趙 才 林 叢 周 慶

(寧夏大學物理與電子電氣工程學院 寧夏 銀川 750021)

1 研究背景

隨著信息技術的逐漸發(fā)展，信息化浪潮推動了社會各個領域的發(fā)展，尤其對教育理念和教學模式產生了革命性影響，多媒體教學也逐漸代替了傳統(tǒng)教學模式[1].但是在校外輔導機構中，它卻仍然難以得到廣泛的應用.基于SPOC的“雨課堂”的出現在部分程度上能夠解決這個問題.“雨課堂”是由清華大學研發(fā)的一款教學工具，它將復雜的信息技術手段融入到PowerPoint和微信中，在課前預習與課堂教學間建立溝通橋梁，在電腦中安裝完成后,“雨課堂”將成為PowerPoint中的一個插件, 制作者只要會制作PPT、插入視頻就可以設計出一節(jié)精彩的雨課.校外輔導機構應用“雨課堂”輔助教學可以使學生直觀地理解原本抽象的物理知識，獲取優(yōu)質的微課資源，提高學習興趣.此外，通過“雨課堂”教學平臺實時反饋出來的教學數據，教師能夠有針對性地進行教學，抓住學生的知識盲區(qū)，從而提升物理課堂的質量與效率.

建構主義(Constructivism)理論最先由瑞士認知心理學派的心理學家皮亞杰提出，其基本觀點是：學生對知識的構建過程是通過與身邊環(huán)境的相互作用和聯系而逐步建立的，是建立在學生原有知識經驗以及心理特征基礎上的[2].認知個體與環(huán)境的相互作用涉及兩個基本過程：“同化”與“順應”.認知個體就是通過同化與順應這兩種形式來達到與周圍環(huán)境的平衡：當個體能用現有圖式去同化新信息時，處于一種平衡的認知狀態(tài)；而當現有圖式不能同化新信息時，平衡即被破壞，而修改或創(chuàng)造新圖式(即順應)的過程就是尋找新的平衡的過程.個體的認知結構就是通過同化與順應過程逐步建構起來，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環(huán)中得到不斷的豐富、提高和發(fā)展.

建構主義提倡在教師指導下的以學習者為中心的學習，也就是說，既強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者.學生是信息加工的主體，是意義的主動建構者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象[3].

2 基于SPOC雨課堂的教學設計

本文以高一下學期“勻速圓周運動”的校外輔導課為例，結合“雨課堂”進行教學設計.“雨課堂”可以把經過教師篩選的優(yōu)質網絡資源推送給學生學習，并及時監(jiān)督學生的學習情況.在講述例題時，將題目下發(fā)到學生的手機上，節(jié)省課堂時間.

2.1 教學準備工作

(1)準備預習內容

由于只能借助黑板教學，在校外輔導機構中講授“勻速圓周運動”這一節(jié)時，線速度的推導過程就成了學生學習的難點.而利用“雨課堂”開展教學時，可以在課前向學生推送“手機課件”，通過課前的課件推送，教師可以布置課前學習任務，讓學生自行學習一些相對簡單的知識要點.之后，在課中再開展高階的交流互動，講解相對較難理解的知識要點從而達到提升課堂效率的目標[4].用“雨課堂”制作本節(jié)課的預習PPT時，選擇插入微課的選項，可以在其中插入網絡資源.本節(jié)課中,選擇的微課鏈接為https://www.bilibili.com/video/av43522707/?p=24.最后，在電腦端將制作好的課件上傳至“雨課堂”的課件庫中待用，如圖1所示.

圖1 “雨課堂”上傳課件界面

(2)準備導學案

在圓周運動這一節(jié)中，學生需要掌握很多新的物理量，以及這些物理量間的關系.使用“雨課堂”編寫物理概念導學案，學生用于進行概念學習后的及時復習，還能向教師反饋學生新物理概念的掌握情況.教師可以根據反饋的情況及時調整教學重點以及策略.

(3)準備課堂例題

勻速圓周運動這一節(jié)，物理量之間的關系是重點，教師需要提前準備課堂練習題，訓練學生在課堂上所學習的公式.用“雨課堂”將例題事先編進PPT中，然后下發(fā)給學生，可以節(jié)省教師在黑板上抄寫例題的時間，能夠讓學生更清楚地讀懂題意，并且方便學生在課后整理課堂例題.通過使用“雨課堂”，教師可以通過微信建立一個班級群，然后將幻燈片快速推送到學生的手機上.在課堂上，課件會一頁一頁地通過手機發(fā)送給學生，學生如果有哪一頁沒聽明白，可以暫停慢慢消化，也可以標記為不懂，用來課后復習.而這些數據,都能夠立刻顯示在教師的手機上[5].

