高中物理“混合式教学”设计与实践 ①——以“光的折射”为例

尹庆丰

(1. 江苏省常州市武进区教师发展中心，江苏 常州 213164；2. 江苏省常州市武进区礼嘉中学，江苏 常州 213176)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》提出：“促进学生全面而有个性的发展，为学生适应社会生活、高等教育和职业发展做准备，为学生的终身发展奠定基础。”[1]2021年江苏高考改革的新方案以及高中物理新教材都指向了学生的“终身发展”。在抗击新冠疫情时期，传统教学模式、教学方法和教学手段，已经无法应对时起时伏的疫情，无法契合新课标、新高考的要求，一种新的“混合式教学”应运而生。

1 高中物理“混合式教学”设计

1.1 “混合式教学”的基本内涵

“混合式教学”的定义有很多，例如，何克抗认为：混合式教学就是传统学习与在线学习的结合；[2]Tom Boyle等人认为：混合式教学不仅包括了传统的课堂教授学习与网络在线学习，还应该包括结构化学习与非结构化学习的混合、自定步调的学习与协作学习的混合，这样的混合式教学可以弥补传统教学与单一网络教学的缺陷。[3]笔者认为：混合式教学不单是线上和线下两种教学模式的混合，而应包括教学手段、方法、内容与时间甚至是教学空间、评价等诸多方面的混合。[4]简言之“混合式教学”是指通过网络与现代信息技术将整个教学设计流程进行混合的教学模式。[5]

1.2 高中物理“混合式教学”设计模式

基于“混合式教学”的理念与高中物理概念、规律课的特点，“混合式教学”可分为“教学分析、教学过程、教学评价”等模块。其中，教学过程由课前预习、课堂教学、课后拓展等3个阶段构成(图1)。

图1

如图2所示，在混合式教学中，学生要自己发现问题、分析问题，最终解决问题，是形成概念、规律的学习主体，而不仅仅是接受者；教师是引导者，不仅引导学生的学习，还要引导学生的思想、情感，帮助他们成为热爱自然、亲近自然、热爱科学、探索科学的学习者。

图2

基于过程的教学评价，是对学生提升学习投入度的一种激励。整个教学设计环环相扣、层层递进，不仅解决了高中物理教学课时紧张的问题，还把新课标的教学任务和目标落实到位，是一种适应现代科技发展与学生需求的创新教学模式。

2 高中物理“混合式教学”实践

现以“光的折射”教学为例，说明“混合式教学”在高中物理规律课中的应用。

2.1 课前预习

预习资源丰富多彩，可以是图片、视频，也可以是小实验、小故事，还可以是数据表格等，为学生的学习拓宽了视野，提高了教学效率。

2.1.1 教学分析

“光的折射”与人们的生活联系密切，通过本节课的学习，使学生在掌握知识的同时，激发学生探索自然、理解自然的兴趣与热情。[6]

学生在初中对“光的折射”有所了解，以定性分析为主。通过近四年的物理学习，他们对物理基本思想和科学探究过程有一定的认识，具备了基本的观察、分析、归纳能力，但通过实验现象寻找规律的能力还比较薄弱。因此，教学中应注重学习方法的引导。

2.1.2 线上预习资源包

根据上述学情分析，结合课堂教学设计，按需整合预习资源包。主要包括：(1) 光的反射图片、视频等，如镜花水月、潜望镜、内蒙古阿尔山地区同时出现了三个太阳等；(2) 光的折射小实验，如水中的筷子、杯中窥币、用激光笔照射鱼缸底部并逐渐加水等；(3) 具有阅读性的物理学史料，主要包括涉及折射现象的实验研究历程，如托勒密、开普勒、斯涅耳等科学家对光的折射的探究；(4) 不同介质的折射率及其测量方法。

