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        基于混合式教學(xué)模式的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)
        ——以“感生電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

        2021-09-24 05:56:38李小芳張旭玲賈冬梅劉慧豐
        物理通報(bào) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:電磁爐電動(dòng)勢(shì)渦流

        李小芳 張旭玲 賈冬梅 劉慧豐

        (山西晉中理工學(xué)院通識(shí)教育學(xué)院 山西 晉中 030600)

        大學(xué)物理是理工科非物理專業(yè)學(xué)生的一門公共必修課,在傳統(tǒng)的教學(xué)中,都是“以教師為中心,以教材為依據(jù),以課堂為渠道”,針對(duì)這些問題,本節(jié)課以學(xué)生為中心,采用了“線上+線下”的混合式教學(xué)模式.課前,學(xué)生在線上根據(jù)預(yù)習(xí)清單及視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)及自測(cè);課中,教師一方面采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示,一方面充分利用各種現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段,使用圖片、動(dòng)畫、視頻等各類教學(xué)資源,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推導(dǎo).在加深學(xué)生對(duì)概念、原理的理解后,積極聯(lián)系實(shí)際,將枯燥的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為生活中常見的實(shí)例,增加課程的趣味性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升課堂教學(xué)效果;課后學(xué)生完成拓展及課后思考等.課程中融入課程思政元素,在傳授知識(shí)的同時(shí),幫助學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀;加入學(xué)科前沿內(nèi)容及物理原理在工程技術(shù)中的最新突破,挖掘課程深度;借助學(xué)習(xí)通智慧課堂功能,豐富課堂教學(xué),記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程并及時(shí)反饋.

        1 教學(xué)背景分析

        1.1 教學(xué)任務(wù)分析

        參考教材:《物理學(xué)》(馬文蔚,高等教育出版社,第六版).

        授課內(nèi)容:第八章第2節(jié)“感生電動(dòng)勢(shì)”.

        授課對(duì)象:本科一年級(jí)第二學(xué)期非物理專業(yè)學(xué)生.

        授課學(xué)時(shí):45 min.

        1.2 先修課程分析

        “感生電動(dòng)勢(shì)”是《大學(xué)物理》電磁感應(yīng)部分的內(nèi)容[1].學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容之前,已經(jīng)掌握了電磁感應(yīng)定律及動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)容,因此具備學(xué)習(xí)本課的基礎(chǔ)知識(shí).

        1.3 授課學(xué)生分析

        由于高中物理采用模塊學(xué)習(xí)的方式,且各地高考改革使得不同省份的學(xué)生所學(xué)習(xí)的物理內(nèi)容不同,學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊.部分學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)沒有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),而且微積分基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng),對(duì)物理有畏難情緒,但好奇心強(qiáng)、思維活躍,對(duì)實(shí)用性內(nèi)容更感興趣.

        2 教學(xué)目標(biāo)

        2.1 知識(shí)目標(biāo)

        (1)理解感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制;

        (2)理解麥克斯韋感生電場(chǎng)的假設(shè);

        (3)會(huì)計(jì)算回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);

        (4)理解渦流的物理效應(yīng).

        2.2 能力目標(biāo)

        (1)能獨(dú)立獲取知識(shí)并與同伴進(jìn)行交流協(xié)作;

        (2)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法;

        (3)能從物理實(shí)驗(yàn)中探究物理規(guī)律;

        (4)能運(yùn)用感生電動(dòng)勢(shì)及渦流的知識(shí)分析并解決實(shí)際問題.

        2.3 素質(zhì)目標(biāo)

        (1)有將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)及創(chuàng)新意識(shí);

        (2)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊(duì)精神;

        (3)通過“課堂思政”的教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生民族自信和愛國主義,激發(fā)學(xué)生為民族學(xué)習(xí)的熱情.

        2.4 教學(xué)重難點(diǎn)

        (1)教學(xué)重點(diǎn)

        感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算;感生電場(chǎng)的性質(zhì);渦流的物理效應(yīng)及應(yīng)用.

        (2)教學(xué)難點(diǎn)

        感生電場(chǎng)的理解;運(yùn)用感生電動(dòng)勢(shì)及渦流的知識(shí)解釋實(shí)際問題.

        3 教學(xué)資源設(shè)計(jì)

        教學(xué)資源設(shè)計(jì)如表1所示.