2.2 “勻速圓周運動”的教學設計

(1)教學目標

1)知道圓周運動的概念.

2)掌握線速度、角速度、轉速和周期概念.

3)掌握各物理量之間的關系.

(2)教學重點

1)線速度、角速度、轉速和周期概念的理解及其相互關系.

2)勻速圓周運動的特點.

(3)設計教學過程

教學環(huán)節(jié)1：課前預習

教師使用手機登陸微信平臺中的“雨課堂”公眾號，向班級發(fā)布預習內容如圖2和圖3所示，并引導學生進行觀看學習，在觀看結束后，對學生提出的問題進行解答.

圖2 “雨課堂”預習文件所在位置

圖3 發(fā)布“雨課堂”預習視頻

教學環(huán)節(jié)2：從生活中的事例引出圓周運動的概念

教師指導學生在手機上觀看“雨課堂”里PPT中的鐘表、鏈球以及吊扇的圖片，如圖4，5，6所示.提出問題：在鐘表指針上、吊扇葉片上以及鏈球上的某一點，它們的運動有什么共同的特點？ 學生答：它們的運動軌跡都是圓形.然后教師進行歸納總結：“質點的運動軌跡是圓的運動，稱之為圓周運動.”

圖4 鐘表實例

圖5 吊扇實例

圖6 鏈球實例

設計意圖：結合生活中的實例進行新課的引入，能激發(fā)學生的興趣，并且鍛煉學生歸納概括物理概念的能力.

教學環(huán)節(jié)3：啟發(fā)學生比較圓周運動的速度

教師指導學生觀看“雨課堂”PPT中的自定義動畫，同時講解：A和B是指針上的兩個點，指針順時針轉動，經過時間t后這兩個點分別到達了A1和B1的位置上.

教師組織學生們進行交流討論，比較A和B兩個點運動的快慢.

學生討論：

(1)A點運動的較快，因為在相同時間內A質點運動的路程比較大.

(2)A,B運動的一樣快，因為A，B兩質點在相同的時間內與圓心的連線轉過的角度一樣大.

圖7 線速度演示動畫

設計意圖：利用“雨課堂”的PPT動畫播放，能夠讓學生看到更加生動的物理情境，從而留下更加深刻的印象，同時還能節(jié)省教師用于作圖的時間，讓課堂時間更加高效地利用起來.此外，通過這樣的小組交流與自行探討，小組成員的內部想法和思維模式就能夠影響到全班的思維模式，即全班通過這樣的形式完成了知識的建構，通過小組交流，培養(yǎng)學生學習、理解新物理概念的能力.還能為學生接下來學習線速度、角速度做鋪墊.

教學環(huán)節(jié)4：線速度與角速度

教師總結第二種回答并且給出角速度的概念.角速度：做圓周運動的物體轉過的角度Δθ與所用時間Δt的比值.接著，組織學生觀看“雨課堂”PPT中弧度制的推導過程，使學生建立起用弧度表示角大小的概念，以及學習弧度制角度的單位rad，最后讓學生根據之前學過的單位制知識，推導出角速度的單位.

設計意圖：傳統(tǒng)教學與利用“雨課堂”的多媒體教學相結合，能夠更加高效直觀地講解圓周運動的線速度方向以及弧度制的推導過程.在講解了線速度推導的過程后,讓學生自己動手推導角速度的公式.引導學生從公式里邊發(fā)現相同點，鍛煉數學推導能力.

教學環(huán)節(jié)5：周期、轉速與頻率

教師引導學生觀看“雨課堂”PPT中鐘表指針轉動的動畫，同時提問：能否比較1 h內鐘表的分針和秒針哪個轉得快？除了線速度和角速度之外還有哪些物理量可以用來描述指針轉動得快慢？

學生回答：在1 h內鐘表的分針轉了1圈，而秒針轉了60圈，所以秒針轉得快.

