依托之江匯平臺 構建物理智慧課堂

張 燕

(長興縣太湖高級中學 浙江 湖州 313100)

隨著物理新課程改革的不斷深入與落實，在教學過程中應更加注重體現物理學科本質，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等方面培養學生的物理核心素養.同時,《普通高中物理課程標準(2017年版)》也明確提出：提高物理教學水平，發展學生物理學科核心素養，離不開信息技術與物理學習的融合.因此，合理有效地將現代化信息技術應用到物理教學活動中，實現教育信息化，提升師生的信息素養，是全面推進物理課程改革的必然趨勢.

21世紀是信息技術高度發達的時代，先進的信息技術，不僅影響著日常生活、經濟、軍事和政務，而且也推動著教育的改革.近幾年，希沃授課助手[1]、印天授課助手、智學網[2]、課堂派和樂課堂等各種信息技術的軟件和硬件設備融入到教學中，為高中課堂提供了一個多媒體化和更加智能化的教學環境，大大改善了教師的教法和學生的學法.相比各類信息技術，之江匯平臺推出的智慧互動課堂軟件操作更靈活、更方便、更實用.本文以“導體的電阻”這節課為例，以培養學生物理核心素養為導向，介紹如何依托之江匯平臺(教師電腦端“互動課堂”+學生平板端“互動課堂”+教師手機移動端“之江匯教育廣場”)，構建新型的物理智慧課堂，最終完成科學育人的根本任務.

1 之江匯平臺與物理課堂的整合——“導體的電阻”教學過程設計

以往本節課的教學過程是由“情境導入→實驗探究→理論探究→應用拓展”這幾個環節構成，這樣的教學過程無法真正體現學生的主體地位，更談不上物理學科核心素養的落實.以之江匯平臺為依托的物理智慧課堂，能在一定程度上節省時間，加快教學進度，將更多的知識傳授給學生，從而大大增加了課堂的教學容量，提高教學效率，如圖1所示.在多媒體化和智能化的教學環境下，以學生為主體，可以開展更加豐富有趣的學生活動，促進生生互動和師生互動，將核心素養滲透到物理課堂的每個環節中.

圖1 依托之江匯平臺的教學過程

1.1 課前導學 明確目標

在之江匯平臺的教學助手中，給學生發布課前導學任務，不僅能幫助學生養成良好的學習習慣，而且可以提高課堂效率.在進行新課教學之前，首先給學生布置了如下兩個任務.

任務一：什么是歐姆定律？

任務二：影響電阻大小的因素有哪些？根據生活經驗舉例說明并設計實驗驗證.

這兩個任務設置的目的是為本節課的課堂學習做好鋪墊，縮短新舊知識的距離，培養學生主動自覺的學習能力.然而，這樣的任務設置并沒有達到預期效果，有些學生應付了事，有些學生對于任務二難以入手，最終使得課前導學形同虛設.課前導學布置的學習任務還是應體現以“學生為中心”的理念，內容上應遵循“少而精”的原則，任務一知識點過于死板單調，不利于學生集中注意力，任務二是需要學生課前設計實驗方案，進行實驗探究，這對學生的要求過高.孔子說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者.”為了激發學生的學習興趣和對科學的探索欲望，課前導學的設計應將知識性與趣味性相結合，關注學生的全面發展，所以將課前導學做如下修改，如圖2所示.修改后的任務一采用疑問句，從而激發學生的好勝心，題目的設計形式是給學生設置陷阱，讓學生能對自己的錯誤有更深刻的認識.任務二是觀看視頻，引發學生思考：為什么火苗從最細處開始燃燒？以學生已有的知識經驗和認知規律為出發點，通過課前導學，將學生導向本節課的學習，突出重點，明確目標.

圖2 之江匯平臺“教學助手”中布置課前導學任務

1.2 情境導入 提出問題

在課前導學任務二環節中，通過觀看視頻已經知道“干電池”+“口香糖錫紙”=“取火工具”，學生對此產生了強烈的好奇心，所以在課堂上以4人為一組，給每組一節干電池和錫紙[如圖3(a)]，讓學生親身體驗實驗過程.

學生活動：將錫紙的兩端與電源正負極相連，觀察錫紙的變化.

實驗現象：錫紙沒有燃燒起來.

學生活動：發現錫紙的形狀與視頻中的不一樣，于是用剪刀將錫紙剪成如圖3(b)所示.

實驗現象：錫紙燃燒起來.

學生進一步觀察發現，所有小組的錫紙都是從中間最細處開始燃燒[如圖3(c)和(d)].

圖3 演示實驗

提出問題：為什么火苗從錫紙的最細處開始燃燒？

1.3 小組討論 自主探究

如圖2中的任務一是一道陷阱題，很多學生知識掌握不夠扎實，會有“電阻與電壓成正比，與電流成反比”這樣錯誤的前概念.通過簡單的實驗探究，學生就能對自己的錯誤前概念有深刻的認識，有助于新知識新概念的形成.當實驗結果與學生的前概念相沖突時，學生就會思考“導體的電阻大小與哪些因素有關”，此時鼓勵學生提出問題，激發學習興趣，從而將學生引導到本節課要學習掌握的重點知識.

提出問題：影響電阻大小的因素有哪些？

學生猜想：導體長度、橫截面積、材料、溫度……

打開之江匯平臺互動課堂中的“彈幕”功能(如圖4)，鼓勵學生大膽猜想，積極參與課堂互動.

