基于网上走班的高中物理教学设计与研究

戴小民

摘 要：本文以物理学史、自由落体运动的规律及其思想方法和应用为主要内容，采用任务驱动教学策略，将WIKI平台、分布式学习技术与物理课程相整合，设计并实施了基于网上走班的研究课。旨在改变传统的教学方式，突出学生在学习物理知识时的自主性和选择性，满足不同学生的需求，使每一个学生都得到发展。

关键词：网上走班；任务驱动；网络探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）9-0033-4

1 教学设计及其说明

沪科版高一教材中蕴含了大量的可以利用网络自主探究的素材，《自由落体运动》就是其中的一例。这节内容是新教材注重“过程与方法”“情感、态度与价值观”的一个标志性内容，蕴含着丰富的物理学史，有深厚的科学人文价值。平时教学注重对“知识与技能”的掌握，往往容易忽略对学科核心素养的培养。为了突破教材原有的教学模式，体现核心素养培育理念和实现新课程标准提出的教学要求，我们依据建构主义教育理论，以自由落体运动性质及规律的发现历程为线索，以其中的科学思想、方法及应用为主要内容，采用任务驱动教学策略，将WIKI平台、分布式学习技术与物理课程相整合，设计并实施了基于网上走班的研究课。所有的任务都是基于激发学生的学习热情，从学生原有的认知基础和知识储备出发进行的设计，重点突出学生在学习物理知识时的自主性和选择性，以满足不同学生的需求，使每一个学生都得到发展。

2 教学目标及核心素养目标

2.1 知识与技能

（1）知道物体自由下落的定义，理解自由落体的性质，理解自由落体的直线运动观；

（2）知道重力加速度的大小、方向和单位，以及不同地点重力加速度略有不同；

（3）掌握自由落体运动的规律，能用该规律解决生活实际中的相关问题。

2.2 过程与方法

（1）通过网络视频自主学习，了解伽利略研究落体运动的科学思维，理解观察、假说、推论、验证等一系列研究方法。

（2）能运用网络交流、物理DIS系统、追迹软件数据分析等多种手段进行科学探究，开展信息技术，支撑探究活动。

（3）通过用频闪照片研究落体运动、实验测量自由落体的加速度以及比较不同地方重力加速度的大小，经历动手实验、观察、数据处理、分析等研究过程。

2.3 情感、态度与价值观

（1）学生通过查阅资料了解科学家对落体运动快慢的争论，领略伽利略严谨的科学态度和勇于质疑、创新的精神，激发学习兴趣和欲望。

（2）通过视听学习、网络等媒体了解伽利略对落体运动的研究，体验和学习“发现问题、提出问题、提出假设、数学推理、实验验证、得出结论”的科学方法，感悟科学方法在人类认识自然中的作用。

（3）通过小组成员间不同的研究任务，明确各自担任的角色和任务，在探究的过程中，体验具体分工、合作的愉悦和经验，增强责任感，乐于并善于与人合作。

3 教学场景描述

【导言】

观看《神奇的反应尺》微视频。

思考：看一看，想一想。

尺子原本只能测量长度，它是怎么测出反应时间的呢？请大家带着这个问题完成后面的学习任务。

【资源】

教师在WIKI平台上为学生准备以下资料：（1）追迹软件；（2）自制微视频；（3）教师在图书馆查找相关资料，共享至网络，供学生浏览参考；（4）为学生提供一些主要网址。

说明：教师事先把相关资源进行整理，为学生指明参考材料的范围，让学生在网络上有目的地搜索与研究，避免漫无目的地搜索，可以节约学生的时间和精力，提高学习效率。

【任务】

将学习包内容分成三个模块。分别为：探讨影响落体下落快慢的因素；探索研究自由落体运动的规律；交流反馈——测试与评价。每个模块学习时间均为1个课时。

【过程】

学习模块一：探讨影响落体下落快慢的因素，1课时。

学生进入网络教室，利用WIKI平台自主学习，完成三个任务。

任务一：阅读材料——亚里士多德与伽利略的隔空对话。

学习要求：（1）阅读文字材料和链接材料，提炼观点；（2）点评伽利略如何发现亚里士多德的错误，又是怎样推翻亚里士多德的结论；（3）将自己的看法和观点形成文字材料，发布到微信群进行讨论。