        表1 教學(xué)資源設(shè)計(jì)

        4 教學(xué)手段與方法

        將傳統(tǒng)與信息化手段相結(jié)合,進(jìn)行線上線下混合式教學(xué).利用傳統(tǒng)板書展示課程主線及復(fù)雜推導(dǎo),使用PPT播放視頻、圖片、動(dòng)畫等使課程可視化;利用學(xué)習(xí)通等信息化手段可以加強(qiáng)師生之間的互動(dòng).教學(xué)過程中采用多種教學(xué)方法,如自主學(xué)習(xí)法、啟發(fā)式教學(xué)法、討論法、直觀演示法.每堂課采用的教學(xué)方法并不一定相同,因此教無定法,貴在有法,多法并存.

        5 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

        5.1 教學(xué)流程圖

        教學(xué)流程圖如圖1所示.

        圖1 教學(xué)流程圖

        5.2 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

        5.2.1 課前預(yù)習(xí)及評(píng)估

        課前教師發(fā)布預(yù)習(xí)清單,自學(xué)知識(shí)點(diǎn)小視頻,預(yù)習(xí)測(cè)試,學(xué)生進(jìn)行自學(xué)及自測(cè).

        設(shè)計(jì)意圖:線上線下相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力;通過測(cè)試及問卷,確定教學(xué)起點(diǎn),進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)[2~4].

        5.2.2 新課導(dǎo)入

        如圖2所示,在一卷導(dǎo)線上焊接一個(gè)燈泡,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,將其放在工作的電磁爐上之后,燈泡變亮,教師提出問題:“這個(gè)閉合回路中沒有電源,為什么放在電磁爐上燈泡可以發(fā)亮?”

        設(shè)計(jì)意圖:通過演示實(shí)驗(yàn),提出問題,引發(fā)學(xué)生思考,進(jìn)而引出本節(jié)內(nèi)容.

        圖2 無電源閉合回路中的燈泡放在電磁爐上變亮

        5.2.3 新課教學(xué)

        教師講解:根據(jù)引起磁通量變化的原因,將電動(dòng)勢(shì)分為兩大類,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì),并回顧動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及其產(chǎn)生機(jī)制.向?qū)W生提出問題:“感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力的來源?”利用愛因斯坦的“當(dāng)現(xiàn)有的理論無法解釋一個(gè)現(xiàn)象時(shí)就需要提出新的理論.”及牛頓的“沒有大膽的猜測(cè)就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”這兩句名言引出感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力來源為麥克斯韋假設(shè)的渦旋電場(chǎng)力,從而得出感生電動(dòng)勢(shì),并用類比法引導(dǎo)學(xué)生答出感生電場(chǎng)的性質(zhì).

        設(shè)計(jì)意圖:名言的引用,可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面,也可以使課堂銜接得更流暢.類比法的使用可以鍛煉學(xué)生由此及彼的思維.

        5.2.4 學(xué)以致用引入課程思政及前沿知識(shí)

        向?qū)W生介紹電磁爐的基本構(gòu)造,引導(dǎo)學(xué)生利用感生電動(dòng)勢(shì)的知識(shí)回答“沒有電源的燈泡放在電磁爐上會(huì)亮”的原因.

        如圖3所示,請(qǐng)擁有無線充電手機(jī)的學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)給大家演示無線充電的現(xiàn)象,教師向?qū)W生提問手機(jī)無線充電的原理.教師提示學(xué)生無線充電原理與沒有電源的燈泡發(fā)亮是一樣的,從而引出無線充電原理.如圖4所示,請(qǐng)學(xué)生演示手機(jī)給手機(jī)充電,即反向無線充電,進(jìn)而向?qū)W生介紹我們國家的華為手機(jī)是第一個(gè)使用反向無線充電技術(shù)的品牌.

        圖3 手機(jī)無線充電

        圖4 手機(jī)反向無線充電

        設(shè)計(jì)意圖:學(xué)以致用環(huán)節(jié)前后呼應(yīng);加入手機(jī)無線充電等學(xué)科前沿內(nèi)容,挖掘課程深度;通過介紹華為手機(jī)是第一個(gè)使用反向無線充電技術(shù)的手機(jī)品牌,從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行科技報(bào)國教育,激發(fā)學(xué)生的愛國之心.

