“互联网+物理习题”教学模式探索研究——以“磁场-复合场问题”为例

郑行军

（福鼎第一中学，福建 福鼎 355200）

“互联网+物理习题”教学模式探索研究
——以“磁场-复合场问题”为例

郑行军

（福鼎第一中学，福建 福鼎 355200）

信息通信技术的高速发展使得人们获得知识的途径变得多样化，与此同时，学校中的教学模式和教师的教学方法也发生了巨大的变化。在物理习题教学过程中，借助互联网平台的技术优势，通过课前教学准备、学生在线预习、课堂互动探究、课后在线交流提升、在线检测评价等实施环节，将互联网平台技术和物理习题课程融合应用，为学生提供更多自主学习的环境，让学习活动变得更加丰富多彩，让教学效果更加切实高效。

互联网+；物理习题教学；教学模式

一、问题的提出

著名的物理学家薛定谔认为习题教学是物理教学、理科教学的重要组成部分，学生必须认真完成精心设置的物理习题[1]。高效的习题教学对于物理教学质量水平的提升有着极其重要的影响，科学有效的习题教学不仅可以培养和塑造学生的思维品质，而且可以帮助学生将所学知识与技能应用于生产、生活实际，提高学生发现问题、解决问题的能力。近几年随着信息通信技术的高速发展，以“互联网+”为主导的发展模式已经深入到教育领域并引起巨大的教育变革，如何将互联网平台和新一代信息通信技术有效地融入到物理习题教学过程中，从而提高习题教学的有效性是当下物理教学研究的一项重要课题。

网络环境下，课前预习、设问答疑、互动探究、课后测试、自动阅卷、数据分析……教学中的这一切活动都可以在线上进行，线上学习和线下课堂教学互为补充，实现有效融合。笔者进行“互联网+物理习题”探索研究的主要目的是，在大数据、云计算、移动互联等技术优势的基础上，对现有的物理习题教学模式进行创新与改革，使得“互联网+”模式下的人机交互、人工智能等教育形式在物理习题教学中成为可能，借以激发学生自主学习物理的主动性，提高学生学习效率。

二、“互联网+物理习题”教学模式的设计与实施

（一）“互联网+物理习题”教学模式设计

“互联网+物理习题”提供一个这样的教学模式：教师通过平台提供教学课程、发布教案等相关课程资源并布置学习任务，学生登录平台进行内容学习、完成指定测试及与师生讨论互动，教师对学生的学习行为和数据进行信息数据采集、统计归档。教学实施过程中，在课前教师根据不同的习题类型利用平台提供物理习题教学内容和相关导学资料及时统计、审核和汇总学生提交的任务处理情况。课中根据课堂上学生的学习状态，灵活采用各种教学方法，通过不同的思维方法引导和培养学生对于物理模型的认知度、物理习题的应用能力，使线上和线下教学能够有效结合起来。在这期间学生参与课堂互动，教师依据资源平台的统计信息对学生解答疑惑、讲解要点、布置任务，进行有针对性的辅导。课后教师通过平台汇总问题、交流互动、布置作业和检测试题、发布新课任务（如图1）。相应地，学生通过交流互动平台解决遗留问题，完成布置的作业和检测试题以检验学习效果，接受新课内容，开始下一课程的学习（如图2）。

图1 “互联网+物理习题”教学模式中教师的任务

图2 “互联网+物理习题”教学模式中学生的任务

（二）教学过程

1.课前教学准备

教师根据教学目标预先完成设置在线学习任务和创建辅助资源库的工作。学习任务单以文字、图表等形式呈现，包括学习内容、预习目标、问题集锦等[2]，方便学生自主学习。如预习测试以考查学生对于概念的理解、物理思想和解题方法运用、物理题型的构建和解题策略实施为主要目标，教师应根据教学目标设置相应的测试习题，并将其作为检查学生完成预习任务的一种重要手段。教师还可以创建课程专用聊天室和留言板，供学生在线学习时留言提问、交流反馈、主题研讨等。资源库的创建工作以微课（微视频）为中心，包括辅助课件、教案、自主测试、优质教学网站等。根据学生的认知特点和物理课程的知识特点及技能要求，作为课程主要资源的微视频的制作需要细分为多个单元模块，以便学生对知识进行理解和吸收。

2.学生在线预习

学生登录平台按照教师布置的课程学习要求进行自主学习，建立本节课程的知识体系。通过观看教师在平台发布的微课及资源库中的课件、教案及相关素材等，了解对应课程中相关物理概念界定和诠释、物理思想方法的应用、物理题型的呈现及解题策略。学习过程中，学生可以根据自身的实际情况控制学习进度，反复钻研，深度探索。