可供选择的学习方式：

学习方式1，阅读教师准备的文件夹材料和网页链接（适合按部就班学习型的学生）；

学习方式2，自己确定关键词进行网络搜索（适合主动探究型的学生）。

任务二：看视频（消除前概念的影响，引导学生猜想影响落体快慢的真正因素）。

观看视频1：采访生活中的人们对自由落体的看法。

观看视频2：高空落体实验。

学习要求：观看以上视频，完成下面两个问题。

（1）高空落体实验的结果说明了什么？

（2）推测落体的快慢与什么因素有关，并用微信群进行讨论交流。

任务三：动手做（两条学习路径可供选择）。

学习要求：选择完成下面的任务，并用微信进行交流，总结影响物体下落快慢的因素。

学习路径1：观看以下两个视频（基础型）。

觀看视频1：NASA巨型真空室里羽毛和保龄球同时释放的实验（图1）。

观看视频2：牛顿管实验（图2）。

学习路径2：设计一个验证落体受空气阻力影响的小实验（提高型）。

实验1：两张一样的纸，一张张开，一张揉成一团，从同一高度下落；

实验2：将钱币和系着降落伞的实心球从同一高度同时释放后下落。

……

验证前面的猜想，加深学生对结论的理解。

学习模块二：探索研究自由落体运动的规律，1课时。

自由落体运动究竟是一种什么性质的运动？运动规律是怎样的？其实，三百多年前，伽利略也做过这样的探究，我们来看一下他是如何研究自由落体运动的规律的……

学生完成以下三个任务：

任务一：视听学习——伽利略的研究（斜面实验）。

学习要求：请认真学习“著名的‘冲淡重力的斜面实验”，如图3，思考并回答下面问题。

问题1：伽利略研究自由落体运动规律时遇到了哪些困难？他是怎么解决的？

问题2：伽利略研究自由落体运动规律主要经历了哪些步骤，请完成下列填空，如图4所示。

任务二：利用视频跟踪技术探索研究自由落体的规律。

学生用移动终端（软件Video Physics）拍摄小球自由下落的轨迹，如图5，并还原视频中小球运动的时间和位置信息。学生可以选择以下方法完成探索规律。

研究方法2：根据vt/2=v求出每一点的瞬时速度，利用Excel画出v-t图，如图7，通过斜率得出自由落体运动的加速度（提高型）。

研究方法3：根据Δs=aT2，利用a=Δs/T2得出自由落体运动的加速度（综合型）。

学习要求：（1）选择其中一种方案进行实践，并完成对应作业纸上的思考题。

问题1：自由落体运动是一种什么性质的运动？

问题2：不同轻重的物体自由下落的加速度与平面上汽车从静止开始运动时的加速度相比，有什么不一样？

问题3：自由落体运动有什么样的运动规律？

规律1：速度与时间关系____________________________；

规律2：位移与时间关系___________________________；

规律3：速度与位移关系_______________________________。

（2）将完成的作业以word文档的形式发布至微信群，进行交流。

学习模块三：交流与反馈，1课时。

学生进入网络教室，交流反馈，完成以下两个任务。

任务一：展示学习成果。

学习要求：针对本节课的学习内容，亲身经历和收获知识进行归纳和总结，制作成PPT发布到微信群，进行展示，学生之间相互点评。

PPT包括三个方面的内容：（1）你从伽利略的研究过程得到的启示是什么？（2）汇报自己研究的过程和结论。（3）每组学生实验做出来的v-t图线基本都是直线，且斜率基本都是9.8 m/s2左右，但又不相同。针对这一现象，如何分析得到在同一地点加速度值不变，且为重力加速度。

任务二：扫描二维码，进入网班平台在线测试。

学习要求：请在规定时间内完成相关练习。教师根据网班统计数据，进行适当点评。

课后作业设计：

作业1：（基础型）学生按导学单中的规定完成下面任务。

（1）游乐场里最惊险的项目之一——跳楼机。

①请尝试过的同学谈谈体会。

②跳楼机仅能提供1.5 s自由下落的体验，你为什么会感到害怕？

③这短短1.5 s时间里，你下降了几米？1.5 s后你的时速达到多少？

（2）某同学忘记带宿舍钥匙，让同桌从二楼扔下来。同桌让钥匙自由下落了4.5 m。

①如果徒手去接，钥匙入手时的速度有多大？

②如果从楼上落下的是花盆或空调外机，它们的运动与钥匙一样吗？你能接吗？

③如果从更高的楼层掉下来的钥匙，你还能接吗？

作业2：（提高型）设计一种测量深度和高度的方案，并考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？

作业3：（综合型）利用自由落体运动的规律，查找资料，尝试揭秘电影《惊天魔盗团2》中，“雨滴静止”现象的秘密。

【评价】 评价量表，如表1所示。

网上走班学习是一种较高水平的自主探究学习，我们将采用测评表对学生学习的不同方面（包括过程、结果、态度、情感等）进行评价。

4 教学反思

（1）在网上走班过程中，我们利用WIKI平台，采用网络探究+自主阅读的形式，激发了学生的学习兴趣，让学生了解到更多物理学史细节，开阔了视野；我们采用微课+微视频的形式，动态地还原了原始研究过程和方法提炼过程，让学生得到了详细生动的讲解，反复体验观摩，超越了纯粹的接受性学习；改变了传统的教学方式，突出了学生在学习物理知识时的自主性、主动性和选择性，使学生进入一种更开放、有创意的学习状态中。

（2）融合“翻转课堂”教学设计理念，从实体走班走向网上走班，采用“混合学习、学导一体”教学模式，进一步推动“以教师为中心”的课堂向“以学生为中心”的课堂转变，不断彰显学生主体精神，有效变革学习方式，激发了学生的学习内需，变过去被动的“要我学”为“我要学”，培养了学生主动学习、主动探究的学习品质。

（3）平时课堂我们主要根据中等程度学生的接受能力组织教学，教学过程中学生往往会出现“跟不上”和“吃不饱”的现象。网上走班过程中，我们聚焦物理学科的核心素养，尊重学生差异，通过设计分层学习内容、分类的学习路径和方法，丰富学生的选择，实现学生主动分层，满足了不同学生的需求，使每一个学生都得到发展。

（4）利用网上走班，将审美的内容、有序的流程、和谐的氛围、不同的学习技术整合起来，为创设沉浸式学习体验，构建混合式学习共同体，提供了现实基础和模式支撑。随着“互联网+教育”时代的到来，开展网上走班，基于数据分析，方便快捷地了解学生的学情，开展个性辅导、学习导航和资源服务，实现了减负增效，提高了学习效率，也增强了教与学过程评价的科学性。

参考文献：

[1]上海高中物理教材第一册（试用本）[M].上海：上海科技出版社，2007：41-48.

[2]吳军其，刘萌.“任务驱动”法在高校翻转课堂中的应用研究——以“网络教育资源设计与开发”课程为例[J].现代教育技术，2015，25（9）：58-64.

[3]王竹立. 新建构主义：网络时代的学习理论[J]. 远程教育杂志， 2011， 29（2）：11-18.

[4]陈之腾. 网上走班，晋元高中的十年探索[J]. 上海教育， 2014（36）：44-45.