xué)為例，在慕課環(huán)境下采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)為核心的教學(xué)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和教師制作微課的形式設(shè)計(jì)相關(guān)情境引發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，由學(xué)生獨(dú)立自主或者小組合作完成實(shí)驗(yàn)方案，在觀察分析推理中形成思維模型、總結(jié)方法、論證規(guī)律，讓任務(wù)得到理想解決，落實(shí)高中物理核心素養(yǎng)中物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的全面發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】? 感應(yīng)電流 慕課 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】? G633.7? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）11-165-02

翻轉(zhuǎn)課堂是以學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)生和問(wèn)題解決作為傳統(tǒng)課堂的顛覆對(duì)比：傳統(tǒng)的課堂中，學(xué)生課上完成學(xué)習(xí)任務(wù)，課下解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)課堂剛好相反，學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，而課上解決課下學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)這翻轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于課下學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和教師制作的微課進(jìn)行自學(xué)，教師針對(duì)學(xué)生的提出的問(wèn)題進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)方式，在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行有目的探究性學(xué)習(xí)。

高中物理課堂教學(xué)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)為核心的教學(xué)方法，可分為四個(gè)階段，在任務(wù)設(shè)置與完成中培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。第一階段是自主學(xué)習(xí)的任務(wù)，通過(guò)教師的微課進(jìn)行自學(xué)，引出物理問(wèn)題;第二階段是實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，利用平板進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，開(kāi)展科學(xué)探究;第三階段是構(gòu)建思維模型任務(wù)，形成科學(xué)思維;第四個(gè)階段是知識(shí)能力運(yùn)用與反思任務(wù)。

下面以粵教版選修3-2第一章第三節(jié)“感應(yīng)電流的方向”的實(shí)際教學(xué)為例，進(jìn)行說(shuō)明。

一、構(gòu)建情境，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究的愿望

（一）課前準(zhǔn)備：準(zhǔn)備課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)清單，以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和制作課前預(yù)習(xí)微課。

（二）教師行為：教師在教學(xué)平臺(tái)后臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析課前練習(xí)的數(shù)據(jù)。

（三）設(shè)置任務(wù)：發(fā)布課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)清單，讓學(xué)生在平臺(tái)上學(xué)習(xí)并完成相關(guān)練習(xí)。如下圖：

（四）學(xué)生完成教師設(shè)置的任務(wù)：學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中能夠體會(huì)到一個(gè)結(jié)論：感應(yīng)電流的方向可以遵循一定的規(guī)律。

這一操作明確了本節(jié)課學(xué)習(xí)的目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與參與的熱情，落實(shí)物理觀念這一核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、相互作用觀來(lái)解決物理問(wèn)題。

二、科學(xué)探究，體驗(yàn)物理觀念建立的過(guò)程與方法

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

①如圖1所示條形磁鐵、導(dǎo)線、電流表、螺線管（每個(gè)小組1套實(shí)驗(yàn)器材）

②將全班同學(xué)分成4人一組，每組確定一個(gè)小組長(zhǎng)，承擔(dān)任務(wù)的主持人。

（二）教師行為：教師根據(jù)平板的反饋信息，巡視、指導(dǎo)，答疑解惑。

（三）設(shè)置任務(wù)：

1.采用教師提供的實(shí)驗(yàn)器材，分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并交流完善。

2.按照實(shí)驗(yàn)方案，繪制表格，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。記錄數(shù)據(jù)：出現(xiàn)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向、通過(guò)螺線管的磁通量變化情況、感應(yīng)電流的方向及其產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向等。

3.分小組匯報(bào)，展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把各個(gè)小組所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)平板分享，進(jìn)行比對(duì)，交流研討實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的疑問(wèn)。

4.分析數(shù)據(jù)，討論交流：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向何時(shí)相同或相反？感應(yīng)電流的方向是否存在規(guī)律？若存在規(guī)律請(qǐng)用自己的語(yǔ)言表述一下。

（四）學(xué)生完成教師設(shè)置的任務(wù)：學(xué)生從預(yù)測(cè)影響感應(yīng)電流的方向的因素入手，分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并交流完善，填寫(xiě)表格，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表1，在展示對(duì)比、分析推理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以得到一個(gè)認(rèn)識(shí)：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。同時(shí)，學(xué)生在數(shù)據(jù)分析中還可以得到楞次定律的一種表現(xiàn)形式，概括為“增‘反減‘同”。

這一操作是學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)環(huán)境下經(jīng)過(guò)提出問(wèn)題，猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃，進(jìn)行試驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)，分析論證與評(píng)估，交流與合作等一系列探索過(guò)程。讓學(xué)生體驗(yàn)物理觀念建立的過(guò)程與方法，領(lǐng)悟物理學(xué)的研究方法，經(jīng)歷科學(xué)思維方法訓(xùn)練，促進(jìn)核心素養(yǎng)全面發(fā)展。

三、構(gòu)造物理模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：如圖2和圖3所示楞次定律演示器（閉合環(huán)和非閉合環(huán)）、條形磁鐵、彈性金屬環(huán)。

（二）教師行為：教師通過(guò)平板的即時(shí)反饋信息有針對(duì)性的引導(dǎo)和介入小組探討并適時(shí)啟發(fā)和解答。

（三）設(shè)置任務(wù)：根據(jù)教師提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，嘗試著從不同的角度分析感應(yīng)電流存在的規(guī)律：1.從磁通量的變化進(jìn)行分析。2.從導(dǎo)體和磁體相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行分析。3.從閉合回路的面積進(jìn)行分析。

