基于智慧課堂平臺的高中物理教學實踐探索

渠雷雷 竇月 張宇 姚濤

摘要：為滿足學生的個性化學習需求，在智慧教育理念的指導下，將新型教育技術與傳統課堂深度融合，以人教版高中物理必修二第五章《向心力》一節為例，探討智慧課堂平臺在高中物理教學中的實踐和應用。

關鍵詞：智慧課堂 高中物理 教學實踐

為積極推進“互聯網+教育”的發展，教育部印發了《教育信息化2.0行動計劃》，其中指出“應用信息技術解決教學、學習、生活中問題的能力成為必備的基本素質”。在國家政策和科技企業的大力支持下，近年來，一大批中小學先后成為智慧課堂的試點學校，開始利用現代科技手段輔助教育教學活動。

“智慧課堂”是科大訊飛有限公司推出的信息化課堂教學服務平臺，它依托云計算、大數據等智能技術，實現了教育過程的數據化和智能化，在提升學生課堂參與度、個性化輔導、教學評價及時化等方面具有顯著優勢。

二、教學基本流程

為了實現智能技術與高中物理學科教學的深度融合和創新，筆者利用“科大訊飛智慧課堂平臺”輔助日常教學，并依據相關學習理論和實踐教學經驗構建了圖1所示的智慧課堂教學結構。

在該結構中，筆者按照課前—課中—課后的順序，將概念課教學的一般過程劃分為七個環節，并依托智慧課堂平臺，針對每一環節，從學習方式和技術支持兩方面給出了具體的實施措施。

三、基于智慧課堂平臺的教學案例

1.教學內容：人教版高中物理必修二第五章第六節——《向心力》

2.教學環節：

環節一：學情分析、動態掌握

教師：在課前布置預習任務，及時發布教學資源，并對智慧平臺學習數據進行深度分析，診斷學生學情，及時反饋信息。根據學生的預習情況數據，在課堂上利用教學平板投屏展示學生觀看微課的次數、觀看時長，以及預習作業的正確率。

學生：觀看教學資源，完成預習任務，依據智慧平臺反饋的學習數據了解自身學習情況，充分發展元認知能力。

優勢與特色：根據平臺數據統計結果，動態掌握學生的認知程度，彌補傳統課堂中學情診斷缺乏數據支持的不足.

環節二：創設情境、提出問題

教師：創設問題情境，啟發學生思考。在細繩一端系一個小球，另一端系在一釘子上，并將釘子固定在木板上，給小球水平方向且垂直于繩的初速度，小球將做什么運動？

學生：觀察實驗操作和現象，明確小球將做圓周運動。

問題：將細線剪斷，觀察實驗現象，思考是什么力讓小球做圓周運動？

學生：繩子提供的拉力。

問題：假設水平面光滑（理想化），嘗試畫出小球的受力分析圖（小組合作交流）。

學生：交流討論，在紙上畫出小球的受力分析圖，拍照并上傳至平臺。

教師：利用智慧平臺中的“實物展臺”功能，實時投屏演示實驗操作過程;利用“提問”模塊中的“隨機”和“搶答”功能，邀請學生回答問題;在平臺中選取學生的習作進行講解。最后，引出向心力的概念，并強調向心力是按照作用效果命名的力。

優勢與特色：

（1）通過實物展示，直觀展現實驗操作過程，讓教學更加直觀、易于理解。

（2）利用智慧課堂平臺中的互動功能，充分發揮了學生的主體性，能夠有效提高學生的課堂參與度。

（3）教師結合智慧平臺的數據統計結果，及時了解學生的課堂學習效果，并給予學生有效的反饋，充分滿足教學中即時評價的需求。

環節三：科學猜想、設計實驗

教師：使用平板投屏功能播放鏈球運動的視頻，尋找生活中的向心力。

活動：在一根細繩的一端拴一個小物體，掄動細繩，使小物體做圓周運動，依次改變轉動的角速度、半徑、小物體的質量，體驗拉力大小的變化。

問題：向心力可能與哪些因素有關？

學生：可能與m、v（w）、r有關。

根據牛頓第二定律與向心加速度表達式推導出向心力表達式

F=mv

2r=mw

2r=m4πT

2

2r

教師：根據提供的實驗器材，設計不同的實驗方案和數據記錄表格，小組合作進行實驗探究。

方案1：利用圓錐擺驗證向心力表達式

方案2：利用手機軟件結合可測速轉盤進行驗證

創新實驗方案，組裝實驗器具，讓電機帶動轉盤轉動，調速器控制轉盤轉速。利用手機中的秒表計時功能記錄時間，應用Phyphox軟件測量轉盤轉動角速度及手機固定處的向心加速度，得到動態變化數據。

