曹瑞超　郭穎

摘 要：文章基于“云班課”線上教學平臺，以“學生為主體，教師為主導”的教學理念為基礎，運用“NoBook物理實驗”虛擬實驗平臺，結合杜威“五步教學法”教學理論，以蘇科版八年級物理下冊第八章第一節(jié)“牛頓第一定律”的教學為例，探究線上線下混合教學模式的三種教學策略，并闡述如何利用相應的教學策略培養(yǎng)具備物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任這四方面物理學科核心素養(yǎng)的初中生。

關鍵詞：線上線下;混合教學;教學策略;核心素養(yǎng)

基金項目：陜西理工大學2021年研究生教育教學改革研究項目“基于卓越教師培養(yǎng)的‘論文寫作指導課程模式研究”（編號SLGYJG2109）。

作者簡介：曹瑞超（1997—），男，陜西理工大學物理與電信工程學院。

郭穎（1977—），女，陜西理工大學物理與電信工程學院。

一、線上線下混合教學模式

教育信息化2.0時代，智能應用環(huán)境為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”提供了可靠的技術支持，傳統(tǒng)的線下課堂教學模式已逐步向以智能信息化教學平臺為基礎的線上線下混合教學模式發(fā)展。線上線下混合教學模式是指將線上授課的優(yōu)勢和線下授課的優(yōu)勢相結合，在保持線下課堂教學組織形式的基礎上，利用線上教學整合優(yōu)質的教學資源，提高學生的自主學習的能力;結合線下課堂教學中教師的引導力，利用線上教學提供的多維互動教學能力，提高學生學習積極性和課堂互動性;利用線上教學平臺所提供的學情數(shù)據(jù)分析功能，提高課堂教學效率。在教學設計上采用“以學生為主體，以教師為主導”的教學理念，利用信息化現(xiàn)代教育技術手段，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，提高教學效率和質量。

二、教學案例

杜威在《民本主義與教育》一書中論述的“五步教學法”指出，教學過程應包含創(chuàng)設情境、提出問題、思考問題、解決問題和驗證問題五個步驟。文章以蘇科版八年級物理下冊第八章第一節(jié)“牛頓第一定律”的教學為例，基于智能教學平臺“云班課”所提供的資料庫、互動問答、評分獎勵和學生學情分析功能，結合“NoBook物理實驗”平臺提供的虛擬實驗環(huán)境，運用杜威“五步教學法”的教學理論，設計課堂授課基本流程，從課前預習、課堂教學、課后練習三個方面探究線上線下混合教學模式的實施策略。

（一）課前預習

課前預習作為學習過程的開始階段，是課堂教學前的重要一步。學生在預習過程中回顧舊知識，聯(lián)系新知識，提出自己的疑問，為課堂學習做好充分準備。

學習本節(jié)課前，學生已經(jīng)掌握了力和力的作用效果等相關知識，知道力可以改變物體的運動狀態(tài)和形狀，且具有一定的實驗探究能力。因此，教師可以利用“云班課”平臺的交流討論功能，運用任務驅動策略布置課前的線上預習任務，讓學生結合前期學習內容，自主閱讀教材第八章第一節(jié)的內容，思考以下問題：①靜止在桌面的木塊受到什么力的作用？②在何種條件下木塊可由靜止變?yōu)檫\動狀態(tài)？何種條件下運動的木塊又由運動變?yōu)殪o止狀態(tài)？③木塊的運動是否需要力的維持？學生結合已有知識儲備就以上問題在線上平臺進行交流討論。教師在課前通過“云班課”教師端對學生的預習數(shù)據(jù)進行分析，快速掌握學生在學習新知識方面存在的問題和疑慮，為后期進行課堂教學做好鋪墊。

（二）課堂教學

課堂教學作為一種具有較強目的性的學習活動，是整個教學活動的重要環(huán)節(jié)。學生在課堂教學過程中的狀態(tài)會直接影響其對知識的理解、思維能力的提升和對相關技能的掌握。

