基于超星學習通平臺的大學物理混合式教學設計

[摘要]隨著信息化的發展，越來越多的老師開始探索使用混合式教學提高教學質量，混合式教學也日益成為老師們教學改革的一個重要方向。本文以《大學物理》課程中的電場強度為例，分析了基于超星學習通平臺的混合式教學設計，從任務、目標、學情和教學實施進行了設計，給出了設計方案和預期的教學效果。

[關鍵詞]混合式教學;電場強度;學習通

[中圖分類號] G434

[文獻標識碼]A

隨著信息化技術的發展，互聯網在教育中的應用是越來越廣，近年來出現的日益豐富的信息化教學手段及一系列的信息化教育平臺，使得大家對混合式教學的關注度越來越高，并逐步成為提高教學質量、提升學生學習效果的一種手段。所謂的混合式教學即是將網絡教學和傳統教學的優勢結合起來的一種“線上”+“線下”的教學，能夠有效地促進師生之間的互動，增強學生學習的主動性、積極性和創造性。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以把學生的學習由淺到深地引向深度學習。本文以大學物理課程中的電場強度為例，探索基于超星學習通平臺的混合式教學設計。

1 教學設計

1.1 學習任務分析

電場是學生學習電磁學首先接觸到的一個比較抽象的概念，同時它又是學生深入學習和理解電磁學規律的重要基礎，因此掌握電場的概念對于學生將來學習電磁學的其它內容具有奠基的意義。從知識體系上來看，本章所有的問題都將圍繞電場本身的性質：力的性質、能的性質展開，掌握電場的概念、理解電場強度的意義是學好《靜電場》這一章的關鍵。

1.2 教學目標

依據人才培養方案對課程的要求，將教學目標分為知識目標、技能目標和素質目標三類。（1）知識目標：掌握電場的概念和電場強度的定義;掌握點電荷的電場強度;掌握電場強度的疊加原理。（2）技能目標：會根據場強的定義式及電場強度的疊加原理計算任一個點電荷和點電荷系所激發的空間中某點處的電場強度。（3）素質目標：通過對“場”這種特殊物質性質的理解，促進形成科學的物質觀;培養學生溫故而知新、循序漸進的認知態度;滲透物理科學方法教育，培養學生的科學態度和科學精神。

1.3 學情分析

在生活中，學生經常聽到關于電場、電磁波的信息，但是由于電場看不見又摸不著，學生對其基本原理并不是很清楚，但是學生有興趣去探索本節課的知識，這就為本節課的教學提供了良好的心理基礎。

通過前一節的學習，學生已經具備了電荷量子化、電荷守恒定律、描述真空中兩個靜止的點電荷之間相互作用的庫侖定律等知識，在這個基礎上學生要進一步學習靜電場、電場強度的相關知識點，其中靜電場屬于物質場，看不見、摸不著，如何讓學生去理解這種無形的場以及如何去研究它需要在課前進行設計。

1.4 任務分析

通過進一步的研討將本節課的任務定為如下：（1）教學內容。主要是靜電場、點電荷的電場強度、電場強度疊加原理、任一點電荷系周圍的電場強度。（2）重難點。重點是電場強度的概念及其定義式;難點是對電場的理解，及點電荷系電場強度的計算。

1.5 方案設計

貫徹以學生為中心的教學理念，運用學習通教學平臺，進行課前教學準備、課中多渠道互動、課后復習鞏固提升，綜合運用多種教學方法，進行“線上”+“線下”的混合式教學設計。

2 教學實施

2.1 課前準備階段

在網絡上搜集線上教學資源，將預習內容一一靜電場和電場強度這兩個概念推送至學習平臺，讓學生領取任務在課前實施自主預習，并完成在線測試，通過平臺導出的數據可以掌握學生的預習情況，對學生的預習有個客觀的評價，并根據預習情況，適時調整教學重難點，優化教學內容，重組教學方案。

