慕課環境下提高物理實驗教學效果的策略研究

唐少賢

【摘要】? 本文以 “感應電流的方向”的教學為例，在慕課環境下采用任務驅動為核心的教學方法，通過網絡教學資源和教師制作微課的形式設計相關情境引發學生獨立思考，由學生獨立自主或者小組合作完成實驗方案，在觀察分析推理中形成思維模型、總結方法、論證規律，讓任務得到理想解決，落實高中物理核心素養中物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任的全面發展。

【關鍵詞】? 感應電流 慕課 任務驅動 實驗

【中圖分類號】? G633.7? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 【文獻標識碼】? A 【文章編號】? 1992-7711（2020）11-165-02

翻轉課堂是以學生的學習發生和問題解決作為傳統課堂的顛覆對比：傳統的課堂中，學生課上完成學習任務，課下解決學習中的問題。翻轉課堂剛好相反，學生課下自主學習，而課上解決課下學習中的問題。實現這翻轉的關鍵在于課下學生通過網絡教學資源和教師制作的微課進行自學，教師針對學生的提出的問題進一步調整教學方式，在課堂上組織學生進行有目的探究性學習。

高中物理課堂教學采用任務驅動為核心的教學方法，可分為四個階段，在任務設置與完成中培育學生學科核心素養。第一階段是自主學習的任務，通過教師的微課進行自學，引出物理問題;第二階段是實驗探究任務，利用平板進行數據處理，開展科學探究;第三階段是構建思維模型任務，形成科學思維;第四個階段是知識能力運用與反思任務。

下面以粵教版選修3-2第一章第三節“感應電流的方向”的實際教學為例，進行說明。

一、構建情境，引發學生的學習興趣與探究的愿望

（一）課前準備：準備課前自主學習任務清單，以及網絡教學資源和制作課前預習微課。

（二）教師行為：教師在教學平臺后臺統計分析課前練習的數據。

（三）設置任務：發布課前自主學習任務清單，讓學生在平臺上學習并完成相關練習。如下圖：

（四）學生完成教師設置的任務：學生在完成任務的過程中能夠體會到一個結論：感應電流的方向可以遵循一定的規律。

這一操作明確了本節課學習的目標，激發學生學習的興趣與參與的熱情，落實物理觀念這一核心素養，引導學生在實踐中運用物質觀、運動觀、相互作用觀來解決物理問題。

二、科學探究，體驗物理觀念建立的過程與方法

（一）實驗準備

①如圖1所示條形磁鐵、導線、電流表、螺線管（每個小組1套實驗器材）

②將全班同學分成4人一組，每組確定一個小組長，承擔任務的主持人。

（二）教師行為：教師根據平板的反饋信息，巡視、指導，答疑解惑。

（三）設置任務：

1.采用教師提供的實驗器材，分組設計實驗方案并交流完善。

2.按照實驗方案，繪制表格，記錄實驗現象。記錄數據：出現感應電流的磁場方向、通過螺線管的磁通量變化情況、感應電流的方向及其產生磁場的方向等。

3.分小組匯報，展示實驗數據，把各個小組所觀察到的實驗現象通過平板分享，進行比對，交流研討實驗過程中存在的疑問。

4.分析數據，討論交流：感應電流的磁場方向與原磁場的方向何時相同或相反？感應電流的方向是否存在規律？若存在規律請用自己的語言表述一下。

（四）學生完成教師設置的任務：學生從預測影響感應電流的方向的因素入手，分組設計實驗方案并交流完善，填寫表格，記錄實驗現象如表1，在展示對比、分析推理實驗數據中可以得到一個認識：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。同時，學生在數據分析中還可以得到楞次定律的一種表現形式，概括為“增‘反減‘同”。

這一操作是學生在任務驅動環境下經過提出問題，猜想與假設，設計實驗與制定計劃，進行試驗與收集數據，分析論證與評估，交流與合作等一系列探索過程。讓學生體驗物理觀念建立的過程與方法，領悟物理學的研究方法，經歷科學思維方法訓練，促進核心素養全面發展。

