翻转“电场线”课堂教学设计

刘 媛

（华东师范大学，上海 200241）

1 翻转课堂的教学结构

翻转课堂就是学生课前在家里利用视频材料进行自学，第2天在课堂上进行深入的科学实验和讨论，教师在教室巡回——回答问题、监控实验、与学生共同探讨更深的内容，并为需要帮助的学生提供个性化指导.

（1）创建教学视频.

① 前提：我们不能“拿来主义”，首先应当明确大前提——什么学科什么内容适合制作成视频？视频是否是其最合适的传授知识的方式？实践证明，最适合在视频中讲授的内容，是不需要教师在场指点的单向解释性的知识.视频一般围绕单个的知识点.所以那些适合说教的，有大量知识点的科目，适合进行翻转课堂.

②怎么制作视频.主要是用录屏软件将电脑上的PPT等内容以及教师的声音录制下来，也可以用网络摄像头把人脸拍进去，当有计算问题时，还可以用行动数位书写笔.视频一般10min左右，随时随地方便观看.

③ 视频内容形式.可以是文本，PPT课件，插图，3D动画，录像（实验或生活片段的视频）等等.

（2）组织课堂活动.

翻转课堂的重点不仅是视频的制作，更在于最有效的利用教师在课堂上与学生面对面的时间，通过课堂活动的设计完成知识内化的最大化.应充分发挥学生的主体性，课堂上可以组织进行更深入的实验，安排学生独立解决问题，进行小组之间合作探究式活动，实施基于项目的学习等.

2 翻转“电场线”教学设计

笔者将电场线的概念以及常见电场的电场线分布图的描绘这一部分知识放在视频中，供学生在家自学.因为这个知识点难度不高，且较多的属于教师单向性的传授，学生可以自学掌握.在与学生面对面的课堂中，组织学生动手实验，模拟电场线；与学生探讨电场线的基本特征；并进行相关拓展练习和难点突破.

2.1 视频设计模块

（1）复习类比，引入新课.

通过前面的学习，我们知道，电荷周围存在着一种“看不见摸不着”的特殊物质，那就是电场.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.如何更加形象地描述电场？

回顾以前学过的类似的磁场，磁场也看不见摸不着；用什么方法来形象地描述它的呢？是用的磁感线.用磁感线的疏密来表示磁场的强弱，用磁感线的切线方向来表示磁场的方向.

那么如何形象直观地描述电场呢？请同学们大胆猜想一下.

设计意图：视频的开端，用复习类比的方式引入新课.在视频讲解中，应当像在课堂指导教学时一样，教师应该有恰当的提问，有计划的让学生对学习的知识进行思考，如何运用这些知识，它与其他知识的联系等等.如果视频中没有让学生进行反思思考，那么翻转课堂就不是有效的.

（2）蓖麻油模拟演示实验.

演示实验内容：在培养皿中倒入蓖麻油，将剪的很碎的头发屑悬浮在蓖麻油中，加上电场，头发屑就将按着电场强度的方向排列起来.可以演示各种电场：单个点电荷，等量同种电荷，等量异种电荷等等.

设计意图：通过蓖麻油实验进行电场线的模拟，可以将抽象的知识具体化.因为此实验对环境有一定的要求，且比较费时间和材料，可以放在视频中进行演示讲解，也能让学生很好地观察到实验现象.

（3）回顾历史，引入概念.

展示：法拉第图片以及他人的评价.

早在19世纪法拉第就把电场、磁场与水流场等进行类比，引入了“场线”的概念，并通过实验显示出了电场线的分布.法拉第的这种“用场线来形象直观地描述矢量场的分布”的思想方法是非常宝贵的，并一直被人们普遍地采用着.

电场线的定义：在电场中画一些有方向的曲线，使曲线上的每一点的切线方向与该点的场强方向一致，这样的曲线叫电场线.曲线的疏密表示该点场强的大小.

设计意图：视频编辑时，应对电场线这一重点概念进行着重，如可以用粗体、加大字体、彩色等方式.应突出电场线形象而真实地反应了空间任何一点上电作用的强度和方向这一特点.

（4）理论分析，描绘几种常见电场的电场线.

根据正的试探电荷在电场中不同位置受电场情况，分析描绘出几种常见电场的电场线分布图.绘图的依据：正的试探电荷在电场中受电场力的方向就是电场的方向，而受到的力越大证明该处电场强度越大.

另外，对匀强电场的有关性质应重点讲解.

图1

总结典型电场的电场线形状的特点，如图1所示.正点电荷的——光芒万丈，负点电荷的——万箭穿心，等量异种点电荷的——携手合作，等量同种点电荷的——势不两立；它们虽然形状各异，但是它们的本质是相同的：因为它们都是用来反映电场基本性质的.

