慕课环境下提高物理实验教学效果的策略研究

唐少贤

【摘要】  本文以 “感应电流的方向”的教学为例，在慕课环境下采用任务驱动为核心的教学方法，通过网络教学资源和教师制作微课的形式设计相关情境引发学生独立思考，由学生独立自主或者小组合作完成实验方案，在观察分析推理中形成思维模型、总结方法、论证规律，让任务得到理想解决，落实高中物理核心素养中物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的全面发展。

【关键词】  感应电流 慕课 任务驱动 实验

【中图分类号】  G633.7                     【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）11-165-02

翻转课堂是以学生的学习发生和问题解决作为传统课堂的颠覆对比：传统的课堂中，学生课上完成学习任务，课下解决学习中的问题。翻转课堂刚好相反，学生课下自主学习，而课上解决课下学习中的问题。实现这翻转的关键在于课下学生通过网络教学资源和教师制作的微課进行自学，教师针对学生的提出的问题进一步调整教学方式，在课堂上组织学生进行有目的探究性学习。

高中物理课堂教学采用任务驱动为核心的教学方法，可分为四个阶段，在任务设置与完成中培育学生学科核心素养。第一阶段是自主学习的任务，通过教师的微课进行自学，引出物理问题;第二阶段是实验探究任务，利用平板进行数据处理，开展科学探究;第三阶段是构建思维模型任务，形成科学思维;第四个阶段是知识能力运用与反思任务。

下面以粤教版选修3-2第一章第三节“感应电流的方向”的实际教学为例，进行说明。

一、构建情境，引发学生的学习兴趣与探究的愿望

（一）课前准备：准备课前自主学习任务清单，以及网络教学资源和制作课前预习微课。

（二）教师行为：教师在教学平台后台统计分析课前练习的数据。

（三）设置任务：发布课前自主学习任务清单，让学生在平台上学习并完成相关练习。如下图：

（四）学生完成教师设置的任务：学生在完成任务的过程中能够体会到一个结论：感应电流的方向可以遵循一定的规律。

这一操作明确了本节课学习的目标，激发学生学习的兴趣与参与的热情，落实物理观念这一核心素养，引导学生在实践中运用物质观、运动观、相互作用观来解决物理问题。

二、科学探究，体验物理观念建立的过程与方法

（一）实验准备

①如图1所示条形磁铁、导线、电流表、螺线管（每个小组1套实验器材）

②将全班同学分成4人一组，每组确定一个小组长，承担任务的主持人。

（二）教师行为：教师根据平板的反馈信息，巡视、指导，答疑解惑。

（三）设置任务：

1.采用教师提供的实验器材，分组设计实验方案并交流完善。

2.按照实验方案，绘制表格，记录实验现象。记录数据：出现感应电流的磁场方向、通过螺线管的磁通量变化情况、感应电流的方向及其产生磁场的方向等。

3.分小组汇报，展示实验数据，把各个小组所观察到的实验现象通过平板分享，进行比对，交流研讨实验过程中存在的疑问。

4.分析数据，讨论交流：感应电流的磁场方向与原磁场的方向何时相同或相反？感应电流的方向是否存在规律？若存在规律请用自己的语言表述一下。

（四）学生完成教师设置的任务：学生从预测影响感应电流的方向的因素入手，分组设计实验方案并交流完善，填写表格，记录实验现象如表1，在展示对比、分析推理实验数据中可以得到一个认识：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。同时，学生在数据分析中还可以得到楞次定律的一种表现形式，概括为“增‘反减‘同”。

这一操作是学生在任务驱动环境下经过提出问题，猜想与假设，设计实验与制定计划，进行试验与收集数据，分析论证与评估，交流与合作等一系列探索过程。让学生体验物理观念建立的过程与方法，领悟物理学的研究方法，经历科学思维方法训练，促进核心素养全面发展。

三、构造物理模型，发展学生的科学思维

（一）实验准备：如图2和图3所示楞次定律演示器（闭合环和非闭合环）、条形磁铁、弹性金属环。

（二）教师行为：教师通过平板的即时反馈信息有针对性的引导和介入小组探讨并适时启发和解答。

（三）设置任务：根据教师提供的器材，设计实验，尝试着从不同的角度分析感应电流存在的规律：1.从磁通量的变化进行分析。2.从导体和磁体相对运动角度进行分析。3.从闭合回路的面积进行分析。

