基于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的大學(xué)物理混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

[摘要]隨著信息化的發(fā)展，越來(lái)越多的老師開(kāi)始探索使用混合式教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量，混合式教學(xué)也日益成為老師們教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。本文以《大學(xué)物理》課程中的電場(chǎng)強(qiáng)度為例，分析了基于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，從任務(wù)、目標(biāo)、學(xué)情和教學(xué)實(shí)施進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)方案和預(yù)期的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]混合式教學(xué);電場(chǎng)強(qiáng)度;學(xué)習(xí)通

[中圖分類號(hào)] G434

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用是越來(lái)越廣，近年來(lái)出現(xiàn)的日益豐富的信息化教學(xué)手段及一系列的信息化教育平臺(tái)，使得大家對(duì)混合式教學(xué)的關(guān)注度越來(lái)越高，并逐步成為提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種手段。所謂的混合式教學(xué)即是將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)的一種“線上”+“線下”的教學(xué)，能夠有效地促進(jìn)師生之間的互動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。通過(guò)兩種教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，可以把學(xué)生的學(xué)習(xí)由淺到深地引向深度學(xué)習(xí)。本文以大學(xué)物理課程中的電場(chǎng)強(qiáng)度為例，探索基于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 學(xué)習(xí)任務(wù)分析

電場(chǎng)是學(xué)生學(xué)習(xí)電磁學(xué)首先接觸到的一個(gè)比較抽象的概念，同時(shí)它又是學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解電磁學(xué)規(guī)律的重要基礎(chǔ)，因此掌握電場(chǎng)的概念對(duì)于學(xué)生將來(lái)學(xué)習(xí)電磁學(xué)的其它內(nèi)容具有奠基的意義。從知識(shí)體系上來(lái)看，本章所有的問(wèn)題都將圍繞電場(chǎng)本身的性質(zhì)：力的性質(zhì)、能的性質(zhì)展開(kāi)，掌握電場(chǎng)的概念、理解電場(chǎng)強(qiáng)度的意義是學(xué)好《靜電場(chǎng)》這一章的關(guān)鍵。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)人才培養(yǎng)方案對(duì)課程的要求，將教學(xué)目標(biāo)分為知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)三類。（1）知識(shí)目標(biāo)：掌握電場(chǎng)的概念和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義;掌握點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度;掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理。（2）技能目標(biāo)：會(huì)根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式及電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理計(jì)算任一個(gè)點(diǎn)電荷和點(diǎn)電荷系所激發(fā)的空間中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度。（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)“場(chǎng)”這種特殊物質(zhì)性質(zhì)的理解，促進(jìn)形成科學(xué)的物質(zhì)觀;培養(yǎng)學(xué)生溫故而知新、循序漸進(jìn)的認(rèn)知態(tài)度;滲透物理科學(xué)方法教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

1.3 學(xué)情分析

在生活中，學(xué)生經(jīng)常聽(tīng)到關(guān)于電場(chǎng)、電磁波的信息，但是由于電場(chǎng)看不見(jiàn)又摸不著，學(xué)生對(duì)其基本原理并不是很清楚，但是學(xué)生有興趣去探索本節(jié)課的知識(shí)，這就為本節(jié)課的教學(xué)提供了良好的心理基礎(chǔ)。

通過(guò)前一節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了電荷量子化、電荷守恒定律、描述真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間相互作用的庫(kù)侖定律等知識(shí)，在這個(gè)基礎(chǔ)上學(xué)生要進(jìn)一步學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，其中靜電場(chǎng)屬于物質(zhì)場(chǎng)，看不見(jiàn)、摸不著，如何讓學(xué)生去理解這種無(wú)形的場(chǎng)以及如何去研究它需要在課前進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.4 任務(wù)分析

通過(guò)進(jìn)一步的研討將本節(jié)課的任務(wù)定為如下：（1）教學(xué)內(nèi)容。主要是靜電場(chǎng)、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理、任一點(diǎn)電荷系周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）重難點(diǎn)。重點(diǎn)是電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式;難點(diǎn)是對(duì)電場(chǎng)的理解，及點(diǎn)電荷系電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算。

1.5 方案設(shè)計(jì)

貫徹以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，運(yùn)用學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行課前教學(xué)準(zhǔn)備、課中多渠道互動(dòng)、課后復(fù)習(xí)鞏固提升，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，進(jìn)行“線上”+“線下”的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

2 教學(xué)實(shí)施

2.1 課前準(zhǔn)備階段

在網(wǎng)絡(luò)上搜集線上教學(xué)資源，將預(yù)習(xí)內(nèi)容一一靜電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度這兩個(gè)概念推送至學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)在課前實(shí)施自主預(yù)習(xí)，并完成在線測(cè)試，通過(guò)平臺(tái)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)可以掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)有個(gè)客觀的評(píng)價(jià)，并根據(jù)預(yù)習(xí)情況，適時(shí)調(diào)整教學(xué)重難點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，重組教學(xué)方案。