方案3：DISLab數字化實驗裝置驗證

應用數字化傳感器及配套裝置，精準地驗證向心力與質量、線速度或角速度及轉動半徑的關系。實驗過程省時、直觀、易于操作。

優勢與特色：

（1）利用平臺中的投屏功能，創設問題情境，讓學生更加細致地觀察實驗現象，為形成假設和猜想做好準備。

（2）利用現代設備對實驗中涉及的物理量進行測量，體會科技進步帶來的便捷，認識到物理與科技、社會和經濟發展的聯系，提高學生應用信息技術手段解決物理問題的能力。

（3）使用數字化向心力實驗裝置開展實驗探究，向學生重點介紹實驗裝置結構及原理，促進物理觀念的形成和科學探究及科學思維能力的培養。

（4）在高科技支持的課堂中，可以融合翻轉課堂、同伴教學等多種教學模式，使各種教學模式優勢互補。

環節四：獲得數據、分析論證

教師：針對不同的實驗方案，帶領學生對實驗數據進行處理和分析，利用智慧課堂平臺開展互動和交流。

方案1：利用EXCEL中的相關命令對實驗數據進行處理，粗略驗證向心力表達式。

方案2：手機軟件直接得出角速度與向心加速度的圖像，利用數據進行驗證。

方案3：利用智能傳感器獲取實驗數據，使用計算機軟件繪制向心力與質量、半徑、角速度之間的關系圖像，進而得出結論。

學生：各小組對所得結果進行解釋、交流、評估，并將實驗數據表和結論上傳至智慧課堂平臺，在課堂上進行分享展示。

優勢與特色：

（1）讓學生具備利用現代科技軟件進行數據處理的能力，提高課堂效率。同時，了解現代實驗裝置，學會利用計算機輔助進行數據處理，感受智能設備在提高實驗精確度方面的重要作用。

（2）在技術支持下，師生和生生間的交流互動更靈活，教學方式更多元，課堂形式更智能。

環節五：思維加工、形成定義

教師：列舉不同物體做勻速圓周運動的實例，利用電子課本和互動白板分析向心力的來源及本質。

用智慧課堂中的電子課本展示向心力的定義，并使用“聚焦”功能突出重點，“白板”和“畫筆”功能進行實例分析，讓學生進一步理解向心力的概念。

優勢與特色：直觀展示，聚焦重點，在學生頭腦中深化向心力這一物理觀念。

環節六：總結規律、介紹內涵

教師：投屏播放鏈球視頻慢動作回放。

學生：觀察鏈球運動的慢動作回放，發現鏈子對球的拉力并不指向圓心。

教師：利用FLASH動畫，展示一般曲線運動的分析過程，介紹切向力和徑向力，總結各自作用，并提出變速圓周運動的概念，引導學生思考應該如何處理一般的曲線運動。

優勢與特色：利用FLASH動畫軟件，讓學生對一般的曲線運動有更加清晰和直觀的認識，從而啟發學生進行深度思考，發展科學思維。

環節七：解決問題、鞏固提升

教師：精選習題，一鍵上傳至智慧課堂作業平臺，實時統計學生的答題情況（如圖8所示）。

習題1：研究各種力充當向心力時力與運動關系。

習題2：變速圓周運動中最低點的情形。

習題3：定性研究一般曲線運動中的曲率半徑問題。

教師：開啟平臺的“智能推送易錯習題”功能，幫助學生鞏固練習，并將課程學習資源和拓展資料上傳至資源平臺，供學生隨時隨地觀看學習。

學生：根據自己的學習數據，了解自身掌握情況，下載所需的學習資源，不限次數地學習。

優勢與特色：

1.數據化地呈現學生學習效果，不僅為教師做出教學決策提供數據支撐，也在一定程度上發展了學生的元認知能力。

2.學生可通過師生互動功能在課后與教師通訊，真正實現隨時隨地的學習和溝通。

四、總結

智慧課堂依靠大數據技術的支持，能夠在教學過程中實時診斷和反饋學生的學習情況，向教師和學生呈現直觀的動態學習數據，為實現教師的精準教學和學生的個性化學習提供了基礎。在平臺中各種互動教學功能的支持下，師生互動更加及時、有效和智能，對促進學生理解知識內容、提升其元認知水平具有重要意義。深入探索智能技術與學科教學的融合可能，是一項長期且艱巨的任務，還需要我們持續不斷地努力。

參考文獻：

[1]潘晨.高一物理智慧課堂的教學實踐與效果研究[D].重慶：西南大學，2018：13.

[2]李新義，劉邦奇.基于建構主義的智慧課堂教學模式研究[J].中國教育信息化，2018，000（003）：4448.