学生在完成任务单上的学习任务后登录平台完成教师布置的预习作业和预习板块中自主检测卷来检查学习效果。平台的后台管理评测系统对学生在交流互动中提出的问题进行采集、整理并反馈给任课教师；对学生提交的作业和检测试题答案进行批改并对结果进行分析统计，将数据信息反馈给教师和学生。学生可以通过系统的数据和评测结果了解自己对于课程掌握的程度，同时教师可以实时了解学生对于各知识点的掌握情况，为课堂教学的顺利展开打好基础。

3.课堂互动探究

在课堂教学过程中，首先，教师可利用知识梳理拓展、题型典例应用探究等教学环节在学生线上自主学习的基础之上进行提高和升华，解决学生可能容易忽视的问题，以加深其对题型中基本知识点的理解。在题型典例应用探究环节教师选择的例题应具有代表性和针对性，能与学生在线上掌握的物理题型紧密衔接，能暴露学生在解答过程中可能出现的误区，从而便于引导学生加深对题型的命题方向和解题策略的理解，实现对物理模型认识的进阶发展。其次，教师根据学生在学习过程中所涉及的问题进行归类汇总，整理出若干典型主题，并根据问题难易程度以自主探究或小组协作学习的形式，设置课堂互动交流环节，组织学生展开讨论，促进学生对知识的深层次理解。[3]在这个过程中教师进行个性化的指导或集体讲解，听取并记录学生学习遇到的潜在问题，观察学生的总体表现，判断教学目标是否实现[4]。最后，再总结陈述，从而帮助学生实现知能体系的自主建构和学科素养的自我提升。

4.课后在线交流提升

学生在规定时间内登录平台的互动交流板块，对课堂学习过的物理知识进行进一步的交流讨论，重点对本节课的物理概念、题型和解题策略发表个人看法及疑问，进行反思和总结，通过师生、生生间的在线交流，获得多元化的信息反馈。最后教师提出本节课拓展任务或后续学习建议，学生进行深入活动探究以实现本节课知识与技能的巩固和升华。

5.在线检测评价

反馈与评价是“互联网+”教学应用模式重要的组成部分。学生登录平台完成教师布置的习题作业或检测试卷，检验自己对知识点及物理思维方法的掌握程度。学生完成习题后，计算机后台评测系统对学生提交的作业和检测卷进行在线批改，对测试结果进行综合分析，将数据信息反馈给教师和学生，并提供智能化建议。教师根据数据反馈的结果，在后续的课堂教学中就可以及时改进教学设计和教学实施策略，通过搭建切实有效的师生互动、生生互动平台，从而为学生提供高质量的混合教学指导服务。

三、“互联网+物理习题”的教学案例

以高中物理鲁科版选修3-1第六章第3节洛伦兹力的应用习题课“磁场-复合场问题”为例，说明“互联网+”与物理习题教学融合应用的过程。

（一）教材内容与目标分析

1.教材内容

本课主要任务是拓展带电体在磁场中运动的知识，内容不仅涉及洛伦兹力作用下的动力学问题，而且涉及平衡问题、动态分析问题和功能问题。题设通常与平面图形的几何关系相联系，考查学生运用数字知识综合分析和解决物理问题的能力，属于难度较大的一项考题。

2.学习者特征

本节内容主要要求学生在理解洛伦兹力基本公式的基础上，能够运用所学公式进行拓展题型分析和有效解题。由于在确定运动轨迹的过程中往往涉及一系列问题的综合分析和应用，所以对学生灵活运用和迁移知识的能力要求较高。

3.教学目标

知识与技能：知道复合场模型界定和带电体在复合场中常见的运动形式；理解带电体在不同复合场中运动的分析思路。

过程与方法：通过对场组合模型的归纳与分析，掌握复合场问题常见的命题设计及解题策略，接受科学态度与科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探究知识的能力。

情感、态度与价值观：利用数学原理构建物理模型，帮助学生建立模型化学习的物理思维，为学生亲身体验知识产生过程设计各种实践探究活动，让学生积极参与到教学活动中来，做到爱学习、爱探究，产生爱物理、爱科学的热情。

4.教学重点与难点

本节课教学重点是引导学生了解复合场问题的命题方向与解题策略，构建复合场问题系统的解题思路。由于在确定带电体运动轨迹的过程中往往涉及复杂运动的分析、隐含条件的判断、运用数学的圆和三角形的知识联立求解，所以学生感觉困难较大，成为教学的难点。

5.教学方法

教师在进行本节课教学时以互联网平台为依托，整合多种教学策略，通过线上、线下逐次引导学生理解、应用并强化知识点，最终构建复合场问题的知识体系。课前学生自学教学视频及相关课程素材环节采用的是讲授法和自主学习法；课堂问题整理分析和系统的知识内化环节采用的是归纳法、直观演示法、问题讨论法；课后学生登录互联网平台的互动交流环节采用的是讨论法、练习法、任务驱动法。

