翻轉“電場線”課堂教學設計

劉 媛

（華東師范大學，上海 200241）

1 翻轉課堂的教學結構

翻轉課堂就是學生課前在家里利用視頻材料進行自學，第2天在課堂上進行深入的科學實驗和討論，教師在教室巡回——回答問題、監控實驗、與學生共同探討更深的內容，并為需要幫助的學生提供個性化指導.

（1）創建教學視頻.

① 前提：我們不能“拿來主義”，首先應當明確大前提——什么學科什么內容適合制作成視頻？視頻是否是其最合適的傳授知識的方式？實踐證明，最適合在視頻中講授的內容，是不需要教師在場指點的單向解釋性的知識.視頻一般圍繞單個的知識點.所以那些適合說教的，有大量知識點的科目，適合進行翻轉課堂.

②怎么制作視頻.主要是用錄屏軟件將電腦上的PPT等內容以及教師的聲音錄制下來，也可以用網絡攝像頭把人臉拍進去，當有計算問題時，還可以用行動數位書寫筆.視頻一般10min左右，隨時隨地方便觀看.

③ 視頻內容形式.可以是文本，PPT課件，插圖，3D動畫，錄像（實驗或生活片段的視頻）等等.

（2）組織課堂活動.

翻轉課堂的重點不僅是視頻的制作，更在于最有效的利用教師在課堂上與學生面對面的時間，通過課堂活動的設計完成知識內化的最大化.應充分發揮學生的主體性，課堂上可以組織進行更深入的實驗，安排學生獨立解決問題，進行小組之間合作探究式活動，實施基于項目的學習等.

2 翻轉“電場線”教學設計

筆者將電場線的概念以及常見電場的電場線分布圖的描繪這一部分知識放在視頻中，供學生在家自學.因為這個知識點難度不高，且較多的屬于教師單向性的傳授，學生可以自學掌握.在與學生面對面的課堂中，組織學生動手實驗，模擬電場線；與學生探討電場線的基本特征；并進行相關拓展練習和難點突破.

2.1 視頻設計模塊

（1）復習類比，引入新課.

通過前面的學習，我們知道，電荷周圍存在著一種“看不見摸不著”的特殊物質，那就是電場.電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用.如何更加形象地描述電場？

回顧以前學過的類似的磁場，磁場也看不見摸不著；用什么方法來形象地描述它的呢？是用的磁感線.用磁感線的疏密來表示磁場的強弱，用磁感線的切線方向來表示磁場的方向.

那么如何形象直觀地描述電場呢？請同學們大膽猜想一下.

設計意圖：視頻的開端，用復習類比的方式引入新課.在視頻講解中，應當像在課堂指導教學時一樣，教師應該有恰當的提問，有計劃的讓學生對學習的知識進行思考，如何運用這些知識，它與其他知識的聯系等等.如果視頻中沒有讓學生進行反思思考，那么翻轉課堂就不是有效的.

（2）蓖麻油模擬演示實驗.

演示實驗內容：在培養皿中倒入蓖麻油，將剪的很碎的頭發屑懸浮在蓖麻油中，加上電場，頭發屑就將按著電場強度的方向排列起來.可以演示各種電場：單個點電荷，等量同種電荷，等量異種電荷等等.

設計意圖：通過蓖麻油實驗進行電場線的模擬，可以將抽象的知識具體化.因為此實驗對環境有一定的要求，且比較費時間和材料，可以放在視頻中進行演示講解，也能讓學生很好地觀察到實驗現象.

（3）回顧歷史，引入概念.

展示：法拉第圖片以及他人的評價.

早在19世紀法拉第就把電場、磁場與水流場等進行類比，引入了“場線”的概念，并通過實驗顯示出了電場線的分布.法拉第的這種“用場線來形象直觀地描述矢量場的分布”的思想方法是非常寶貴的，并一直被人們普遍地采用著.

電場線的定義：在電場中畫一些有方向的曲線，使曲線上的每一點的切線方向與該點的場強方向一致，這樣的曲線叫電場線.曲線的疏密表示該點場強的大小.

設計意圖：視頻編輯時，應對電場線這一重點概念進行著重，如可以用粗體、加大字體、彩色等方式.應突出電場線形象而真實地反應了空間任何一點上電作用的強度和方向這一特點.

（4）理論分析，描繪幾種常見電場的電場線.

根據正的試探電荷在電場中不同位置受電場情況，分析描繪出幾種常見電場的電場線分布圖.繪圖的依據：正的試探電荷在電場中受電場力的方向就是電場的方向，而受到的力越大證明該處電場強度越大.

另外，對勻強電場的有關性質應重點講解.

圖1

總結典型電場的電場線形狀的特點，如圖1所示.正點電荷的——光芒萬丈，負點電荷的——萬箭穿心，等量異種點電荷的——攜手合作，等量同種點電荷的——勢不兩立；它們雖然形狀各異，但是它們的本質是相同的：因為它們都是用來反映電場基本性質的.

設計意圖：此部分知識有一定的難度，教師講解一定要清晰到位，從不同角度講解，幫助學生理解.學生根據自己的學習步調，可以暫停、倒退視頻，進行思考、做筆記等.