三、構造物理模型，發展學生的科學思維

（一）實驗準備：如圖2和圖3所示楞次定律演示器（閉合環和非閉合環）、條形磁鐵、彈性金屬環。

（二）教師行為：教師通過平板的即時反饋信息有針對性的引導和介入小組探討并適時啟發和解答。

（三）設置任務：根據教師提供的器材，設計實驗，嘗試著從不同的角度分析感應電流存在的規律：1.從磁通量的變化進行分析。2.從導體和磁體相對運動角度進行分析。3.從閉合回路的面積進行分析。

（四）學生完成教師設置的任務：在實驗中探究將條形磁鐵分別插入與拔出閉合環與非閉合環時產生的現象：學生將條形磁鐵插入非閉合環，此時環靜止不動;學生將條形磁鐵插入閉合環，此時橫桿發生轉動，閉合環會向后退;學生把條形磁鐵拔出閉合環，此時橫桿發生轉動，閉合環會向前進。學生經歷探究實驗將條形磁鐵插入和拔出彈性金屬環，此時觀察到的實驗現象：學生將條形磁鐵插入彈性金屬環，此時彈性金屬環會收縮;學生將條形磁鐵拔出金屬環，此時彈性金屬環會擴大。學生通過不同的角度思考分析楞次定律，在猜想，推理，實驗驗證中可以得到一個這樣的認識：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。“阻礙”的表現形式有三種：（1）阻礙原磁通量的變化（增反減同）;（2）阻礙導體與磁體的相對運動（來拒去留）;（3）通過改變閉合回路的面積來“反抗”磁場變化（增縮減擴）.

這一操作學生把教師分解的小任務逐一完成，學生能夠理解任務，可以更加直觀形象地理解對楞次定律的“增‘反減‘同，來‘拒去‘留，增‘縮減‘擴”的概括。能夠在具體實驗中發現問題、提出合理猜測與假設，構造適合的物理思維模型和設計實驗探究方案的能力。培養學生構建理想物理模型的意識和能力，在不同模型思維碰撞中培養合作與交流的意愿與能力，落實科學推理、科學論證、質疑創新的核心理念。

四、理論與實踐結合，發展學生的科學態度與責任

（一）課前準備：選取兩道經典例題。

（二）教師行為：教師鼓勵學生獨立思考、積極展示。根據學生完成的平板作業進行點評、總結和反饋并要求再次提交修改后的作業。

（三）設置任務：根據例題要求，獨立思考，通過平板分享在小組內進行交流和展示。例題如下：

1.如圖4所示，一鋁制導體圓環豎直固定在水平光滑桿ab上，當把條形磁鐵的N極向左插向圓環時，圓環中產生的感應電流的方向如何？如果把條形磁鐵從圓環中向右取出時，圓環中產生的感應電流的方向又如何？（從右往左看）如果圓環不固定，當把條形磁鐵的N極向左插向圓環時，圓環將怎樣運動呢？如果把條形磁鐵從圓環中向右取出時，圓環又將怎樣運動呢？

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

（四）學生完成教師設置的任務：學生自主答題，將自己的答題過程上傳平板，交流討論，對比質疑，推理分析中可以得到這樣一種能力：領會楞次定律解決實際問題的要素，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別與適用范圍。

這部分的操作幫助學生形成自己的解題思維模型，總結出使用楞次定律判斷感應電流的基本步驟并加以驗證。（如圖6所示），引導學生總結應用楞次定律與右手定則的方法與適用范圍。讓學生學以致用，用正確的物理觀念來解釋自然現象，認識科學的本質，激發學生學習和研究物理的好奇心和求知欲。同時，培養學生實事求是的精神，逐步發展和形成對科學本質和科學技術的正確態度和責任感。

著名教育學家葉圣陶先生提出：教學有法、教無定法，貴在得法。在慕課環境下當教師采用任務驅動為核心的教學方法，把學習任務進行分解，設置課前自主學習任務、科學探究任務、構建思維模型任務、運用與反思任務等要求學生完成任務，讓物理核心素養的培養“落地”，內化于心。因此，慕課環境下采用任務驅動的教學方法，不失為實驗課堂落實物理學科核心素養的行之有效的方法。

【注：本文系廣東教育學會教育科研規劃小課題“慕課環境下提高物理實驗教學效果的策略研究”成果（課題編號：GDXKT15957）】

[ 參? 考? 文? 獻 ]

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

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

[3]張海燕.基于翻轉課堂的物理科學探究教學設計的探討[J].中學物理教學參考，2014（8）：27-29