（二）“互联网+物理习题”教学过程

1.课前准备环节：微课资源创建

微课资源包括本节课相关的教案、素材、微视频和学习任务单。微视频根据复合场问题的知识特点和技能要求录制成5个单元模块：复合场概念要点诠释；复合场模型——以直线运动为命题条件；复合场模型——以匀速圆周运动为命题条件；复合场模型——以附加接触面为命题条件；复合场模型——以一般型曲线运动为命题条件。每个视频录制的时间大致控制在5—10分钟。

2.自主预习环节：知识传递

学生根据课程任务要求学习相关知识点，自主观看微课视频和拓展资料，根据个人的知识储备能力、知识消化能力和知识需求等情况，合理安排自主学习的内容、进度等，形成对“磁场-复合场问题”模型的知识构建。自主学习的知识点有：复合场的概念界定、复合场的组合模式分类、轨迹模型的构建及解题策略。其中轨迹模型的构建及解题策略是本节课的重点，学生在观看相关微课视频的同时，可借助互动交流平台与老师和同学进行实时交流，解决自主学习过程中产生的疑惑，形成清晰的知识链条，为后续的课堂提升做准备。

3.课堂互动探究环节：知识内化

课堂中，教师根据学生自主学习产生的问题进行细化整理，对概念进行再挖掘，归纳出“磁场-复合场问题”的解题关键点：①带电粒子在复合场中的运动性质取决于带电粒子所受的合外力和初速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析；②研究带电体在复合场中的运动，关键是分析其运动轨迹及运动规律，再根据几何关系和物理规律求解，加强学生对复合场模型的认识程度。然后抛出几个典型复合场例题供大家讨论，其中又以模型的分析和解题为重点，通过比较不同复合场模型的特征引导学生探究复合场问题的命题方向和解题策略，加深对复合场模型的理解。

4.在线检测评价环节：反馈与评价

通过课前的自主学习、课堂教师的归类拓展探究，学生对“磁场-复合场问题”的模型构建和解题策略有了更深入的了解。为检测学生对物理知识的整体掌握情况和了解学生在处理习题问题过程中的思维进阶，教师可在资源平台中布置一定的作业或同步测试，将习题情境设置适当细化，实时了解学生在解题时的思维变化及对知识点掌握的程度，而不是简单的习题答案结果。如下面的例子：

如图所示，竖直固定一截面为正方形的绝缘方管，高为L，空间存在与方管前面平行且水平向右的匀强电场E和水平向左的匀强磁场B，将带电量为+q的小球从管口无初速度释放，小球直径略小于管口边长，已知小球与管道的动摩擦因数为，管道足够长，则：

（1）小球从释放到底端过程中（ ）

A.小球先加速再匀速

C.系统因摩擦而产生的热量为

D.小球减少的机械能大于产生的热量

（2）本题物理轨迹模型是（ ）

A.带电体在复合场中做直线运动

B.带电体在复合场中做匀速圆周运动

C.带电体在附加接触面上运动

D.带电体在复合场中做变加速曲线运动

解析：本题可采用这样的思路：分析小球的受力情况，判断小球下落过程的加速度和速度的变化→由动态分析的结果分析小球速度最大时的受力特点（a=0）→根据平衡方程求出小球运动的最大速度→利用动能定理求出摩擦力做功即系统产生的热量，根据功能关系判断小球机械能变化与热量的关系。因此，由解题思路得（1）题的答案为A、B。带电小球由绝缘方管中静止释放，由题设条件可判断轨迹模型为附加接触面上的运动，（2）题答案为C。

5.课后反思提升

通过线上、线下的一体化教学，学生已经学会了“磁场-复合场问题”的模型构建和解题方法。学生若想取得更大的提高，可以选择合适的参考书或相关资源网站继续学习。在本节课的学习过程中学生在教师的引导下根据自己的实际情况充分发挥自身的主观能动性，进行适度、适量的自主式学习，实现了教师和学生主客体关系的改变，避免了传统教学中“一言堂”和“机械式”的缺点。

四、“互联网+物理习题”模式对物理教学的启示

作为一种新型的教学模式，“互联网+物理习题”被应用在物理教学中，教育资源共享和教学信息反馈得以实现，学生的学习能力和各项素质得到培养和提高。笔者通过实践教学，得到关于“互联网+物理习题”模式对物理教学的启示如下。

（一）以微课程为载体，构建物理知识体系，打好理论基础

教学视频是物理教学的一种重要载体，是实现资源共享的有效途径。由于中学生学习时间有限、注意力集中时间不长等学情特点，以微视频为中心所构建的网络预习系统更适合其学习行为。针对不同的知识点，每一个微视频指导学生完成一个学习目标，且不同的视频之间又可以进行横向对比，方便学生了解不同物理模型的关联和区别，进而构建清晰、系统的知识体系，为知识的熟练应用打好理论基础。

