基于AiSchool智慧課堂的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)
--以“凸透鏡成像的規(guī)律”為例

廣東省深圳市龍崗區(qū)龍城天成學(xué)校(518172) 李建鋒

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》明確指出,教師要充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),將信息技術(shù)有效融入物理教學(xué),創(chuàng)新教學(xué)方式,提升教學(xué)效率,同時(shí),應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生將信息技術(shù)運(yùn)用到物理學(xué)習(xí)中,幫助學(xué)生適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的要求,提升學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)的能力[1]。現(xiàn)代教育技術(shù)理念認(rèn)為課堂教學(xué)不再是簡單的知識(shí)學(xué)習(xí)過程,而應(yīng)注重理念、策略與技術(shù)的完美結(jié)合。為此,一線教師應(yīng)積極開展信息技術(shù)支撐下的教學(xué)變革,提升課堂教學(xué)質(zhì)量。本文以人教版8年級(jí)物理上冊(cè)第5章第3節(jié)“凸透鏡成像的規(guī)律”為例,闡述基于AiSchool智慧課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)踐反思。

1 AiSchool智慧課堂

AiSchool智慧課堂是基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的云課堂,集備課、授課、預(yù)習(xí)、測評(píng)等教學(xué)功能于一體,能有效地提高師生、生生的互動(dòng)性,幫助教師基于真實(shí)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)優(yōu)化教學(xué)過程。教師還可以根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情,選擇有針對(duì)性的教學(xué)資源推送給不同層次的學(xué)生,開展個(gè)性化備課和分層教學(xué)。AiSchool智慧課堂覆蓋了課前、課中、課后、課外全流程的教學(xué)環(huán)節(jié),有利于教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,并通過線上與線下相結(jié)合的方式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,進(jìn)而改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式,提升學(xué)生的信息素養(yǎng)[2]。

2 基于AiSchool智慧課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)

(1)物理觀念:通過實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律。

(2)科學(xué)思維:通過具身活動(dòng)發(fā)現(xiàn)凸透鏡成不同性質(zhì)的像,養(yǎng)成基于事實(shí)的猜想與假設(shè)的能力;借助Excel排序和標(biāo)色功能清晰呈現(xiàn)凸透鏡成放大或縮小、正立或倒立、實(shí)像或虛像的條件,提升對(duì)證據(jù)的分析能力和透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納物理規(guī)律的科學(xué)論證能力;通過Flash動(dòng)畫將實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行連續(xù)再現(xiàn),深化凸透鏡成像的動(dòng)態(tài)規(guī)律。

(3)科學(xué)探究:通過實(shí)驗(yàn)探究,提升小組分工合作和動(dòng)手操作的能力,并總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律。

(4)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過實(shí)驗(yàn)探究,激發(fā)對(duì)科學(xué)的求知欲,樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)原理。

2.2 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn):通過實(shí)驗(yàn)探究凸透鏡成像的規(guī)律;教學(xué)難點(diǎn):分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律。

2.3 學(xué)習(xí)者分析

本節(jié)課所面對(duì)的學(xué)生,已初步掌握了焦點(diǎn)、焦距、實(shí)像、虛像等概念,知道凸透鏡對(duì)光具有會(huì)聚作用。在本節(jié)課中,學(xué)生需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和總結(jié)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)時(shí)是在具體的點(diǎn)上觀察、記錄像的性質(zhì),而8年級(jí)的學(xué)生不善于從大量無序的數(shù)據(jù)中透過表象發(fā)現(xiàn)本質(zhì),從具體的點(diǎn)到區(qū)域的思維轉(zhuǎn)化對(duì)他們來說具有較大的挑戰(zhàn)?；诖?本節(jié)課有效融合信息技術(shù),借助Excel表格的排序和標(biāo)色功能突破教學(xué)重難點(diǎn)。

2.4 教學(xué)過程

2.4.1 新課導(dǎo)入

教師提問:出示教師帶來的放大鏡,引導(dǎo)學(xué)生思考放大鏡能成怎樣的像?

學(xué)生回答:正立放大的像。

教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生手持放大鏡觀看近處課本上的字和遠(yuǎn)處的教師,觀察兩次所看到的像的區(qū)別,進(jìn)而引入新課--探究凸透鏡成像的規(guī)律。

學(xué)生活動(dòng):利用放大鏡觀察遠(yuǎn)近不同的物體,并思考所成像的區(qū)別。

設(shè)計(jì)意圖:由于放大鏡(凸透鏡)只能成正立放大的像的前概念在學(xué)生頭腦中根深蒂固,為此本環(huán)節(jié)教師通過具身活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生分別觀察遠(yuǎn)近不同物體,形成認(rèn)知沖突,直指本節(jié)課的探究問題--凸透鏡成像的規(guī)律。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)探究

教師提問:引導(dǎo)學(xué)生猜想像的虛實(shí)、大小、正倒可能與什么因素有關(guān)?

