基于AiSchool智慧课堂的初中物理教学设计--以“凸透镜成像的规律”为例

广东省深圳市龙岗区龙城天成学校(518172) 李建锋

《义务教育物理课程标准(2022年版)》明确指出,教师要充分发挥信息技术的优势,将信息技术有效融入物理教学,创新教学方式,提升教学效率,同时,应鼓励学生将信息技术运用到物理学习中,帮助学生适应数字时代的要求,提升学生运用信息技术的能力[1]。现代教育技术理念认为课堂教学不再是简单的知识学习过程,而应注重理念、策略与技术的完美结合。为此,一线教师应积极开展信息技术支撑下的教学变革,提升课堂教学质量。本文以人教版8年级物理上册第5章第3节“凸透镜成像的规律”为例,阐述基于AiSchool智慧课堂的教学设计及实践反思。

1 AiSchool智慧课堂

AiSchool智慧课堂是基于“互联网+”的云课堂,集备课、授课、预习、测评等教学功能于一体,能有效地提高师生、生生的互动性,帮助教师基于真实评价数据优化教学过程。教师还可以根据具体教学内容及学情,选择有针对性的教学资源推送给不同层次的学生,开展个性化备课和分层教学。AiSchool智慧课堂覆盖了课前、课中、课后、课外全流程的教学环节,有利于教师实时掌握学生的学习情况,并通过线上与线下相结合的方式,提高学生的学习效率,进而改变学生的学习模式,提升学生的信息素养[2]。

2 基于AiSchool智慧课堂的教学设计

2.1 教学目标

(1)物理观念:通过实验探究总结凸透镜成像的规律。

(2)科学思维:通过具身活动发现凸透镜成不同性质的像,养成基于事实的猜想与假设的能力;借助Excel排序和标色功能清晰呈现凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件,提升对证据的分析能力和透过实验现象归纳物理规律的科学论证能力;通过Flash动画将实验过程进行连续再现,深化凸透镜成像的动态规律。

(3)科学探究:通过实验探究,提升小组分工合作和动手操作的能力,并总结出凸透镜成像的规律。

(4)科学态度与责任:通过实验探究,激发对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理。

2.2 教学重难点

教学重点:通过实验探究凸透镜成像的规律;教学难点:分析处理实验数据,总结凸透镜成像的规律。

2.3 学习者分析

本节课所面对的学生,已初步掌握了焦点、焦距、实像、虚像等概念,知道凸透镜对光具有会聚作用。在本节课中,学生需要进行实验、收集数据、分析数据和总结规律,实验时是在具体的点上观察、记录像的性质,而8年级的学生不善于从大量无序的数据中透过表象发现本质,从具体的点到区域的思维转化对他们来说具有较大的挑战。基于此,本节课有效融合信息技术,借助Excel表格的排序和标色功能突破教学重难点。

2.4 教学过程

2.4.1 新课导入

教师提问:出示教师带来的放大镜,引导学生思考放大镜能成怎样的像?

学生回答:正立放大的像。

教师活动:引导学生手持放大镜观看近处课本上的字和远处的教师,观察两次所看到的像的区别,进而引入新课--探究凸透镜成像的规律。

学生活动:利用放大镜观察远近不同的物体,并思考所成像的区别。

设计意图:由于放大镜(凸透镜)只能成正立放大的像的前概念在学生头脑中根深蒂固,为此本环节教师通过具身活动,引导学生分别观察远近不同物体,形成认知冲突,直指本节课的探究问题--凸透镜成像的规律。

2.4.2 实验探究

教师提问:引导学生猜想像的虚实、大小、正倒可能与什么因素有关?

学生讨论:猜想凸透镜成像的规律可能与物体到凸透镜的距离有关。

教师讲授并提问:在物理学上,物体到凸透镜的距离叫物距。教师为了探究凸透镜成像的规律,需要哪些实验器材?

学生回答:凸透镜、光源、光屏、光具座。

教师活动:展示高3 cm的“F”型LED光源、零刻度在标尺中间的光具座、标有刻度的光屏,引导学生思考这些改进有什么作用?

学生讨论:把凸透镜固定在零刻度线上,可快速读出物距和像距;已知大小的光源和标有刻度的光屏可以清晰比较物与像的大小关系。

设计意图:在前面的具身活动中,学生已感知凸透镜能成不一样的像。教师通过提问引导学生思考是什么因素导致成像规律的变化,既顺势引出“物距”的概念,又激活了学生的思维。同时,直接呈现改进后的器材,启发学生思考改进的好处,不仅有利于学生实验的开展,也培养了学生的证据推理和逻辑分析能力。

教师活动:利用Pad推送实验记录表,组织学生2人一组进行实验探究,教师巡视并指导学生完成实验。

设计意图:把课前制作好的Excel表格推送到学生Pad端,学生在记录数据时可通过Excel的下拉菜单快速选择成像的性质,小组提交Excel数据后可通过AiSchool平台查看其他小组的实验数据,通过大量数据分析归纳实验结论。

