物理智慧課堂課前自主學習任務的設計與優化

摘要：運用信息技術科學設置課前任務是高效開展智慧課堂教學的關鍵。針對物理學科的課程目標和智慧課堂的特點，將課前任務分為基礎知識類、實驗探索類和知識拓展類，并從引領性、基礎性、開放性、層次性、針對性和安全性六個方面優化課前自主學習任務設計，有助于提高智慧課堂教學成效。

關鍵詞：智慧課堂;課前自主學習任務;物理教學

當今，信息技術與課堂教學深度融合，線上線下混合式智慧課堂的出現使精準化教學與個性化學習成為可能^[1]。學生應用智能終端進行前置學習，將學習成果上傳到網絡平臺。教師可以在課前知道學生的學習成果和困惑，針對性進行教學設計^[2]。以往由于認識不足或缺少平臺，課前學習常被忽略，有了智慧場景的支持，課前學習成為課程和教學不可或缺的部分。課前如果教師不指導學生進行設計和規劃，完全由學生自主完成，則學習是低效的。筆者從教學的基本任務出發，結合實踐，剖析如何選取恰當的課前自主學習任務，更好地滿足學生學習需求。

一、課前自主學習任務選擇的出發點

中學階段，物理是必修課程。學生通過學習物理，逐步建構科學觀念，形成科學思維，提升探究能力，在此過程中，產生關于科學的個體體驗、情感和態度。在進入正式的物理學習之前，學生的頭腦中有著各種與科學觀念相關的認識和想法。如果學生不經歷對原有觀點進行反思和批判的過程，科學的概念很難為學生理解和接受，更遑論靈活運用。學生要學好物理，首先需要經歷獨立的思考和任務解決的過程，通過理解、解釋相關現象或解決問題，探究方法策略，形成對科學問題的觀點、看法。這樣，在面對教師和同伴的時候，學生才能清晰地對比他人與自己的觀點，進行科學評價。反思對于物理學習是不可或缺的，而不是學生正式學習的附屬物。教師不能只從教學資源的角度對待學生的課前學習任務，而應該站在提升學生學科核心素養的高度，從課程開發與實施的角度來思考。

在傳統課堂環境下用傳統方式教學，師生溝通受到很大局限。通常，教師滿堂灌是因為對學生情況不了解。在智慧課堂環境下，師生借助智能終端，可以充分溝通和有效交流。應用智能終端既可以讓教師向學生推送恰當的任務，又可以讓學生向教師或與同伴反饋結果。教師通過了解和識別學生在此過程中的各種觀點、看法、知識及情感的準備等，對合理的部分進行利用，激發學生動機，縮小學生認知與科學觀念的差距;對于不合理的部分，也要通過恰當的方式進行糾正，幫助學生順利地進入科學體系。這樣，學生的反饋也成為課程資源的一部分，為教師精準備課提供了條件。

因此，如何讓學生通過自主完成課前任務，以充分展示或暴露關于學科的觀點、看法，為其開展新的學習活動奠定基礎，并且讓教師及時有效地掌控，這是布置課前自主學習任務的出發點。

二、課前自主學習任務的內容

根據物理課的特點，課前任務的內容分為三類：基礎知識類、實驗探索類和知識拓展類。

（一）基礎知識類

學生完成基礎知識類任務，可以達到溫故和知新兩個目標，也就是復習、鞏固已學知識，為新知識的學習打好基礎，或者通過學習，簡單了解新的知識。這類知識選擇的范圍來自兩個部分：一是復習與當前課程相關的已有的知識，通過完成這些任務，鞏固前面所學的相關知識，在知識和技能方面為下一步的學習打好基礎。例如，在學習“電路”之前，分析水流可以循環的原因，為新課的教學掃清障礙。二是來自于對新知識的解釋，內容是學生通過閱讀文本或觀看視頻較易理解的。例如，在學習“折射”時，教師讓學生閱讀課本，學習視頻或照片、示意圖等，清晰地知道折射是光從一種介質進入到另一種介質產生的現象。

這類任務呈現的形式比較簡單，可以是對物理概念、原理、實驗、現象等的復述或利用這些知識說明（解決）簡單的問題，讓學生填空、選擇（即使是簡答或計算，也可以以這兩類題目的形式呈現）。除了常規的填空，教師應關注概念圖的應用，引導學生復習或預習，通過繪概念圖弄清楚新舊知識間的聯系。

教師在布置基礎知識類學習任務時，一定要注意，任務單上給出的問題是學生可以完全理解的。例如，教學“杠桿的五要素中的力臂”時，有教師布置了這樣的任務：“力臂是_______到________的距離”。雖然學生可以對著課本填空，但是這個概念對學生仍然是陌生的，不清晰引入這個概念的必要性，也不明白真正含義，像這樣出題就不合適。

學生完成這類任務的成果比較確定，他們可以通過智慧課堂及互動平臺，提交答案。教師利用智能批閱功能，可以即時了解學生答題的正誤情況及比例，了解學生對于新的學習的準備狀況。