（四）学生完成教师设置的任务：在实验中探究将条形磁铁分别插入与拔出闭合环与非闭合环时产生的现象：学生将条形磁铁插入非闭合环，此时环静止不动;学生将条形磁铁插入闭合环，此时横杆发生转动，闭合环会向后退;学生把条形磁铁拔出闭合环，此时横杆发生转动，闭合环会向前进。学生经历探究实验将条形磁铁插入和拔出弹性金属环，此时观察到的实验现象：学生将条形磁铁插入弹性金属环，此时弹性金属环会收缩;学生将条形磁铁拔出金属环，此时弹性金属环会扩大。学生通过不同的角度思考分析楞次定律，在猜想，推理，实验验证中可以得到一个这样的认识：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。“阻碍”的表现形式有三种：（1）阻碍原磁通量的变化（增反减同）;（2）阻碍导体与磁体的相对运动（来拒去留）;（3）通过改变闭合回路的面积来“反抗”磁场变化（增缩减扩）.

这一操作学生把教师分解的小任务逐一完成，学生能够理解任务，可以更加直观形象地理解对楞次定律的“增‘反减‘同，来‘拒去‘留，增‘缩减‘扩”的概括。能够在具体实验中发现问题、提出合理猜测与假设，构造适合的物理思维模型和设计实验探究方案的能力。培养学生构建理想物理模型的意识和能力，在不同模型思维碰撞中培养合作与交流的意愿与能力，落实科学推理、科学论证、质疑创新的核心理念。

四、理论与实践结合，发展学生的科学态度与责任

（一）课前准备：选取两道经典例题。

（二）教师行为：教师鼓励学生独立思考、积极展示。根据学生完成的平板作业进行点评、总结和反馈并要求再次提交修改后的作业。

（三）设置任务：根据例题要求，独立思考，通过平板分享在小组内进行交流和展示。例题如下：

1.如图4所示，一铝制导体圆环竖直固定在水平光滑杆ab上，当把条形磁铁的N极向左插向圆环时，圆环中产生的感应电流的方向如何？如果把條形磁铁从圆环中向右取出时，圆环中产生的感应电流的方向又如何？（从右往左看）如果圆环不固定，当把条形磁铁的N极向左插向圆环时，圆环将怎样运动呢？如果把条形磁铁从圆环中向右取出时，圆环又将怎样运动呢？

2.如图5所示，有两条导轨PQ，MN平行水平放置，连接电阻R，磁场方向竖直向下.把一根导体棒AB置于水平导轨上，紧贴着导轨面向右运动.试判断电阻上电流的方向。（规定运用楞次定律和右手定则两种方法）

（四）学生完成教师设置的任务：学生自主答题，将自己的答题过程上传平板，交流讨论，对比质疑，推理分析中可以得到这样一种能力：领会楞次定律解决实际问题的要素，明晰楞次定律解题的基本步骤，深入把握楞次定律与右手定则的解题区别与适用范围。

这部分的操作帮助学生形成自己的解题思维模型，总结出使用楞次定律判断感应电流的基本步骤并加以验证。（如图6所示），引导学生总结应用楞次定律与右手定则的方法与适用范围。让学生学以致用，用正确的物理观念来解释自然现象，认识科学的本质，激发学生学习和研究物理的好奇心和求知欲。同时，培养学生实事求是的精神，逐步发展和形成对科学本质和科学技术的正确态度和责任感。

著名教育学家叶圣陶先生提出：教学有法、教无定法，贵在得法。在慕课环境下当教师采用任务驱动为核心的教学方法，把学习任务进行分解，设置课前自主学习任务、科学探究任务、构建思维模型任务、运用与反思任务等要求学生完成任务，让物理核心素养的培养“落地”，内化于心。因此，慕课环境下采用任务驱动的教学方法，不失为实验课堂落实物理学科核心素养的行之有效的方法。

【注：本文系广东教育学会教育科研规划小课题“慕课环境下提高物理实验教学效果的策略研究”成果（课题编号：GDXKT15957）】

[ 参  考  文  献 ]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S]北京：人民教育出版社.2018.

[2]熊宏华.洞悉原始物理问题培育科学思维能力[J].中学物理教学参考。2018（3）：13.

[3]张海燕.基于翻转课堂的物理科学探究教学设计的探讨[J].中学物理教学参考，2014（8）：27-29