教師總結：鐘表的秒針1 min轉了1圈，我們可以用秒針轉的圈數與時間的比值來定義秒針上的點做圓周運動的速度，像秒針這樣的做圓周運動的物體，單位時間內轉過的圈數就叫做轉速.例如：秒針的轉速就可以用1 r/min(轉每分)來表示.物理學中使用字母n來表示轉速，常用單位有轉每秒(r/s)和轉每分(r/min).另外，還有一個和轉速很相近的物理量是頻率，其物理意義是做圓周運動的物體在1 s內所轉過的圈數.頻率用f表示，單位是赫茲(Hz).除了這兩個物理量之外，還可以用做圓周運動的物體轉過一周所用的時間(周期)T來表示物體做圓周運動的快慢.周期的單位是秒(s).

教師舉例：一個做勻速圓周運動的質點，在1 s內總共轉過5圈，嘗試用轉速、周期、頻率來描述這個質點的運動，然后小組對轉速、周期與頻率之間的相互關系進行交流討論.

學生回答：頻率是5 Hz，轉速是5 r/s，周期是0.2 s.

教師點評學生的回答并且進行總結：做圓周運動的物體，當轉速單位選取(r/s)時，此時轉速與頻率大小相等.并且轉速、頻率二者與周期互為倒數.

教學環(huán)節(jié)6：線速度與角速度的關系

教師帶領學生復習線速度、角速度、弧度的意義，然后指導學生利用這3個物理量的表達式，推導出線速度與角速度的關系.

師生通過交流討論得到結論v=ωr.教師對推導過程進行總結和評價.

教學環(huán)節(jié)7：圓周運動中各個物理量的關系

教師提問，讓學生回顧線速度的物理意義.在學生做出回應后，教師再次提問：如果做圓周運動的物體恰好轉過了一周，那么所用的時間t就是圓周運動的周期T，請學生們結合線速度的物理意義，推導一下此時線速度的表達式.教師總結學生的回答，并且給出線速度和周期的關系

隨后教師引導學生根據角速度的物理意義，推導出物體做圓周運動轉過一周時，角速度ω與周期T之間的關系.教師總結得出角速度與周期的關系為

教師組織學生復習周期、頻率、轉速之間的關系，隨后讓學生們根據剛才得到的線速度、角速度與周期的關系，結合剛才復習的內容，推出線速度、角速度與轉速、頻率的關系如圖8所示.

教師進行總結：v=2πrn；v=2πrf；ω=2πn;ω=2πf.最后讓學生復習一遍學習過的圓周運動與這些物理量間的關系并畫出物理量關系圖如圖8所示.

圖8 圓周運動各物理量之間的關系

教學環(huán)節(jié)8：發(fā)布復習導學案

教師引導學生打開“雨課堂”，打開下發(fā)的導學案，要求學生在規(guī)定的時間內答題并且提交，隨后教師使用手機端“雨課堂”檢查學生的答題情況，然后對學生出現的問題進行講解，對學生概念理解薄弱的地方進行強化.

線速度復習導學案如圖9所示.

圖9 概念填空題

設計意圖：“圓周運動”這一節(jié)中，用于描述圓周運動的幾個物理量的概念非常重要，“雨課堂”的發(fā)布試卷以及試卷打分功能，可以提高學生的學習積極性，還能對學生的概念掌握程度進行反饋，從而在當堂對學生的概念薄弱之處進行強化.

教學環(huán)節(jié)9：發(fā)布并講解課堂例題

教師在課堂上使用“雨課堂”發(fā)布例題PPT，讓學生打開PPT讀題并理解題意，最后對例題進行講解.

3 結論

本文探討“雨課堂”教學平臺在校外輔導機構中的教學設計實例，借鑒已有的建構主義理論，對課外輔導機構進行訪談與教學實踐，結合校外輔導機構與公立學校的多媒體設備差距，針對“雨課堂”在課外輔導機構中的物理教學的優(yōu)勢，總結出本篇物理教學設計并且從中得出以下結論.

(1)“雨課堂”的出現可以很好地解決目前校外輔導機構中多媒體輔助教學的難題.

(2)教師將電子版的例題提前上傳到“雨課堂”中，從而提高課堂教學效率.

(3)“雨課堂”提供了一個使教師選取優(yōu)質的微課資源作為預習內容分享給學生并且能夠及時提供反饋的平臺.

(4)“雨課堂”可以在課前發(fā)布學生學習的預習內容，通過它特有的學生學習情況反饋系統(tǒng)，可以使教師監(jiān)控學生的學習情況.