（二）實驗探索類

物理學是人們構建起來的對自然現象的解釋體系，而某個結論則是這個體系中的一個點。如果學生孤立地學習知識點，是難以構建起清晰的物理圖像和知識結構的。物理課程標準特別強調科學探究的重要性，指出科學探究既是重要的物理學習方法和手段，又是重要的學習內容。在條件允許的情況下，教師布置課前任務也應堅持這一理念。教師布置這類課前任務是為了讓學生經歷觀察和操作，在學習過程中感知現象，理解對實驗過程的控制及結果，引發學生對相關現象的關注、思考，描述現象，記錄數據，搜集證據，知道或理解現象發展的順序，探究因果關系。這是學生自主構建理論和現實關系的過程。借此，學生清晰自己對相關事物的理解和解釋，獲得參與話題討論的“談資”。教師也可以通過學生探究過程中的信息反饋，更好地了解學生的前概念，設計更有效的課堂教學策略。

教師布置這類任務時應使任務與學生的水平和他們可以利用的資源匹配。那種讓學生在課前探究“杠桿平衡條件”的任務是不合適的——學生還沒弄清楚什么是杠桿、什么是杠桿的五要素、什么是杠桿的平衡等一系列問題，怎能理解“杠桿平衡條件”這樣的問題。但是，教師可以將該課前自主學習的任務設定為系列的操作，讓學生按照操作說明參與活動。具體設計如下：（1）觀看視頻中的內容;（2）根據視頻中介紹的操作方法，找一根筷子或小木棍等物品，去撬一個重物，比如一摞書本或其他物品;（3）變換一下用力的方向，感受一下與剛才有什么不同;（4）再變換一下撬動的位置，再感受一下;（5）將每次改變用力的方向和改變施力位置的時候的感受按順序記錄下來;（6）得出哪些結論？

學生按照以上指引進行操作，通過平臺細致、反復觀看視頻，思考后認識到作用在杠桿上的力的效果與力和作用點有關。學生不斷地用語言進行表達也促進了反思，發現原來所學的力的三要素對理解杠桿問題并不太適用。他們需要描述和說明這個困惑，這有利于對杠桿問題建立初步認識。

學生很難一開始就提出高質量的問題。教師布置課前任務宜圍繞重點、難點和疑點并基于學生擁有的知識、能力和資源展開，設計小實驗，告知基本操作過程，給出能輔助呈現分解的圖片、視頻等資源，引導學生操作并用自己的語言描述和解釋。這樣教學有利于引發問題，讓學生在課堂上圍繞新知識參與活動，深入討論。

在實驗探索類課前任務設計中，教師要明確告訴學生需要準備的器材、操作的步驟和需要探索的問題。答案應具有一定的開放性。學生利用智能終端交流更加輕松，暢所欲言。課前，教師應讓學生圍繞課題充分表達觀點和看法。

探索物理規律、理解物理現象應盡可能通過實驗落實，如果沒有條件做實驗，教師可以提供錄像資料供學生學習。在推送視頻之前，教師應加以剪輯，對學生需要注意的地方進行處理：放大細節部分，根據教學需要調整播放速度，對某些內容用符號或文字標注。例如，教師設計課前認識物體運動快慢問題的任務時，下載了奧運會劉某110米欄的視頻，并將劉某跑過第一個欄的那一秒的片段慢放，并對位置、時間用箭頭進行標記，然后向學生布置這樣的任務：“110 m欄第一個欄放在離起點13.72 m的地方，后面每兩個欄間的距離是9.14 m，請仔細觀看劉某參加比賽的視頻，作答以下題目：（1）在視頻中找到劉某跨第一個欄的時間，他這段時間的平均速度是______m/s;（2）請找到他跨第5個欄的時間，此時他已經跑了______秒鐘，離起點的距離是________m，這段時間他運動的平均速度是______m/s;（3）根據前兩個結果，可以判斷劉某做的運動是勻速運動還是變速運動？（4）可以舉出其他相似的事例嗎？”

學生按照這組任務，分析問題串，細致地觀察，認真地運算，在學習過程中，理解了概念，學會了證明一個物體運動性質的方法。

（三）知識拓展類

教師布置這類課前自主學習任務是為了拓展學生的知識面，提供幫助學生了解當節課學習任務的背景等。教師可以根據教學任務，為學生提供時事、新聞等方面的科普文章、錄像等，也可以讓學生課后去社區或工廠等安全的地方參觀、訪談。智能終端的應用為學生閱讀文本、觀看錄像或動畫提供了便利，為他們與不同的人員就與學習相關的問題進行溝通和交流提供了可能性。借助數字化手段獲取豐富的信息，有助于學生發現科學、社會、技術、生活環境等各方面的關聯，對提升學生的科學素養將產生重大影響。讓學生理解物理學與技術發展、物理學與社會的進步及物理學與文化的互動是物理教育的有機組成部分，如今數字化教與學也是應有之義。

三、課前自主學習任務設計的優化

教師選擇課前自主學習任務時要注意，學生自主學習雖有智能終端的輔助及教師、同伴的遠程互動，但如果任務不合適，也會讓學生分心、拖延、敷衍，導致效率低下。課前自主學習任務的設定可從以下六個方面進行優化。

