基于互聯網資源平臺的物理習題教學探析

[摘要]隨著信息通信技術的高速發展，學生獲得知識的途徑多樣化，教師的教學模式和教學方法也發生了很大的變化。在物理習題教學過程中，教師以“互聯網+”資源網站為平臺，通過課前教學準備、學生在線預習、課堂互動探究、課后在線交流提升、在線檢測評價等實施環節，為學生提供更多自主學習的環境，使學習變得更加豐富多彩，教學效果更加切實高效。

[關鍵詞]互聯網+；物理習題；教學模式；板塊模型

一、引言

“互聯網+物理習題”可定義為：在大數據、云計算、移動互聯等技術優勢的基礎上，對現有物理習題教學模式的創新與改革，使“互聯網+”模式下的人機交互、人工智能等教育形式在物理習題教學中成為可能，使學生自主學習物理的主動性及學習效率、學習有效性得到極大提高。網絡環境下，課前預習、設問答疑、互動探究、課后測試、自動閱卷、數據分析、提問互動等，這一切都可以在線上進行，實現線上學習與線下課堂教學的有效融合、互為補充。學生學習行為和學習效果的統計信息，被即時錄入互聯網資源平臺并反饋給教師和學生。這一教學模式把學生自主式學習、教師引導式教學及后續學習評價很好地統一在一起，讓學生學習的過程性評價得以落實。下面，筆者以中學物理“板塊模型問題”為例，簡要分享“互聯網+物理習題”的教學模式構建及教學評價過程。

二、板塊模型知識解讀與教學策略

板塊模型是指木板與滑塊組成相互作用的系統。本節課作為中學力學綜合問題的拓展應用而編排，涉及受力和運動分析、功能關系分析，以及動力學、運動學、動能定理、能量守恒定律等重要內容的綜合應用，是考查學生基礎知識和綜合能力的一大高考熱點。本節課的教學嘗試以互聯網平臺為依托，線上、線下逐次引導學生構建板塊問題中常見的物理模型，幫助學生比較全面地掌握此類問題可能的命題方向和解題策略，促進學生在“板塊模型問題”這節課的學習上取得進階發展。

三、“線上預習，線下生成”的物理習題教學模式

（一）課前教學準備

教師根據教學目標提出在線學習任務和創建輔助資源庫。學習任務以文字、圖表等形式呈現，包括學習內容、預習目標、問題集錦和預習測試等，方便學生自主學習：資源庫以微課視頻為中心，輔以課件、教案、課程相關素材、優質教學網站等。微視頻的制作根據課程的知識特點和技能要求分為4個單元模塊：板塊模型詮釋：隔離法與整體法在板塊模型中的應用：板塊模型的動力學問題：板塊模型的功能關系問題。每個視頻錄制的時間控制在10分鐘左右，便于學生觀看學習，自行調整學習進度。預習測試以考查學生對概念的理解、解題方法的運用、解題策略的實施為主要目標。教師創建課程專用聊天室和留言板供學生在線學習時留言提問、交流反饋、主題研討等。

（二）學生在線預習

學生按照教師布置的課程學習要求登錄互聯網資源平臺進行自主學習（如圖1、圖2），建立本節課程的知識體系，瀏覽本節課的學習內容和學習目標，觀看教師資源平臺發布的微課視頻及資源庫中的課件、教案及相關素材等，形成對學習內容的元認知，構建知識體系。

1.板塊模型的界定

木板（有一定長度的物體）與滑塊（可看成質點的物體）組成相互作用的系統，稱為板塊模型。

2.涉及動力學關系問題的考查

（1）隔離法與整體法的應用。疊放在一起的滑塊與板，可以在外力作用下以共同的加速度運動，也可以以不同的加速度運動，無論哪種運動，受力分析和運動過程分析都是解題的關鍵。如果物體之間沒有相對運動，可以用“整體法”求出它們一起運動的加速度；如果物體之間發生了相對滑動，則可采用“隔離法”求出每個物體運動的加速度。

（2）在相對運動的過程中，相互作用的物體之間位移、速度、加速度、時間一定存在關聯，故尋找兩物體的位移關系、時間關系和速度關系是解決模型問題的關鍵：求時間通常會用到牛頓第二定律加運動學公式，求位移既可用牛頓第二定律加運動學公式，也可用動能定理。

3.涉及動量與能量、功能關系問題的考查

在滑塊與板因相對運動而發生相互作用組成的系統中，滑動摩擦力為內力，若系統所受的合外力為零，系統動量守恒。兩物體組成的系統能量守恒，滑動摩擦力對系統做功使得系統減少的機械能轉化為內能。由于摩擦力對系統做的功在數值上等于滑動摩擦力與相對路程的乘積，其絕對值等于系統機械能的減少量，即Q=fs相=|△E|。我們可以用動量守恒定律和系統功能關系聯立方程求解，厘清動量守恒的條件和功能關系是正確解答此類題的關鍵。