2.2 課中教學階段

2.2.1 課前檢測

【學習通主題討論1】電荷的性質表現為同性相斥，異性相吸，那么電荷與電荷之間是靠什么相互作用的呢？引發同學們思考和討論。

【講解】給學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生的，如推門、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生的，如萬有引力、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？在講述靜電場之前穿插物理學史上對非接觸力傳遞的兩種觀點，一種觀點認為這種力不需要任何媒介，也不需要時間，就能夠由一個物體立即作用到相隔一定距離的另一個物體上，這種觀點叫做超距作用觀點;另一種觀點認為這類力是近距作用的，電力和磁力是通過一種充滿在空間的彈性媒介一一“以太”來傳遞的。電荷與電荷之間的相互作用歷史上也有兩種觀點，安培認為電荷間的相互作用就是一種超距作用，可以跨越空間，直接發生;法拉第認為電荷間的相互作用是通過電場發生的，并有媒介。近代物理學的發展證明，“超距作用”的觀點是錯誤的，電力和磁力的傳遞雖然速度很快（約3×10⁸m/s），但并非不需要時間;而歷史上持“近距作用”觀點的人所假定的那種“彈性以太”也是不存在的，實際上電力和磁力的相互作用是通過電場和磁場進行的。

【學習通發布隨堂練習1】下列說法中正確的是：

A.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場。

B.電場是一種物質，它與其他物質一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西。

C.電荷間的相互作用是通過電場而產生的，電場最基本的性質是對處在它里面的電荷有力的作用。

2.2. 2知識點講授一：電場強度

【學習通主題討論2】對于像電場這樣，看不見，摸不到，但又是客觀存在的物質，我們應如何去研究它，引發同學們的討論。

引導學生利用根據靜電場表現出來的性質對處于其中的電荷有力的作用和當電荷在電場中運動時電場力要對該電荷做功這兩方面分別用電場強度和電勢這兩個概念去研究，進而引出電場強度。

【學習通主題討論3】既然電場對處在其中的電荷具有力的作用，我們在研究時就需要放入一個電荷，對這個電荷有要求嗎，任意一個電荷都可以嗎，和哪些因素有關呢？

引發學生對放入電場中的電荷的討論，得出該電荷必須具備的條件是：電荷的電量要足夠小，不能影響對原有電荷電場的研究，此外，電荷的體積也小，便于研究電場中各點的情況，從而讓同學們理解試驗電荷這一理想化模型的相關概念。

教室多媒體端播放關于試驗電荷在靜止電荷+Q靜電場中的受力情況的實驗視頻，通過對視頻的觀看引導學生得出直觀的感受，在電場中的不同位置，試驗電荷的受力不同。但就場中的某一點而言，試驗電荷在該處所受的力F只與q0的大小有關，且F與qo的比值是一個不變的矢量，用符號E表示，稱為電場強度。

概念：電場中某點處的電場強度E等于位于該點處的單位試驗電荷所受的電場力;

大小：單位電荷在該處所受電場力的大小

強調：電場強度是由電場本身決定的物理量，跟電場中是否有試驗電荷、試驗電荷的電量及實驗電荷受到的電場力均無關。

【學習通主題討論4】根據電場強度的定義式，E是一個矢量，其方向應該如何確定？電場中某點電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方向一致，若放入電場中的是

負電荷，則應和負電荷在該點所受的靜電力的方向相反。

2.2.3 知識點講授二：點電荷的電場強度

【學習通主題討論5】復習前面知識點庫侖定律，并將其電場強度的公式結合起來，引導學生推導出真空中點電荷Q周圍電場的電場強度公式：

方向：若點電荷為正電荷，則E的方向與er方向相同;若若點電荷為負電荷，則E的方向與er方向相反，其決定因素由場源電荷電性決定，即正電荷的場強方向是從電荷指向外面，負電荷的場強方向從外面指向電荷。