1.創(chuàng)設情境，任務驅動策略

教師在線上利用“云班課”進行圖像和文字描述，展示放在桌面上靜止的水杯和用力向左推動放在桌面上的水杯，并讓學生思考如下問題：當無推力和有推力時，杯子的運動狀態(tài)是怎樣的？

學生根據(jù)“云班課”提供的信息，拿出自己的水杯，動手實驗后，得出“無推力時，水杯靜止;有推力時，水杯運動”的結論。之后，教師進行總結：通過上述實驗現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)“力推物動，力撤物?！保矬w的運動需要力來維持，此結論能否解釋其他現(xiàn)象？

基于此，教師創(chuàng)設線下實驗：向右推動放在水平桌面上的小車，手離開后，小車繼續(xù)運動一段距離，最終停止運動。教師要求學生觀察并思考如下問題：手離開小車后，小車處于什么狀態(tài)？受什么力？教師要求學生在“云班課”中提交討論結果。

學生從推小車演示實驗的情境出發(fā)，結合已有的知識儲備得出結論，認為手離開小車后，推力消失，小車仍處于運動狀態(tài)，受到重力、支持力和與小車運動方向相反的摩擦力的作用。

教師利用“云班課”提供的學情數(shù)據(jù)分析，快速對學生提交的討論結果進行歸納總結：據(jù)受力分析，推力撤銷后小車繼續(xù)向前運動，且在運動方向上無力的作用，“力撤物不?！迸c之前“力撤物?！钡默F(xiàn)象矛盾。而后，教師繼續(xù)提問：“通過以上分析，我們知道小車的運動并不需要受到力的作用，這與‘物體的運動需要力來維持這一結論相互矛盾，請同學們思考，為什么會出現(xiàn)矛盾，原因是什么？”

2.問題主導，實驗探究策略

為進一步分析兩種現(xiàn)象的矛盾，明確“力是維持物體運動的，還是改變物體運動狀態(tài)的？”這一問題，教師進行如下教學過程。

教師根據(jù)推小車演示實驗的現(xiàn)象設計任務：對比撤去推力后運動的小車和最終靜止的小車，受力有何不同？學生對靜止的小車進行受力分析，認為撤去推力后運動的小車最終靜止是因為受到摩擦力的作用，摩擦力是阻礙物體運動的一種阻力。教師繼續(xù)提出問題：“運動的小車因受到摩擦力而靜止，如果改變摩擦力的大小，小車的運動狀態(tài)會發(fā)生怎樣的變化？”而后，教師通過實驗“阻力對物體運動狀態(tài)的影響”進行探究，并向學生提出如下任務：交流討論改變阻力大小的方法有哪些？猜想阻力的大小對物體運動狀態(tài)的影響。

基于思考和已掌握的知識，學生認為阻力的大小可以通過改變接觸面的粗糙程度實現(xiàn)，物體的運動距離較短是因為受到的阻力較大，當物體受到的阻力較小時，其運動距離變長。教師對學生的回答給予肯定，而后總結：“我們實驗的目的是探究阻力對物體運動狀態(tài)的影響，應該確定唯一變量為阻力，要保證物體開始受到不同的阻力作用時的速度相同。”

教師：怎樣才能使物體在平面上開始運動時具有相同的速度？

學生：保證物體從同一高度下落。

教師：如何判斷阻力對物體運動狀態(tài)的影響？

學生：比較同一物體在接觸面粗糙程度不同的條件下移動的距離，判斷阻力的大小與物體運動狀態(tài)之間的關系。

教師：根據(jù)以上分析我們需要什么實驗器材？

學生：需要小車作為運動物體，需要斜面保證小車有相同的初始速度，用木板、棉布、毛巾來改變接觸面阻力的大小。

教師：請同學們利用“NoBook物理實驗”平臺提供的虛擬實驗環(huán)境，以學習小組為單位選擇實驗儀器進行實驗方案設計，將設計結果提交到“云班課”。

學生設計出如下實驗方案。

實驗原理：以木板、棉布和毛巾作為接觸面，因為各接觸面摩擦力不同，對物體產(chǎn)生的阻力大小不一。利用控制變量法，在保證小車每次釋放高度相同的條件下，比較小車運動距離的長短，探究阻力大小與物體運動狀態(tài)之間的關系。