（5）作業.

鞏固：畫出幾種典型靜電場的電場線分布圖.

思考：用場線描述矢量場的方法非常寶貴，想一想，地球附近的重力場如何用場線描述？

探究：等量異（同）種電荷的電場強度，在兩點電荷連線上和連線中垂線上有何特點？

練習：

① 某一點電荷的電場中，以該點電荷作球心，畫一個球面，球面上的每一點電場強度一樣嗎？

圖2

② 如圖2為一條電場線，下述正確的是

（A）EA一定大于EB.

（B）因電場線是直線所以是勻強電場，故EA＝EB.

（C）A點電場方向一定由A指向B.

（D）A、B兩點的場強方向不能確定.

設計意圖：讓學生練習繪制常見電場的電場線圖，學生在繪制的過程中同時也能加深對電場線基本特征的理解.思考探究題是對場線的進一步理解與運用.檢測題檢驗學生的掌握情況，教師從學生作答情況，調整學校中課堂授課的重點.

（6）看完視頻后.

要求每個學生在視頻學習之后，對視頻提出至少一個有意思的問題并在課前反饋給教師.教師收集好學生的提問以及作業中常見的錯誤進行整理，有針對性地開發課堂學習材料，學生已經明白的內容則不再準備.

2.2 課堂活動設計模塊

（1）總結出一些有探究價值的問題.

學生分成小組合作學習，共同探討解決前一天視頻學習中沒有弄懂的問題，教師在教室中巡走，進行個別的指導.反應比較多的重點、難點問題則全班學生一起進行討論.

設計意圖：學生在前一天的自學中，會有一些弄不懂的地方或者新穎的想法，不同學生之間分組討論，交流學習，思想的碰撞更有助于學生知識的掌握.

（2）合作交流，動手實驗.

學生小組實驗：每組提供2個驗電羽；感應起電機；導線若干.

學生動手進行電場線的演示，用1～2個驗電羽與感應起電機的放電桿接通，搖動電機，驗電羽上絲線會按場強方向排列，因而可以演示單個點電荷及2個等量異（同）種電荷的電場線分布.

設計意圖：物理學是以實驗為基礎的學科，學生動手實驗探究有助于培養學生觀察思考，掌握物理規律.這時，教師的指導要到位且不越位.

（3）歸納特征.

① 電場線的切線方向是該點的場強方向（即正電荷在該點受電場力的方向或獲得的加速度方向），電場線的疏密反映場強的大小.

② 電場是客觀存在的，但電場線是假想的，并不真實存在.

③ 電場線起始于正電荷或無窮遠，終止于負電荷或無窮遠，電場線不閉合.

④ 電場中的任意兩條電場線不相交也不會相切.（并作出解釋）

⑤電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯系.

設計意圖：這一部分知識是本節課的重點和難點，課堂上應多給一些時間讓學生進行探討.翻轉課堂秉持學生才是學習的主體的教學理念，教師應當作為學生學習的參與者促進者和指導者.

（4）鞏固拓展，能力延伸.

應用：研究大氣物理的科學家通過分析大氣中電場變化時的蛛絲馬跡，來預測氣候、地震等.

展示：計算機模擬動畫，展示兩個不等量點電荷電場線隨點電荷的帶電情況變化而變化.

圖3

思考：要使電場線與電荷的運動軌跡重合，要滿足哪些條件？

練習：一帶電粒子僅受電場力作用從電場中的A點運動到B點，軌跡如圖3中的虛線所示，則

（A）粒子帶正電.

（B）粒子加速度逐漸減小.

（C）粒子的速度不斷減小.

（D）A點的速度大于B點的速度.

帶負電的粒子在某電場中僅受電場力作用，能分別完成以下兩種運動：① 在電場線上運動，② 在等勢面上做勻速圓周運動.該電場可能由

（A）一個帶正電的點電荷形成.

（B）一個帶負電的點電荷形成.

（C）兩個分立的帶等量負電的點電荷形成.

（D）一帶負電的點電荷與帶正電的無限大平板形成.

設計意圖：翻轉課堂使得課堂時間得以重新分配，將以往課后的作業時間搬進了課堂——知識內化在課上.遇到不懂的問題，學生之間可以積極探討，教師也能及時給予學生個性化的指導.增強了課堂互動，學生成為了主動內化知識的自主學習者，真正做到了“以學生為中心”.

1 陳怡，趙呈領.基于翻轉課堂模式的教學設計及應用研究［J］.現代教育技術，2014（2）：49－54.

2 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究［J］.遠程教育雜志，2012（4）：46－51.

3 金陵.“翻轉課堂”翻轉了什么？［J］.中國信息技術教育，2012（9）：18.

4 Sams A.Bergmann J.Flip Your Students'Learning［J］.Educational Leadership，2013，（3）：16－20.

5 Bergmann J.Sams A.How to implement the flipped classroom［EB/OL］.http：//www.eschoolnews.com/2012/05/21/howto-implement-the-flipped－classroom/，2012－5－21.