特點：真空中點電荷的電場是非均勻場，但是具有球對稱性。

【學習通發布隨堂練習2】判斷：根據電場強度的定義式，電場強度的大小與試驗電荷所受到的力成正比，跟實驗電荷的電量成反比，對不對？這是錯誤的，因為電場強度的大小與試驗電荷是沒有關系的，只跟電場本身有關。

【學習通發布隨堂練習3】判斷：根據點電荷電場強度的表達式，E與Q成正比，和r2成反比，對不對？這是正確的，因為電場強度是由Q和，2決定的。

【學習通發布隨堂練習4】選擇一：對于電場中的某一點，下列說法中正確的是：

A.若放在該點的電荷的電量減半，則該點的場強減半。

B.若該點沒有檢驗電荷，則該點場強為零。

C.若該點的場強越大，則統一電荷在點受到的電場力越大。

D.該點的場強方向為放在該點的電荷的受力方向。

選擇二：下列說法中正確的是

A.電場強度反映了電場的力的性質，因此場中某點的場強與試驗電荷在該點所受的電場力成正比。

B.電場中某點的場強等于F/q。，但與試驗電荷的受力大小及帶電量無關;

C.電場中某點的場強方向即實驗電荷在該點的受力方向。

D.公式E= F/q0和E=kQ/r2對于任何靜電場都是適用的。

選擇三：在電場中某一點，當放人正電荷時所受的電場力向右，當放人負電荷時所受到的電場力向左，下列說法中正確的是：

A.當放入正電荷時，該點的場強向右，當放人負電荷時，該點的場強向左。

B.只有在該點放入電荷時，該點才有場強。

C.該點的場強方向一定向右。

D.以上說法均不正確。

2.3 課后鞏固提高階段

有針對性的布置課后作業，不僅可以有效地檢測學生的掌握情況，還有助于幫助老師掌握學生學習狀態提供第一手數據，從數據分析來看能夠提供更精準的答疑，不斷提升教學效果。在作業批改中還可以進行同學們之間的互評，通過這個環節可以讓同學對易錯的地方有更深的認識，不斷提升學習的效果。

作業：電場力與電場強度的區別與聯系，引導學生進行總結;閱讀關于法拉第的事跡;觀看大衛科波菲爾穿越長城的魔術，并查找資料，解釋原因。

3 教學總結

3.1 預期教學效果

能夠體現以學生為中心的教與學。實施混合式教學，老師是導演，是知識的引導者和策劃者，學生是演員，是學習的參與者與實施者，突出學生的主體地位。

逐步培養學生自主學習的能力。通過持續的實施線上線下混合式教學，能夠不斷提高學生自我約束，自我學習的能力，同時也為學生查找相關資源預留了作業，間接地提高了學生網上查詢資料的能力。

不斷提高學生解決問題的能力。在授課的過程中，注重學生的練習，通過隨堂測驗和隨堂練習，提高學生對知識的理解，促進學生的深度學習。通過提出問題、主題討論，逐步提高學生溝通協作的能力及分析問題和解決問題的能力，為學生后續的學習打下了良好的基礎。

3.2 教學反思

豐富的線上教學資源是實施混合式教學的前提，老師必須從大量的資源中選取適合自己本校學生的實際情況，供同學們學習。同時結合本節課的知識點選取對應的知識拓展資源，拓寬學生的眼界和思維。

若要使混合式教學開展順利有效，必須做好課堂教學設計，準備什么樣的知識點在課堂中實施哪些活動才能有助于學生鞏固、檢驗和消化知識也是老師必須考慮全面。

[參考文獻]

[1]施華，鄧海鷹，雷紅梅.基于超星學習通的混合式學習模式探索一一以高職電路基礎課程為例[J].廣西教育，2017 （23）.

[2]白文倩，李文昊，陳蓓蕾，基于資源的混合式學習的教學設計研究[J].現代教育技術，2014 （04）.

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