（二）以互联网为平台，优化教学策略组合，实现物理习题高效教学

有效的教学策略能够帮助教师建构有效的课堂。[5]学生在学习过程中，可能会遇到不同的物理习题，如概念习题、实验习题、题型习题等。不同的习题类型侧重点不同：概念习题重点在于概念的诠释与拓展运用；题型习题重点在于模型特点的归类与解题策略研究；实验习题重点在于实验原理、实验数据处理、实验误差分析和实验装置拓展研究。教师应根据学生自主学习的实际情况和不同习题的特点，依靠互联网平台的强大技术优势，及时制定不同的教学策略，对学生进行有针对性的指导。融合了信息技术的多样化的教学策略，可以充分发挥学生的主动性，促进学生之间、师生之间的良性互动，以及时解决其学习中的困惑。

（三）以互联网为平台，细化习题设置，保障物理习题教学反馈效果

教学反馈是每一位对物理课堂教学质量有追求的物理教师所重视的问题。与其他反馈途径相比较，习题的教学反馈功能更加客观，教师可通过布置的习题作业了解学生对课堂知识和对物理思维方法的掌握程度。传统的习题设置和纸质作业只能简单地反映结果对错，而不能体现出学生在解题中对物理过程分析和物理方法的掌握程度。因此以互联网为平台，将物理习题细化至“过程”和“思维方法”层面，利用互联网系统的数据统计、实时反馈和智能评测功能，不仅可以了解学生对知识和技能的掌握，而且可以分析、观察学生对于物理过程和物理方法的掌握及知识的迁移能力。学生完成习题后，计算机系统将数据实时反馈给教师，教师根据数据反馈的结果，在后继的课堂教学中就可以有针对性地帮助学生解决问题，从而搭建切实有效的师生互动、生生互动平台。

（四）以信息交互为纽带，创造性地实施物理习题教学

在大数据、云计算、移动互联等技术优势的基础上，人机交互、人工智能等教育形式成为可能，这也促成了“互联网+物理习题”教学模式起到了传统的习题教学模式无法实现的教育目的。学生在课前预习、课后测验和在线互动过程中都会产生大量的信息数据，教师如果要及时了解学生对知识的掌握情况，必须对这些数据进行采集和处理，这在传统教育中是很难完成的。通过“互联网+物理习题”构建的资源系统，利用大数据分析，不仅能够反映学习者的学习行为、学习需求，而且能够反映学习者的知识结构、学习兴趣、学习习惯、学习达到的程度等。因此物理习题教学过程的实施要保证学生在对系统资源学习后，系统采集的数据和反馈的信息能让教师对学习者进行分析而后做出相应决策，通过良好的反馈帮助教师更好地把握教学的着力点。

[1]柳春光.高中物理习题教学过程的优化策略[J].中学物理教学参考，2016，(01)：30-32.

[2]戴心来，张欣.基于微信的翻转课堂教学模式探究——以“现代教育技术”课为例[J].中国教育信息化，2016，(16)：57-60.

[3]张彦斐，任传波，宫金良，等.基于信息化网络教学平台的四点五步教学模式研究[J].中国教育信息化，2016，(20)：43-46.

[4]颜正恕，徐济惠.线上线下一体化“互联网+”个性化教学模式研究[J].中国职业技术教育，2016，(05)：74-78.

[5]郭红霞.浅析“翻转课堂”在中学化学实验教学中的应用——以“氧气的制取”为例[J].数学教育，2015，(01)：68-72.

Exploration and Research on the "Internet +Physics Exercises" Teaching Mode—A Case Study of the "Magnetic Field-Compound Field Problem"

ZHENG Xingjun
(Fuding No.1 Middle School,Fuding,Fujian,China 355200)

The rapid development of modern information and communication technology makes people’s way of acquiring knowledge diversified.At the same time,great changes of teaching mode and teachers’ teaching methods have taken place in schools.In the process of teaching physics exercises,with the help of technology provided by the Internet platform,the Internet platform technology and the physics exercise class are integrated and implemented through five steps:beforeclass teaching preparation,students’ preview online,research on classroom interaction,after-class online discussion,and the assessment of online testing.This teaching mode provides students with more autonomous learning environments.It makes students’ learning activities become richer and colorful,and it makes the teaching effect more practical and efficient.

Internet+;physics exercises teaching;teaching mode

G4

A

2096-0069（2017）05-0035-06

2017-07-20

福建省教育科学“十三五”规划课题“互联网+物理习题的教学设想与实践探究”（FJKYJD16-29）

郑行军（1979 — ），男，福建福鼎人，中学一级教师，研究方向为高中物理课程教学和习题命题研究。

（责任编辑 孙志莉）