        5.2.5 渦流及其物理效應(yīng)的應(yīng)用

        如圖5所示,通過演示渦流物理效應(yīng)實(shí)驗(yàn),并讓學(xué)生觀察和親自體驗(yàn),得到錫箔紙放在電磁爐上會(huì)懸浮及發(fā)熱的結(jié)論,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生得出渦流的主要物理效應(yīng),即熱效應(yīng)和力效應(yīng).

        圖5 演示渦流物理效應(yīng)

        5.2.6 分組討論

        學(xué)生4人一組討論:“為什么錫箔紙放在電磁爐上會(huì)懸浮及發(fā)熱”.

        討論結(jié)束后,學(xué)生將答案提交至學(xué)習(xí)通,學(xué)生查看所有組答案,選出最優(yōu)答案組,并對(duì)所有組進(jìn)行評(píng)價(jià),課后對(duì)組內(nèi)成員進(jìn)行評(píng)價(jià)及自評(píng).

        教師總結(jié)討論內(nèi)容并介紹熱效應(yīng)和力效應(yīng)的應(yīng)用,即電磁爐加熱原理、電磁感應(yīng)加熱及電磁阻尼.

        設(shè)計(jì)意圖:分組討論可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和集體榮譽(yù)感;評(píng)價(jià)時(shí),注重過程性考核,評(píng)價(jià)方式多樣化.渦流應(yīng)用的講解不僅可以加深學(xué)生對(duì)渦流物理效應(yīng)的理解,而且可以提高學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的能力.

        5.2.7 作業(yè)布置

        利用學(xué)習(xí)通進(jìn)行作業(yè)布置.

        (1)拓展應(yīng)用:電子感應(yīng)加速器,微信公眾號(hào)相關(guān)文章.

        (2)課后思考:實(shí)現(xiàn)手機(jī)無線充電的其他原理及如何提高充電效率.

        (3)在線測(cè)試題.

        設(shè)計(jì)意圖:利用微信公眾號(hào)等多平臺(tái)和渠道了解物理原理在工程技術(shù)中的最新突破,拓展物理課的廣度;課后思考促使學(xué)生了解學(xué)科前沿進(jìn)展,并通過問題來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情.

        5.2.8 課堂小結(jié)

        如圖6所示,利用思維導(dǎo)圖總結(jié)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn).

        圖6 課堂小結(jié)

        設(shè)計(jì)意圖:總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),使知識(shí)體系化,使用思維導(dǎo)圖可以使知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系一目了然.

        5.2.9 課后答疑

        采用討論區(qū)進(jìn)行答疑,學(xué)生先在討論區(qū)發(fā)布問題,隨后轉(zhuǎn)發(fā)至班級(jí)群,班級(jí)內(nèi)其他同學(xué)先進(jìn)行解答回復(fù),教師最后進(jìn)行總結(jié).

        設(shè)計(jì)意圖:討論區(qū)答疑可以提高學(xué)生的自主參與性.

        6 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

        將過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合,注重過程評(píng)價(jià).本節(jié)課由3部分成績?cè)u(píng)價(jià),分別為課前預(yù)習(xí)(30%)、課堂活動(dòng)(40%)及課后思考、拓展(30%),課堂活動(dòng)主要包括活躍課堂氣氛,回答問題,搶答,小組討論等.信息化平臺(tái)可以實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的平時(shí)成績,便于學(xué)生及時(shí)查看自己平時(shí)成績并及時(shí)查漏補(bǔ)缺.

        7 教學(xué)反思

        7.1 合理優(yōu)化課程內(nèi)容 注重課程育人

        整合線上線下資源,對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行合理優(yōu)化.利用線上資源對(duì)內(nèi)容刪繁就簡,刪掉一些繁雜的推導(dǎo)、難題、怪題,就有更多的時(shí)間來加入思政內(nèi)容.課程中拓展一些前沿內(nèi)容,加入有深度和廣度的物理事例,從而培養(yǎng)學(xué)生的高階能力.

        7.2 將傳統(tǒng)與信息化手段相結(jié)合

        信息化手段的引入,使得教室不再是唯一獲取知識(shí)的途徑,并且可以活躍課堂氣氛,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,提升教學(xué)質(zhì)量.

        7.3 過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合

        為了促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步,采用多樣化的測(cè)評(píng)方式.分組討論中,除了教師評(píng)價(jià),還包括組間互評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、自評(píng).利用智能化平臺(tái)可以及時(shí)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,并且給予反饋.

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