学生活动:利用Pad的投影功能,展示小组的实验操作,再现实验探究过程。

设计意图:利用Pad的投影功能,展示学生的实验操作过程,既给学生提供了展示小组合作探究成果的机会,又培养了学生的观察和评价能力。

教师活动:利用Excel排序和标色功能,引导学生从具体的点的成像特点分析归纳得到区域的成像规律。

学生活动:分析数据,得出结论。

设计意图:将小组推送过来的部分实验数据复制粘贴到同1个Excel表中,利用排序和标色功能(见表1),引导学生分析归纳凸透镜成像规律,学生可清晰发现分界点,实现点到局域的思维跨越[3]。

表1 凸透镜成像规律实验数据

2.4.3 课堂提升

教师活动:推送凸透镜成像规律的Flash动画。

学生活动:在Pad端拖动Flash动画左侧的蜡烛(如图1所示),观察凸透镜成像的动态变化规律。

图1 凸透镜成像规律的Flash动画截图

设计意图:由于实验的局限性,学生无法同步观察到像随物连续移动的变化规律。在本环节中,教师将Flash动画推送给学生,学生在平板端再次模拟凸透镜成像规律的动态实验,有利于学生理解凸透镜成像的动态规律,培养学生的连贯性思维。

教师活动:引导学生上台表演“我是你的像”,模拟凸透镜成像的规律。

学生活动:学生上台表演,其他同学观看和评价。

教师活动:利用Pad推送习题。

学生活动:在Pad上完成练习。

设计意图:AiSchool智慧课堂可即时收集和统计学生的作答情况,有利于教师及时掌握学情,进而开展有针对性的讲解,提升课堂效率。

2.4.4 归纳小结

教师活动:引导学生解释利用凸透镜看近处的课本上的字和远处的教师成像区别的原因。

设计意图:引导学生学以致用,首尾呼应,让学生豁然开朗,达成深度学习。

3 基于AiSchool智慧课堂的教学反思

本节课基于AiSchool智慧课堂,深度融合信息技术与课堂教学,呈现了“教师主导,学生主体”的新授课,既提高了学生的学习兴趣,又培养了学生的科学探究能力和合作能力。

3.1 扩大了实验数据的共享范围

在传统的实验课上,学生往往用纸笔记录实验数据,虽然记录方便,但只能在小组范围内共享实验数据,难以实现全班共享。而基于AiSchool的智慧课堂,每位学生都拥有1台Pad,教师在课前制作实验数据Excel表格,学生在课中使用Excel,不仅可以快速便捷地记录实验数据,还能将实验数据在全班范围内甚至是同年级的学生中共享,为实验结论提供大量的数据支撑,使实验结论更具有普遍性。

3.2 再现了实验过程的动态变化

学生利用实验器材获得的实验数据是间断的,学生根据全班的实验数据,经过科学推理得到凸透镜成像的区域规律。教师可将Flash动画推送给学生,学生通过拖动动画中的蜡烛,观察到像随物移动的同步动态变化,呈现了传统实验无法实现的连贯性,将传统课堂上的知识点转化成动态的图像,不仅深化了凸透镜成像的规律,还有利于学生理解和记忆实验结论。

3.3 放大了实验现象的演示效果

学生完成实验后,教师可让小组代表利用Pad的投影功能,实时展示实验过程。与此同时,教师及时对实验过程引导和补充。这是传统实验展示无法做到的,因为不管使用多大的实验仪器,后排的学生观察到的实验效果都不够理想,而Pad的投影同屏功能可以将实验细节呈现在屏幕上,放大实验的演示效果。共享实验过程不仅给学生提供了一个展现自我的平台,也起到了督促规范的隐性功能。

3.4 获取了即时学情的可视反馈

在学生分析归纳实验结论后,教师一般会通过发布练习让学生及时巩固和运用知识。在传统课堂中,教师利用PPT呈现课堂练习,通过提问来判断学生的掌握情况,这种方式只能片面了解个别学生,而不能全面掌握学情。而借助AiSchool智慧课堂的检测功能,教师可以将习题推送到学生的Pad上,不仅能及时收集每位学生的作答情况,还能通过游戏的方式调动学生的积极性,提升课堂效率,适时活跃课堂气氛。

3.5 实现了差异教学的个性辅导

在传统的班级授课中,教师实施统一进度的讲解,很难关注到学生个体的差异性,无法有效地开展差异化教学。而基于AiSchool智慧课堂的交互功能,可以实现教师与学生的交互、学生与学生的交互、学生与媒体的交互,支撑动态的教与学过程。教师不仅可以通过平台及时掌握学生的学情,还能及时开展差异化教学,开展针对性的辅导,真正做到面向全体学生,提升课堂效率。

基于AiSchool智慧课堂的教学,不是为了使用信息技术而使用信息技术,更不是信息技术的炫技舞台,而是要依据学情和信息技术的特点,将信息技术和课堂教学深度融合,让信息技术服务于课堂。