（四）學(xué)生完成教師設(shè)置的任務(wù)：在實(shí)驗(yàn)中探究將條形磁鐵分別插入與拔出閉合環(huán)與非閉合環(huán)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象：學(xué)生將條形磁鐵插入非閉合環(huán)，此時(shí)環(huán)靜止不動(dòng);學(xué)生將條形磁鐵插入閉合環(huán)，此時(shí)橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合環(huán)會(huì)向后退;學(xué)生把條形磁鐵拔出閉合環(huán)，此時(shí)橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合環(huán)會(huì)向前進(jìn)。學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)將條形磁鐵插入和拔出彈性金屬環(huán)，此時(shí)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：學(xué)生將條形磁鐵插入彈性金屬環(huán)，此時(shí)彈性金屬環(huán)會(huì)收縮;學(xué)生將條形磁鐵拔出金屬環(huán)，此時(shí)彈性金屬環(huán)會(huì)擴(kuò)大。學(xué)生通過(guò)不同的角度思考分析楞次定律，在猜想，推理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中可以得到一個(gè)這樣的認(rèn)識(shí)：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。“阻礙”的表現(xiàn)形式有三種：（1）阻礙原磁通量的變化（增反減同）;（2）阻礙導(dǎo)體與磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（來(lái)拒去留）;（3）通過(guò)改變閉合回路的面積來(lái)“反抗”磁場(chǎng)變化（增縮減擴(kuò)）.

這一操作學(xué)生把教師分解的小任務(wù)逐一完成，學(xué)生能夠理解任務(wù)，可以更加直觀形象地理解對(duì)楞次定律的“增‘反減‘同，來(lái)‘拒去‘留，增‘縮減‘?dāng)U”的概括。能夠在具體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜測(cè)與假設(shè)，構(gòu)造適合的物理思維模型和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案的能力。培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建理想物理模型的意識(shí)和能力，在不同模型思維碰撞中培養(yǎng)合作與交流的意愿與能力，落實(shí)科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的核心理念。

四、理論與實(shí)踐結(jié)合，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

（一）課前準(zhǔn)備：選取兩道經(jīng)典例題。

（二）教師行為：教師鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、積極展示。根據(jù)學(xué)生完成的平板作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、總結(jié)和反饋并要求再次提交修改后的作業(yè)。

（三）設(shè)置任務(wù)：根據(jù)例題要求，獨(dú)立思考，通過(guò)平板分享在小組內(nèi)進(jìn)行交流和展示。例題如下：

1.如圖4所示，一鋁制導(dǎo)體圓環(huán)豎直固定在水平光滑桿ab上，當(dāng)把條形磁鐵的N極向左插向圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向如何？如果把條形磁鐵從圓環(huán)中向右取出時(shí)，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向又如何？（從右往左看）如果圓環(huán)不固定，當(dāng)把條形磁鐵的N極向左插向圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)將怎樣運(yùn)動(dòng)呢？如果把條形磁鐵從圓環(huán)中向右取出時(shí)，圓環(huán)又將怎樣運(yùn)動(dòng)呢？

2.如圖5所示，有兩條導(dǎo)軌PQ，MN平行水平放置，連接電阻R，磁場(chǎng)方向豎直向下.把一根導(dǎo)體棒AB置于水平導(dǎo)軌上，緊貼著導(dǎo)軌面向右運(yùn)動(dòng).試判斷電阻上電流的方向。（規(guī)定運(yùn)用楞次定律和右手定則兩種方法）

（四）學(xué)生完成教師設(shè)置的任務(wù)：學(xué)生自主答題，將自己的答題過(guò)程上傳平板，交流討論，對(duì)比質(zhì)疑，推理分析中可以得到這樣一種能力：領(lǐng)會(huì)楞次定律解決實(shí)際問(wèn)題的要素，明晰楞次定律解題的基本步驟，深入把握楞次定律與右手定則的解題區(qū)別與適用范圍。

這部分的操作幫助學(xué)生形成自己的解題思維模型，總結(jié)出使用楞次定律判斷感應(yīng)電流的基本步驟并加以驗(yàn)證。（如圖6所示），引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)應(yīng)用楞次定律與右手定則的方法與適用范圍。讓學(xué)生學(xué)以致用，用正確的物理觀念來(lái)解釋自然現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心和求知欲。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神，逐步發(fā)展和形成對(duì)科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)技術(shù)的正確態(tài)度和責(zé)任感。

著名教育學(xué)家葉圣陶先生提出：教學(xué)有法、教無(wú)定法，貴在得法。在慕課環(huán)境下當(dāng)教師采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)為核心的教學(xué)方法，把學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分解，設(shè)置課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)、科學(xué)探究任務(wù)、構(gòu)建思維模型任務(wù)、運(yùn)用與反思任務(wù)等要求學(xué)生完成任務(wù)，讓物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)“落地”，內(nèi)化于心。因此，慕課環(huán)境下采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，不失為實(shí)驗(yàn)課堂落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的行之有效的方法。

【注：本文系廣東教育學(xué)會(huì)教育科研規(guī)劃小課題“慕課環(huán)境下提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的策略研究”成果（課題編號(hào)：GDXKT15957）】

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]北京：人民教育出版社.2018.

[2]熊宏華.洞悉原始物理問(wèn)題培育科學(xué)思維能力[J].中學(xué)物理教學(xué)參考。2018（3）：13.

[3]張海燕.基于翻轉(zhuǎn)課堂的物理科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計(jì)的探討[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（8）：27-29