2.2 課中教學(xué)階段

2.2.1 課前檢測(cè)

【學(xué)習(xí)通主題討論1】電荷的性質(zhì)表現(xiàn)為同性相斥，異性相吸，那么電荷與電荷之間是靠什么相互作用的呢？引發(fā)同學(xué)們思考和討論。

【講解】給學(xué)生講解生活中的相互作用形式可以分為兩類，一類是需要直接接觸才可以發(fā)生的，如推門(mén)、打籃球、踢足球等，稱為接觸力;另一類是不需要接觸就可以發(fā)生的，如萬(wàn)有引力、磁力、電荷之間的力等，稱為非接觸力，那么非接觸力是怎么傳遞的呢？在講述靜電場(chǎng)之前穿插物理學(xué)史上對(duì)非接觸力傳遞的兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為這種力不需要任何媒介，也不需要時(shí)間，就能夠由一個(gè)物體立即作用到相隔一定距離的另一個(gè)物體上，這種觀點(diǎn)叫做超距作用觀點(diǎn);另一種觀點(diǎn)認(rèn)為這類力是近距作用的，電力和磁力是通過(guò)一種充滿在空間的彈性媒介一一“以太”來(lái)傳遞的。電荷與電荷之間的相互作用歷史上也有兩種觀點(diǎn)，安培認(rèn)為電荷間的相互作用就是一種超距作用，可以跨越空間，直接發(fā)生;法拉第認(rèn)為電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，并有媒介。近代物理學(xué)的發(fā)展證明，“超距作用”的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，電力和磁力的傳遞雖然速度很快（約3×10⁸m/s），但并非不需要時(shí)間;而歷史上持“近距作用”觀點(diǎn)的人所假定的那種“彈性以太”也是不存在的，實(shí)際上電力和磁力的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行的。

【學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂練習(xí)1】下列說(shuō)法中正確的是：

A.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場(chǎng)。

B.電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺(jué)而客觀存在的東西。

C.電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)而產(chǎn)生的，電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用。

2.2. 2知識(shí)點(diǎn)講授一：電場(chǎng)強(qiáng)度

【學(xué)習(xí)通主題討論2】對(duì)于像電場(chǎng)這樣，看不見(jiàn)，摸不到，但又是客觀存在的物質(zhì)，我們應(yīng)如何去研究它，引發(fā)同學(xué)們的討論。

引導(dǎo)學(xué)生利用根據(jù)靜電場(chǎng)表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)對(duì)處于其中的電荷有力的作用和當(dāng)電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力要對(duì)該電荷做功這兩方面分別用電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)這兩個(gè)概念去研究，進(jìn)而引出電場(chǎng)強(qiáng)度。

【學(xué)習(xí)通主題討論3】既然電場(chǎng)對(duì)處在其中的電荷具有力的作用，我們?cè)谘芯繒r(shí)就需要放入一個(gè)電荷，對(duì)這個(gè)電荷有要求嗎，任意一個(gè)電荷都可以嗎，和哪些因素有關(guān)呢？

引發(fā)學(xué)生對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷的討論，得出該電荷必須具備的條件是：電荷的電量要足夠小，不能影響對(duì)原有電荷電場(chǎng)的研究，此外，電荷的體積也小，便于研究電場(chǎng)中各點(diǎn)的情況，從而讓同學(xué)們理解試驗(yàn)電荷這一理想化模型的相關(guān)概念。

教室多媒體端播放關(guān)于試驗(yàn)電荷在靜止電荷+Q靜電場(chǎng)中的受力情況的實(shí)驗(yàn)視頻，通過(guò)對(duì)視頻的觀看引導(dǎo)學(xué)生得出直觀的感受，在電場(chǎng)中的不同位置，試驗(yàn)電荷的受力不同。但就場(chǎng)中的某一點(diǎn)而言，試驗(yàn)電荷在該處所受的力F只與q0的大小有關(guān)，且F與qo的比值是一個(gè)不變的矢量，用符號(hào)E表示，稱為電場(chǎng)強(qiáng)度。

概念：電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度E等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力;

大小：?jiǎn)挝浑姾稍谠撎幩茈妶?chǎng)力的大小

強(qiáng)調(diào)：電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的物理量，跟電場(chǎng)中是否有試驗(yàn)電荷、試驗(yàn)電荷的電量及實(shí)驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力均無(wú)關(guān)。

【學(xué)習(xí)通主題討論4】根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，E是一個(gè)矢量，其方向應(yīng)該如何確定？電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向一致，若放入電場(chǎng)中的是

負(fù)電荷，則應(yīng)和負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相反。

2.2.3 知識(shí)點(diǎn)講授二：點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度

【學(xué)習(xí)通主題討論5】復(fù)習(xí)前面知識(shí)點(diǎn)庫(kù)侖定律，并將其電場(chǎng)強(qiáng)度的公式結(jié)合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出真空中點(diǎn)電荷Q周圍電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度公式：