實驗步驟：

（1）將水平表面設置為粗糙的棉布，將小車從斜面某一固定點釋放（標記小車釋放的位置），記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（2）將水平表面設置為較粗糙的毛巾，將小車從斜面上標記的同一點釋放，記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（3）將水平表面設置為較光滑的木板，將小車從斜面上標記的同一點釋放，記錄小車最終停止時的位置與斜面底端之間的距離。

（4）將不同情況下的實驗數(shù)據(jù)輸入表格中。

教師通過“云班課”對各組實驗設計方案進行組間互評和打分，對學生設計的實驗方案進行補充完善后，指導學生在虛擬實驗平臺進行實驗探究，并于實驗結束后，在“云班課”提交實驗結果截圖、實驗數(shù)據(jù)和分析結果。

實驗結論：當保證小車在同一高度下落即到達斜面底端的速度大小一致時，小車所受到的阻力大小會影響小車的運動距離，阻力越小時，小車的運動距離越長，而阻力越大時，小車的運動距離越短。

教師總結并提問：根據(jù)實驗結論，在物體運動的初始速度相同的情況下，接觸面粗糙程度越小，物體所受到的阻力越小，物體運動的距離越長。問題是，若接觸面可以達到絕對光滑，運動的物體不再受阻力作用時，其運動狀態(tài)又如何？

學生：運動的物體不受阻力作用時，將一直運動下去。

3.歸納總結，應用遷移策略

教師：通過實驗探究，我們可以得出結論，力是物體從靜止變成運動、從運動變成靜止的原因，物體的運動與否并不需要受到力的作用，力僅僅是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。請同學們依據(jù)新的結論，解釋第一個實驗“用力推動水杯”的現(xiàn)象。

學生：當水杯受到推力時，水杯由靜止變?yōu)檫\動，當推力撤去后，水杯由運動變?yōu)殪o止。力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

教師：科學探究是一個不斷修正的過程，當我們發(fā)現(xiàn)理論與實際不符時，要堅持科學的態(tài)度，通過實驗驗證，對理論進行修改完善，得到正確、合理的理論結果。我們今天的學習和探究過程，很早之前的物理學家伽利略已經(jīng)實踐過，他曾在理想斜面實驗中提道：“若表面絕對光滑，運動的物體將不受阻力，永遠運動下去?！边@與我們本次實驗探究的推論相同。牛頓在伽利略等前人的研究基礎上，總結提出“一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)”，即牛頓第一定律。

教師：是否可以設計實驗來驗證牛頓第一定律的內容？

學生：因為絕對光滑的接觸面在自然世界中并不存在，物體不可能不受阻力的作用，因此牛頓第一定律的內容是通過實驗數(shù)據(jù)合理推理出來的結果，不能通過實驗驗證。

教師：請同學們簡單闡述牛頓第一定律的基本內容。

學生：因為力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體在沒有受到力的作用時將保持原有運動狀態(tài)不變，所以一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。

教師：以上分析表明，一切物體都具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質，我們將這種性質稱為慣性。在生活中哪些地方體現(xiàn)了物體具有慣性？

學生甲：公交車剎車時乘客前傾，起步時后倒，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為車上乘客具有慣性，公交車剎車導致原來的運動狀態(tài)發(fā)生改變，而乘客要繼續(xù)保持原來的運動狀態(tài)不變。

學生乙：駕駛或乘坐車輛時要系安全帶，是因為物體具有慣性。當駕駛員剎車導致運動狀態(tài)發(fā)生改變時，人由于具有慣性要保持原有運動狀態(tài)，所以向前傾，安全帶可以保證人員的安全。

教師：我們可以總結出慣性是一種物體本身就具有的屬性，任何物體在任何情況下都具有這種屬性，且慣性僅與物體的質量大小有聯(lián)系，與物體是否受到力的作用以及運動的形式和運動的速度大小皆無關聯(lián)。例如田徑比賽中，運動員沖刺到終點后，體重大的很難停下來。