设计意图：此部分知识有一定的难度，教师讲解一定要清晰到位，从不同角度讲解，帮助学生理解.学生根据自己的学习步调，可以暂停、倒退视频，进行思考、做笔记等.

（5）作业.

巩固：画出几种典型静电场的电场线分布图.

思考：用场线描述矢量场的方法非常宝贵，想一想，地球附近的重力场如何用场线描述？

探究：等量异（同）种电荷的电场强度，在两点电荷连线上和连线中垂线上有何特点？

练习：

① 某一点电荷的电场中，以该点电荷作球心，画一个球面，球面上的每一点电场强度一样吗？

图2

② 如图2为一条电场线，下述正确的是

（A）EA一定大于EB.

（B）因电场线是直线所以是匀强电场，故EA＝EB.

（C）A点电场方向一定由A指向B.

（D）A、B两点的场强方向不能确定.

设计意图：让学生练习绘制常见电场的电场线图，学生在绘制的过程中同时也能加深对电场线基本特征的理解.思考探究题是对场线的进一步理解与运用.检测题检验学生的掌握情况，教师从学生作答情况，调整学校中课堂授课的重点.

（6）看完视频后.

要求每个学生在视频学习之后，对视频提出至少一个有意思的问题并在课前反馈给教师.教师收集好学生的提问以及作业中常见的错误进行整理，有针对性地开发课堂学习材料，学生已经明白的内容则不再准备.

2.2 课堂活动设计模块

（1）总结出一些有探究价值的问题.

学生分成小组合作学习，共同探讨解决前一天视频学习中没有弄懂的问题，教师在教室中巡走，进行个别的指导.反应比较多的重点、难点问题则全班学生一起进行讨论.

设计意图：学生在前一天的自学中，会有一些弄不懂的地方或者新颖的想法，不同学生之间分组讨论，交流学习，思想的碰撞更有助于学生知识的掌握.

（2）合作交流，动手实验.

学生小组实验：每组提供2个验电羽；感应起电机；导线若干.

学生动手进行电场线的演示，用1～2个验电羽与感应起电机的放电杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，因而可以演示单个点电荷及2个等量异（同）种电荷的电场线分布.

设计意图：物理学是以实验为基础的学科，学生动手实验探究有助于培养学生观察思考，掌握物理规律.这时，教师的指导要到位且不越位.

（3）归纳特征.

① 电场线的切线方向是该点的场强方向（即正电荷在该点受电场力的方向或获得的加速度方向），电场线的疏密反映场强的大小.

② 电场是客观存在的，但电场线是假想的，并不真实存在.

③ 电场线起始于正电荷或无穷远，终止于负电荷或无穷远，电场线不闭合.

④ 电场中的任意两条电场线不相交也不会相切.（并作出解释）

⑤电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系.

设计意图：这一部分知识是本节课的重点和难点，课堂上应多给一些时间让学生进行探讨.翻转课堂秉持学生才是学习的主体的教学理念，教师应当作为学生学习的参与者促进者和指导者.

（4）巩固拓展，能力延伸.

应用：研究大气物理的科学家通过分析大气中电场变化时的蛛丝马迹，来预测气候、地震等.

展示：计算机模拟动画，展示两个不等量点电荷电场线随点电荷的带电情况变化而变化.

图3

思考：要使电场线与电荷的运动轨迹重合，要满足哪些条件？

练习：一带电粒子仅受电场力作用从电场中的A点运动到B点，轨迹如图3中的虚线所示，则

（A）粒子带正电.

（B）粒子加速度逐渐减小.

（C）粒子的速度不断减小.

（D）A点的速度大于B点的速度.

带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：① 在电场线上运动，② 在等势面上做匀速圆周运动.该电场可能由

（A）一个带正电的点电荷形成.

（B）一个带负电的点电荷形成.

（C）两个分立的带等量负电的点电荷形成.

（D）一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成.

设计意图：翻转课堂使得课堂时间得以重新分配，将以往课后的作业时间搬进了课堂——知识内化在课上.遇到不懂的问题，学生之间可以积极探讨，教师也能及时给予学生个性化的指导.增强了课堂互动，学生成为了主动内化知识的自主学习者，真正做到了“以学生为中心”.

1 陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究［J］.现代教育技术，2014（2）：49－54.

2 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究［J］.远程教育杂志，2012（4）：46－51.

3 金陵.“翻转课堂”翻转了什么？［J］.中国信息技术教育，2012（9）：18.

4 Sams A.Bergmann J.Flip Your Students'Learning［J］.Educational Leadership，2013，（3）：16－20.

5 Bergmann J.Sams A.How to implement the flipped classroom［EB/OL］.http：//www.eschoolnews.com/2012/05/21/howto-implement-the-flipped－classroom/，2012－5－21.