方向：若點(diǎn)電荷為正電荷，則E的方向與er方向相同;若若點(diǎn)電荷為負(fù)電荷，則E的方向與er方向相反，其決定因素由場(chǎng)源電荷電性決定，即正電荷的場(chǎng)強(qiáng)方向是從電荷指向外面，負(fù)電荷的場(chǎng)強(qiáng)方向從外面指向電荷。

特點(diǎn)：真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)是非均勻場(chǎng)，但是具有球?qū)ΨQ性。

【學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂練習(xí)2】判斷：根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與試驗(yàn)電荷所受到的力成正比，跟實(shí)驗(yàn)電荷的電量成反比，對(duì)不對(duì)？這是錯(cuò)誤的，因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的大小與試驗(yàn)電荷是沒(méi)有關(guān)系的，只跟電場(chǎng)本身有關(guān)。

【學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂練習(xí)3】判斷：根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式，E與Q成正比，和r2成反比，對(duì)不對(duì)？這是正確的，因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度是由Q和，2決定的。

【學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂練習(xí)4】選擇一：對(duì)于電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是：

A.若放在該點(diǎn)的電荷的電量減半，則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半。

B.若該點(diǎn)沒(méi)有檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零。

C.若該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大，則統(tǒng)一電荷在點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大。

D.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的電荷的受力方向。

選擇二：下列說(shuō)法中正確的是

A.電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì)，因此場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與試驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比。

B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于F/q。，但與試驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無(wú)關(guān);

C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向即實(shí)驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向。

D.公式E= F/q0和E=kQ/r2對(duì)于任何靜電場(chǎng)都是適用的。

選擇三：在電場(chǎng)中某一點(diǎn)，當(dāng)放人正電荷時(shí)所受的電場(chǎng)力向右，當(dāng)放人負(fù)電荷時(shí)所受到的電場(chǎng)力向左，下列說(shuō)法中正確的是：

A.當(dāng)放入正電荷時(shí)，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向右，當(dāng)放人負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向左。

B.只有在該點(diǎn)放入電荷時(shí)，該點(diǎn)才有場(chǎng)強(qiáng)。

C.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定向右。

D.以上說(shuō)法均不正確。

2.3 課后鞏固提高階段

有針對(duì)性的布置課后作業(yè)，不僅可以有效地檢測(cè)學(xué)生的掌握情況，還有助于幫助老師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)分析來(lái)看能夠提供更精準(zhǔn)的答疑，不斷提升教學(xué)效果。在作業(yè)批改中還可以進(jìn)行同學(xué)們之間的互評(píng)，通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)可以讓同學(xué)對(duì)易錯(cuò)的地方有更深的認(rèn)識(shí)，不斷提升學(xué)習(xí)的效果。

作業(yè)：電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別與聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié);閱讀關(guān)于法拉第的事跡;觀看大衛(wèi)科波菲爾穿越長(zhǎng)城的魔術(shù)，并查找資料，解釋原因。

3 教學(xué)總結(jié)

3.1 預(yù)期教學(xué)效果

能夠體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)。實(shí)施混合式教學(xué)，老師是導(dǎo)演，是知識(shí)的引導(dǎo)者和策劃者，學(xué)生是演員，是學(xué)習(xí)的參與者與實(shí)施者，突出學(xué)生的主體地位。

逐步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。通過(guò)持續(xù)的實(shí)施線上線下混合式教學(xué)，能夠不斷提高學(xué)生自我約束，自我學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也為學(xué)生查找相關(guān)資源預(yù)留了作業(yè)，間接地提高了學(xué)生網(wǎng)上查詢資料的能力。

不斷提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在授課的過(guò)程中，注重學(xué)生的練習(xí)，通過(guò)隨堂測(cè)驗(yàn)和隨堂練習(xí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。通過(guò)提出問(wèn)題、主題討論，逐步提高學(xué)生溝通協(xié)作的能力及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

3.2 教學(xué)反思

豐富的線上教學(xué)資源是實(shí)施混合式教學(xué)的前提，老師必須從大量的資源中選取適合自己本校學(xué)生的實(shí)際情況，供同學(xué)們學(xué)習(xí)。同時(shí)結(jié)合本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)選取對(duì)應(yīng)的知識(shí)拓展資源，拓寬學(xué)生的眼界和思維。

若要使混合式教學(xué)開(kāi)展順利有效，必須做好課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備什么樣的知識(shí)點(diǎn)在課堂中實(shí)施哪些活動(dòng)才能有助于學(xué)生鞏固、檢驗(yàn)和消化知識(shí)也是老師必須考慮全面。

[參考文獻(xiàn)]

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[作者簡(jiǎn)介]解振平（1983-），女，碩士研究生，講師，工程師，研究方向：教育教學(xué)。