（一）引領性

教師設計課前自主學習任務要有一定的引領性，從觀念、方法、情感等方面引領學生即將開始的學習。學生通過完成任務，對新的知識有一定的了解、好奇心被激發，并初步認識到所學知識與生產生活及科學技術密切聯系。信息化平臺可以更豐富、更生動、更加便捷地向學生呈現學習資源和學習要求。教師應該盡可能選擇那些生動、清晰、美妙的學習資源，讓學生更好地體驗科學理論的重要、技術的精妙，理解人類科技進步的不易。學生在了解知識的同時，養成嚴謹治學、尊重他人的成果的態度，感受自然之美，樹立為祖國、為家鄉的科技進步貢獻智慧的理想。

（二）基礎性

課前自主學習任務的設定要體現基礎性。教師布置這些任務是要讓學生獨立思考、操作并完成的，所以無論在內容、器材選擇方面，還是文字表達方面，都要使任務與學生的智力和非智力因素匹配，讓一般程度的學生能夠看得懂、找得到、做得來。任務過難或過易都不能很好地保持學生的注意力并激發學生學習的興趣。

（三）開放性

教師在布置任務時要盡量設計一部分開放性的問題。開放性體現在問題答案的開放性和活動形式的開放性。教師設計開放性問題，有助于引發學生產生不同的觀點。智能終端為學生課前和課中交流觀點提供了空間，這樣有利于暴露學生學習新知識的前概念或錯誤觀念，還提高了學生的表達、辨別和推理的能力。例如，在學習運動及牛頓第一定律時，教師播放視頻讓學生思考一個人在船上行走時的相對運動情況，“如果觀察者站在同一條船上、岸上、其他的船上甚至在宇宙飛船上，分別能觀察到什么”，這樣既有趣味，又能引發學生思考，讓學生形成關于運動、參考系等問題形成深入的思考。

（四）層次性

課前自主學習任務要有層次性。根據布盧姆教育目標分類體系，教師設計教學目標應從識記、理解、應用、分析、評價、創造逐層遞進。在布置課前學習任務時，教師要布置識記、理解和初步應用層次的任務。這些層次的任務是課前在各種教學資源的支持下學生可以獨立完成的。在完成這些任務的過程中遇到的困難和疑問以及更高層次的目標任務，則需要在課堂上通過師生協作完成。這樣，就在傳統課堂上增加了學生課前自主學習、自我建構知識的過程，更充分地發揮了課堂師生共同在場的重要作用。

（五）針對性

教師布置的自主學習任務應該具有選擇性和挑戰性。與傳統課堂相比，智慧課堂的優勢在于利用信息化、智能化的技術實現學習的個性化。學生雖然是在同一個班級學習，但是由于成長經歷、知識水平不同，學習需求有差異的。教師可以通過智慧課堂和數字平臺布置可供選擇的任務，讓不同的學生通過一道評價性的問題從興趣和難度兩方面進行判斷，做出選擇，在相對合理的時間里完成適合自己的課前自學任務。為提升學生學習的動力，教師可以利用系統根據學生的選擇進行一定的積分獎勵，這樣既能讓基礎稍弱的學生在完成任務的時候收獲成就感，又能滿足富有進取精神學生對挑戰性任務的需求。

（六）安全性

教師在布置任務的時候，要提前考慮學生可能遇到的問題和突發的狀況。例如，教學家庭電路知識時，教師可以利用智能終端推送正面和反面的視頻，呈現燈光打扮的美好而安寧的夜晚或者事故場景，會令學生留下深刻印象，認識安全用電的重要性，養成良好的行為習慣。

筆者分析了課前自主學習任務的設計問題并提出優化建議。教師根據課前、課中和課后對教學過程的構想來設計系列任務，針對目標形成課前自主學習任務單，讓學生在課前按照要求完成一定的任務，為學習新知識、提高能力打基礎。

智慧課堂環境下，教師運用便捷的方式和手段教學，改變了課堂的形式、結構。大數據、云計算等技術的應用使得課程的邊界從封閉走向開放，有著傳統教育教學不具備的優勢。教師利用智慧課堂平臺，設計恰當的課前學習活動，以恰當的方式向學生呈現，使其學習成果能高效反饋。

新的教學手段為新時代的教師既提供了強大的工具，又帶來了挑戰。作為肩負為國育才重任的教師，需要更新自身的教學理念，提高信息技術應用能力，讓智慧課堂助力學生成長。

注：本文系山東省基礎教育教學改革項目“新高考背景下中學物理課程實施的困境突破”（編號：3700008）、山東省研究生教育質量提升計劃立項建設項目（編號：SDYJD17064）、橫向課題“教育信息化2.0時代中學智慧課堂教學改革的理論與實踐”的研究成果。

參考文獻

[1] 李逢慶，尹苗，史潔.智慧課堂生態系統的構建[J].中國電化教育，2020（6）：59-64.

[2] 辛繼湘.當教學遇上人工智能 ：機遇、挑戰與應對[J].課程·教材·教法，2018（9）：62-67.

（作者高嵩系山東師范大學副教授;王雪、邵夢媛系山東師范大學研究生;尹苗系山東師范大學教授）