预习资源包与课堂教学紧密结合，除了学习素材之外，教师还可以准备一些习题，让学生自测，从而使学生进一步明确学习目标，确保课堂教学的有效性。

2.2 课堂教学

2.2.1 复习光的反射

播放视频(预习资源包中素材)。

师：远处山峰组成的侧卧佛像本来只有水面上方的一半，但我们借助水面，却能观察到完整的卧佛，发生这个现象的原因是什么？

生：光的反射。

师：光的反射遵循的规律是什么？

生：(1) 反射光线、入射光线、法线在同一平面内；(2) 反射光线，入射光线在法线两侧；(3) 反射角等于入射角；(4) 反射过程中光路可逆。

学生在课前通过资源包对该内容进行了预习，且初中已经重点学习过光的反射，故该环节采用讨论法进行教学，让全体学生都参加活动，在巩固知识的同时提高学生学习的自主性。

2.2.2 感受光的折射

演示笔在水中的折射现象(图3)。

图3

师：你观察到了什么现象？

生：笔在水中发生了偏折。

师：笔反射的光依次经过水和空气，传到人的眼睛里，说明光从水中到空气中并不一定是沿直线传播的。

演示硬币在水中“浮”上来(图4)。

图4

师：你又观察到了什么现象？

生：硬币“浮”上来了(其实在碗底没有动)。

图5

师生分析：硬币反射的光本来被碗的边沿挡住了，加入水之后，能看到硬币，说明光从水中进入空气中传播方向发生了变化。光从一种介质射入到另一介质时，传播方向发生改变的现象，叫作光的折射。

2.2.3 探究入射角和折射角之间的关系

(1) 定性探究入射角和折射角之间的关系

实验装置如图5所示，引导学生画出光由空气射入玻璃和由玻璃射入空气的光路(图6)，用激光笔发出的光验证光路可逆。

图6

(2) 定量探究入射角和折射角之间的关系

认识法线、入射角和折射角后，学生进行分组实验，探究折射角r和入射角i之间的关系。

师：我们可以根据记录数据，猜想折射角r和入射角i之间的关系，画出相应的图像，进而找出规律。

学生分工合作，记录数据(表1)，提出自己的猜想。

表1

学生根据自己的猜想，利用excel分别画出r-i图像、r2-i图像、tanr-tani图像、sinr-sini图像，他们发现sinr-sini图像为一条直线(图7)，说明sinr和sini两者成正比关系，比值为一常数。

图7

2.2.4 了解先辈们艰辛的探究历程

在课前资源包里面，包含了托勒密、开普勒、斯涅耳等物理学家对折射现象的实验研究小故事。结合上面的探究环节，可以采用讲授法，回顾物理学史。三位科学家的故事可以分别由三位同学来讲，比比谁讲得更生动、逻辑更清晰。

2.2.5 总结、引入新的物理量

学生归纳、总结结论：在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数，这是有物理意义的量。

教师展示预习资源包中的素材，介绍几种常见介质的折射率(表2)。

表2

生：对于不同的介质，折射率的值是不同的。

在最后一个环节，总结、建构了新的物理概念——折射率，并对其物理意义进行探讨，所以采用了“以语言传递信息为主”的教学方法，包括讲授、讨论、归纳、总结等。这个环节能够使学生在较短时间内获得大量系统的科学知识，培养了学生的科学思维。

2.3 课后巩固

课后巩固不局限于解题，还可以是问题讨论，或是情境分析，或是实验探究及实验验证。

2.3.1 问题讨论

问题1：入射角一定大于折射角吗？

问题2：当入射角增大时，折射角如何变化？

问题3：如何解释“浮现”的硬币这个现象？

2.3.2 情境分析

(1) 《隋唐演义》中罗成在河边观察水深，似乎只有齐腰深，跃入后却差点被淹死，最后被隋军乱箭射死，由此故事过渡到折射现象的应用：水池变“浅”。

(2) 如图8所示，从侧面观察“玻璃砖后面的钢笔”的时候会观察到什么现象？钢笔始终都是错位的吗？

图8

2.3.3 实验探究

如图9所示，请尝试做一做，并说明水瓶灯发光的奥秘。

图9

在拓展内容的课题上可以标上星号，一颗星表示最简单，五颗星表示最难，以此类推。学生可以按照自己的学习能力选择完成，并在学习平台上反馈。教师可以根据平台数据进行拓展内容的调整，不断完善，突出“混合式教学”的优势。

3 注重过程，创新“混合式教学”评价

“混合式教学”将教学拓展到了课前、课中、课后，因此原有的教学评价方式也应该作出相应的调整。笔者设计了多维度考核评估指标体系(表3)，将评价的时间跨度扩展到整个学习过程，多层次考查学生的学习投入度和学习效果，从而实现对学生各个学习环节的实时评价。

表3

4 结语

传统的教学模式，以线下课堂教学为主，大部分时间是由教师主导，运用单向讲解方式传递知识，采用板书加PPT的形式。“混合式教学”模式不是简单的线上加线下，而是有效结合、相辅相成，充分发挥线下和线上教学模式各自的优势。

在物理概念、规律教学中，通过教学手段、教学方法、教学内容的混合等，将教师从“主导者”演变为“引导者”，将学生从“跟随者”演变为“主体”，[7]提升了学生的学习参与度，培养了学生自主学习的能力，加强了师生、生生之间的互动，从而加深了学生对概念、规律的理解和认同。