學(xué)生討論:猜想凸透鏡成像的規(guī)律可能與物體到凸透鏡的距離有關(guān)。

教師講授并提問:在物理學(xué)上,物體到凸透鏡的距離叫物距。教師為了探究凸透鏡成像的規(guī)律,需要哪些實(shí)驗(yàn)器材?

學(xué)生回答:凸透鏡、光源、光屏、光具座。

教師活動(dòng):展示高3 cm的“F”型LED光源、零刻度在標(biāo)尺中間的光具座、標(biāo)有刻度的光屏,引導(dǎo)學(xué)生思考這些改進(jìn)有什么作用?

學(xué)生討論:把凸透鏡固定在零刻度線上,可快速讀出物距和像距;已知大小的光源和標(biāo)有刻度的光屏可以清晰比較物與像的大小關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖:在前面的具身活動(dòng)中,學(xué)生已感知凸透鏡能成不一樣的像。教師通過提問引導(dǎo)學(xué)生思考是什么因素導(dǎo)致成像規(guī)律的變化,既順勢(shì)引出“物距”的概念,又激活了學(xué)生的思維。同時(shí),直接呈現(xiàn)改進(jìn)后的器材,啟發(fā)學(xué)生思考改進(jìn)的好處,不僅有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的開展,也培養(yǎng)了學(xué)生的證據(jù)推理和邏輯分析能力。

教師活動(dòng):利用Pad推送實(shí)驗(yàn)記錄表,組織學(xué)生2人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,教師巡視并指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖:把課前制作好的Excel表格推送到學(xué)生Pad端,學(xué)生在記錄數(shù)據(jù)時(shí)可通過Excel的下拉菜單快速選擇成像的性質(zhì),小組提交Excel數(shù)據(jù)后可通過AiSchool平臺(tái)查看其他小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過大量數(shù)據(jù)分析歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

學(xué)生活動(dòng):利用Pad的投影功能,展示小組的實(shí)驗(yàn)操作,再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究過程。

設(shè)計(jì)意圖:利用Pad的投影功能,展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程,既給學(xué)生提供了展示小組合作探究成果的機(jī)會(huì),又培養(yǎng)了學(xué)生的觀察和評(píng)價(jià)能力。

教師活動(dòng):利用Excel排序和標(biāo)色功能,引導(dǎo)學(xué)生從具體的點(diǎn)的成像特點(diǎn)分析歸納得到區(qū)域的成像規(guī)律。

學(xué)生活動(dòng):分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖:將小組推送過來的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)復(fù)制粘貼到同1個(gè)Excel表中,利用排序和標(biāo)色功能(見表1),引導(dǎo)學(xué)生分析歸納凸透鏡成像規(guī)律,學(xué)生可清晰發(fā)現(xiàn)分界點(diǎn),實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到局域的思維跨越[3]。

表1 凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4.3 課堂提升

教師活動(dòng):推送凸透鏡成像規(guī)律的Flash動(dòng)畫。

學(xué)生活動(dòng):在Pad端拖動(dòng)Flash動(dòng)畫左側(cè)的蠟燭(如圖1所示),觀察凸透鏡成像的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

圖1 凸透鏡成像規(guī)律的Flash動(dòng)畫截圖

設(shè)計(jì)意圖:由于實(shí)驗(yàn)的局限性,學(xué)生無法同步觀察到像隨物連續(xù)移動(dòng)的變化規(guī)律。在本環(huán)節(jié)中,教師將Flash動(dòng)畫推送給學(xué)生,學(xué)生在平板端再次模擬凸透鏡成像規(guī)律的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生理解凸透鏡成像的動(dòng)態(tài)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的連貫性思維。

教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生上臺(tái)表演“我是你的像”,模擬凸透鏡成像的規(guī)律。

學(xué)生活動(dòng):學(xué)生上臺(tái)表演,其他同學(xué)觀看和評(píng)價(jià)。

教師活動(dòng):利用Pad推送習(xí)題。

學(xué)生活動(dòng):在Pad上完成練習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖:AiSchool智慧課堂可即時(shí)收集和統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作答情況,有利于教師及時(shí)掌握學(xué)情,進(jìn)而開展有針對(duì)性的講解,提升課堂效率。