學生結束自主學習課程任務后，需登錄資源平臺完成教師布置的預習作業和預習板塊的自主檢測卷，反饋學習效果。學生進入聊天室（如圖3）與教師、同學進行互動，交流觀看微課視頻的心得，分享完成作業及檢測卷時遇到的問題，解決疑惑，提高學習效率。資源平臺的后臺管理評測系統對學生在交流互動中提出的問題進行采集、整理并反饋給任課教師：對學生提交的作業和檢測試題答案進行批改并對結果進行分析統計，將數據信息反饋給教師和學生。學生可以通過系統的數據和評測結果了解自己對課程掌握的程度。同時，教師可以實時了解學生對該知識點掌握的所有信息，為課堂教學的展開打好基礎。

（三）課堂互動探究

在課堂教學過程中，教師可利用知識整理拓展、題型典例應用探究、課堂互動交流等教學實施策略，使學生對板塊模型內容認識得到整體提升。

1.板塊模型的知識拓展分析

教師在此教學環節可根據學生自主預習過程反饋的情況進行細化整理，對概念進行再挖掘，加深學生對連接體模型的認識程度。

（1）研究板塊模型往往涉及物體的動態分析：利用牛頓第二定律分析加速度的變化：利用加速度和速度的方向判斷速度的變化。當兩物體具有相同的速度時相對靜止：兩個相互作用的物體在速度相同但加速度不相同時，兩者之間同樣有位置的變化，發生相對運動。

（2）滑塊與板之間發生相互作用，會涉及兩物體之間的摩擦力分析。若兩物體之間發生相對運動，則為滑動摩擦力：若相對靜止，則為靜摩擦力。

（3）在計算摩擦力做功時，若取單個物體研究，摩擦力可能做正功，也可能做負功，公式中的位移為物體相對地面運動的位移：若取系統研究，靜摩擦力對系統不做功，滑動摩擦力對系統做負功，公式Wf=-fS相，S相為滑塊相對板運動的路程，摩擦力對系統做的功等于系統產生的內能，即Q=fs相。

2.題型典例應用探究

教師通過幾個典型板塊模型例題的分析，引導學生加深對模型解題策略的理解，實現學生對模型認識的進階發展。

例：如圖4所示，足夠長的圓柱形管底端固定一彈射器，彈射器上有一圓柱形滑塊，圓柱管和彈射器的總質量為2m，滑塊的質量為m，滑塊與管內壁問的滑動摩擦力f=3mg。在恒定外力F=9mg的作用下，圓柱管和滑塊以同一加速度豎直向上做勻加速直線運動。某時刻彈射器突然開啟，將滑塊向上以相對地面2v的速度彈離圓柱管的底端，同時圓柱管也仍以速度v向上運動。忽略彈射過程中彈片的位置變化，忽略空氣影響，重力加速度為g，求：

（1）彈射后，滑塊相對管上升的最大距離是多少？

（2）從滑塊被彈開到它第二次獲得相對地面速度大小為2v的過程中，產生的總熱量Q為多少？

題源分析：圓柱管與滑塊發生相對運動，共速時滑塊相對管上升的距離最大，故涉及動力學關系的考查，可利用速度關系求得兩物體運動至共速時所需的時間和最終一起運動的速度，利用位移和時間關系求得兩物體運動的位移及相對位移。系統產生的熱量涉及功能關系問題的考查，共速后需判斷滑塊與圓柱管在后階段的運動情況，利用Q=fs相求熱量。

3.課堂互動交流

在課堂互動交流環節，教師可將學生在聊天室或留言板所涉及的問題進行歸類匯總，整理出幾個典型主題，以問題為中心組織課堂討論，根據問題設置的難易程度組織開展自主探究或小組協作學習，促進學生對知識的深層次理解。在這個過程中，教師進行個性化的指導或集體講解，聆聽并記錄學生學習的問題，觀察學生的總體表現，判斷教學目標是否實現，最后再總結陳述，從而實現學生知識體系的自主建構和學科素養的自主提升。

（四）課后在線交流提升

學生在規定時間內登錄互聯網平臺的互動交流板塊，對課堂學習的內容進行進一步的交流討論，發表對板塊模型的個人看法及疑問，上傳自己收集到的、較好的資源至平臺與同學們分享，對本節課進行反思和總結，通過師生、生生間的在線交流，獲得多元化的信息反饋。最后教師提出本節課后期學習建議或拓展任務，學生定期開展深入探究，以實現板塊模型知識與技能的鞏固和拓展。