（三）課后練習

德國心理學家艾賓浩斯關于遺忘曲線的研究表明，人類對于學會的新知識和掌握的新技能具有先快速后緩慢的遺忘規(guī)律。學生若想更好地掌握知識，就需要不斷鞏固練習。課后練習是教學中不可缺少的環(huán)節(jié)，學生只有通過反復的練習，減慢知識的遺忘速度，才能鞏固學習效果和形成技能技巧，從而提升自身的思維意識和智力水平。

關于本節(jié)課，教師可以要求學生在“云班課”中完成以下課后練習。

一個從空中下落的物體，若不考慮空氣阻力的影響，假設下落過程中某一時刻物體所受到的重力變?yōu)?，物體的運動情況將是以下哪一選項？（）

A.物體將靜止懸浮在空中

B.物體的下落速度將減小

C.物體將保持一定速度繼續(xù)向下做勻速直線運動

D.無法確定

學生在“云班課”提交答案后，可以實時獲得答案結果和解析。教師可以利用平臺的數(shù)據(jù)分析功能，掌握學生的習題作答情況，對答錯人數(shù)較多的習題進行課堂講解，以進一步幫助學生鞏固新知識。課后，教師可以利用平臺的評分功能對本節(jié)課中每位學生的表現(xiàn)進行評價和積分獎勵。

三、策略分析

在線上線下混合教學模式中，教師作為引導者，利用“創(chuàng)設情境，任務驅動”教學策略，運用現(xiàn)代教學技術，基于“云班課”線上平臺以日常生活現(xiàn)象為學習情境，通過情境描述和學生動手實驗，結合線下現(xiàn)場演示實驗等教學方法，創(chuàng)設符合教學內容的學習情境，能激發(fā)學生的學習積極性。教師結合教學目標設計合理的學習任務，以任務為驅動力，引導學生帶著任務，用物理思維思考問題并完成任務，能激發(fā)學生學習知識的興趣和欲望，培養(yǎng)學生以物理觀念看待和思考問題的素養(yǎng)。學生在相應的學習情境中，能提升發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，為后期深入學習知識打好基礎。

教師以虛擬實驗教學平臺“NoBook物理實驗”的功能為輔助，利用“問題主導，實驗探究”教學策略，引導學生根據(jù)分析問題、設計實驗、虛擬實驗操作、分析數(shù)據(jù)、得出結論這幾個步驟逐步進行實驗探究，可以提升學生科學探究和解決問題的能力，讓學生通過實驗探究活動完成知識建構。教師以問題為主導，構建具有教育性、創(chuàng)造性、實踐性的實驗探究活動，在鍛煉學生提出問題并分析問題能力的基礎上，提高學生探究問題和解決問題的能力，引導學生的思維從感性認知向理性認知過渡，從而培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究素養(yǎng)。

教師采取“歸納總結，應用遷移”的教學策略，引導學生分析虛擬實驗探究的結論，以歸納總結知識內容為手段，利用線上教學平臺的數(shù)據(jù)分析功能，快速了解學生對知識的掌握程度和存在的問題，再遵循學生在不同階段的認知規(guī)律，以學生為主體，總結重點知識，并以精確的語言加以描述，能深化學生對知識的理解，使學生更好地把握知識點的精髓。教師運用所學知識解釋實際問題，將知識點融合，并擴展到更深奧、更復雜的自然和社會領域，能夠激發(fā)學生的理性推理思維，促進學生知識遷移能力的提升，能夠鍛煉學生運用知識解決實際問題的能力，使教學過程成為有利于學生積極探究的過程，從而提高學生的學習效率和知識遷移應用能力，培養(yǎng)學生的科學思維、科學態(tài)度與責任。

結語

教師在線上線下混合教學模式中，發(fā)揮線上教學平臺強大的信息收集與分析、數(shù)據(jù)可視化、互動模式多樣性等優(yōu)勢，為線下課堂教學提供輔助，能夠有效提高課堂教學效率，促進學生學習能力的提升，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

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