2.4.4 歸納小結(jié)

教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生解釋利用凸透鏡看近處的課本上的字和遠(yuǎn)處的教師成像區(qū)別的原因。

設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用,首尾呼應(yīng),讓學(xué)生豁然開朗,達(dá)成深度學(xué)習(xí)。

3 基于AiSchool智慧課堂的教學(xué)反思

本節(jié)課基于AiSchool智慧課堂,深度融合信息技術(shù)與課堂教學(xué),呈現(xiàn)了“教師主導(dǎo),學(xué)生主體”的新授課,既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力和合作能力。

3.1 擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的共享范圍

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課上,學(xué)生往往用紙筆記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),雖然記錄方便,但只能在小組范圍內(nèi)共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),難以實(shí)現(xiàn)全班共享。而基于AiSchool的智慧課堂,每位學(xué)生都擁有1臺(tái)Pad,教師在課前制作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Excel表格,學(xué)生在課中使用Excel,不僅可以快速便捷地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),還能將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在全班范圍內(nèi)甚至是同年級(jí)的學(xué)生中共享,為實(shí)驗(yàn)結(jié)論提供大量的數(shù)據(jù)支撐,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性。

3.2 再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的動(dòng)態(tài)變化

學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是間斷的,學(xué)生根據(jù)全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),經(jīng)過科學(xué)推理得到凸透鏡成像的區(qū)域規(guī)律。教師可將Flash動(dòng)畫推送給學(xué)生,學(xué)生通過拖動(dòng)動(dòng)畫中的蠟燭,觀察到像隨物移動(dòng)的同步動(dòng)態(tài)變化,呈現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的連貫性,將傳統(tǒng)課堂上的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成動(dòng)態(tài)的圖像,不僅深化了凸透鏡成像的規(guī)律,還有利于學(xué)生理解和記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3.3 放大了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示效果

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后,教師可讓小組代表利用Pad的投影功能,實(shí)時(shí)展示實(shí)驗(yàn)過程。與此同時(shí),教師及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程引導(dǎo)和補(bǔ)充。這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)展示無法做到的,因?yàn)椴还苁褂枚啻蟮膶?shí)驗(yàn)儀器,后排的學(xué)生觀察到的實(shí)驗(yàn)效果都不夠理想,而Pad的投影同屏功能可以將實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)呈現(xiàn)在屏幕上,放大實(shí)驗(yàn)的演示效果。共享實(shí)驗(yàn)過程不僅給學(xué)生提供了一個(gè)展現(xiàn)自我的平臺(tái),也起到了督促規(guī)范的隱性功能。

3.4 獲取了即時(shí)學(xué)情的可視反饋

在學(xué)生分析歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論后,教師一般會(huì)通過發(fā)布練習(xí)讓學(xué)生及時(shí)鞏固和運(yùn)用知識(shí)。在傳統(tǒng)課堂中,教師利用PPT呈現(xiàn)課堂練習(xí),通過提問來判斷學(xué)生的掌握情況,這種方式只能片面了解個(gè)別學(xué)生,而不能全面掌握學(xué)情。而借助AiSchool智慧課堂的檢測功能,教師可以將習(xí)題推送到學(xué)生的Pad上,不僅能及時(shí)收集每位學(xué)生的作答情況,還能通過游戲的方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,提升課堂效率,適時(shí)活躍課堂氣氛。

3.5 實(shí)現(xiàn)了差異教學(xué)的個(gè)性輔導(dǎo)

在傳統(tǒng)的班級(jí)授課中,教師實(shí)施統(tǒng)一進(jìn)度的講解,很難關(guān)注到學(xué)生個(gè)體的差異性,無法有效地開展差異化教學(xué)。而基于AiSchool智慧課堂的交互功能,可以實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的交互、學(xué)生與學(xué)生的交互、學(xué)生與媒體的交互,支撐動(dòng)態(tài)的教與學(xué)過程。教師不僅可以通過平臺(tái)及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)情,還能及時(shí)開展差異化教學(xué),開展針對(duì)性的輔導(dǎo),真正做到面向全體學(xué)生,提升課堂效率。

基于AiSchool智慧課堂的教學(xué),不是為了使用信息技術(shù)而使用信息技術(shù),更不是信息技術(shù)的炫技舞臺(tái),而是要依據(jù)學(xué)情和信息技術(shù)的特點(diǎn),將信息技術(shù)和課堂教學(xué)深度融合,讓信息技術(shù)服務(wù)于課堂。