圖4 在之江匯平臺互動課堂“彈幕”功能中猜想影響電阻的因素

學生探究實驗一：定性探究導體電阻R與長度L的關系

通過之江匯平臺“作品”功能展示學生的實驗方案[如圖5(a)]，請作品2的學生代表講解實驗方案，并設計實驗進行探究.用“拍攝視頻”功能將學生的實驗探究過程拍攝下來，將實驗現象清晰地展示給全班學生，形成生動活潑的學習氛圍.從視頻中可看出當滑動變阻器接入電路中的電阻長度改變時，小燈泡的亮度發生明顯變化，如圖5(b)和5(c)所示.

圖5 實驗探究導體電阻R與長度L的關系

師生總結：當導體的材料和橫截面積S不變時，導體的電阻R隨長度L的增大而增大.

學生探究實驗二：定性探究導體電阻R與橫截面積S的關系

方案1(學生代表發言)：保持材料和長度不變，將橫截面積不同的兩個導體串聯，用兩個電壓表分別測出兩個導體的電壓進行比較.

方案2(學生代表發言)：保持材料和長度不變，將橫截面積不同的兩個導體并聯，用兩個電流表分別測出通過兩個導體的電流進行比較.

方案3(學生代表發言)：伏安法測電阻.

通過“隨堂拍照”功能展示用伏安法測電阻小組的實驗現象，如圖6所示.

圖6 伏安法探究導體電阻R與橫截面積S的關系

師生總結：當導體的材料和長度L不變時，導體的電阻R隨橫截面積S的增大而減小.

學生探究實驗三：探究導體電阻R與材料的關系

學生通過“作品”功能上傳自己的實驗現象，并推送到每一位學生的平板電腦上，有助于學生形成自我對比，及時發現問題，如圖7所示.

圖7 實驗探究導體電阻R與材料的關系

師生總結：當導體的長度L和橫截面積S不變時，導體的電阻R大小與材料有關.

學生探究實驗四：探究導體電阻R與溫度的關系

將導體與小燈泡串聯接入電路，用酒精燈加熱導體，觀察小燈泡的亮暗變化，如圖8所示.

師生總結：在其他因素保持不變的情況下，導體的電阻R大小與溫度有關.

圖8 探究導體電阻R與溫度的關系

1.4 實驗演示 科學探究(伏安法測電阻)

圖9 定量探究導體電阻R與長度L和橫截面積S的關系

圖10 R-L圖像和圖像

師生總結：同種材料的導體，電阻R與長度L成正比，與橫截面積S成反比.

1.5 建立模型 理論探究

理論探究一：電阻與長度的關系

(a)串聯電路模型 (b)并聯電路模型

理論探究二：電阻與橫截面積的關系

培養學生建立串并聯電路模型的思維和能力，將復雜抽象的問題簡單清晰化，激發學生思維，應用所學物理規律分析解決問題，形成結論，鍛煉學生知識遷移的能力，實現培養學生物理核心素養的目的.

1.6 應用拓展 攻克重點

應用拓展一：為什么火苗從錫紙的最細處開始燃燒？

應用之江匯互動課堂開啟“搶答”功能(如圖12)，給學生創造主動參與課堂和表現自我的機會，樹立自信心，體會獲得成功的樂趣.

圖12 之江匯互動課堂“搶答”功能

學生活動：錫紙最細處橫截面積小，電阻大，產生的熱量最多，所以最容易燃燒.

應用拓展二：如圖13所示，接入相同電壓220 V，A和B兩個燈泡哪個更亮？

開啟“答題”功能[如圖13(a)]，給出“A”“B”兩個選項進行答題，建立生動有趣充滿活力的智慧課堂，體現師生互動.

針對學生的答題情況，分別讓選項A和選項B的學生發表觀點，培養學生主動思考的能力.設計實驗演示，從圖13(b)中可以看到，同樣是220 V，燈絲越粗的燈泡用起來越亮.

(a)之江匯互動課堂“答題”功能

(b)實驗演示

通過應用拓展，攻克重點，有助于學生認識物理問題的本質和規律，培養學生知識遷移和應用能力，盡快將所學物理知識轉化為學生的素養.

1.7 隨堂檢測 強化認知

開啟“檢測”功能，將課堂作業推送給學生，鞏固本節課所學知識.學生在平板上答完題并提交上傳，系統會自動根據學生提交的答案進行統計分析，教師可根據學生的答題情況查看“習題分析”和“學生分析”，如圖14所示.隨堂檢測作業的設計突出學生的主體地位，有助于培養學生獨立思考的習慣，強化本節課所學內容的認知.根據“習題分析”和“學生分析”，教師可以實時掌握學生的學習情況，進而提高課堂教學質量，完成教學目標.

圖14 之江匯互動課堂“隨堂檢測”功能

2 結束語

借助之江匯平臺，如“作品展示”“搶答”“彈幕”等功能，激發學習興趣，給學生提供更多展示自己的機會，樹立自信心，真正做到參與課堂活動，體現學生為主體.結合“隨堂拍照”“拍攝視頻”“手機同頻”等功能，使得平時難以演示的實驗過程和現象清晰地展示給學生，開發學生的想象力，讓物理課堂教學變得更“智慧”.充分運用之江匯平臺的各種信息資源，改變傳統教學模式，構建新型的物理智慧課堂，不僅注重教師的教，還應該強調學生的學，在傳授課本知識的同時，加強培養學生的創新能力，最終達到教學目標要求，完成培養創新人才的根本任務.