物理智慧课堂课前自主学习任务的设计与优化

摘要：运用信息技术科学设置课前任务是高效开展智慧课堂教学的关键。针对物理学科的课程目标和智慧课堂的特点，将课前任务分为基础知识类、实验探索类和知识拓展类，并从引领性、基础性、开放性、层次性、针对性和安全性六个方面优化课前自主学习任务设计，有助于提高智慧课堂教学成效。

关键词：智慧课堂;课前自主学习任务;物理教学

当今，信息技术与课堂教学深度融合，线上线下混合式智慧课堂的出现使精准化教学与个性化学习成为可能^[1]。学生应用智能终端进行前置学习，将学习成果上传到网络平台。教师可以在课前知道学生的学习成果和困惑，针对性进行教学设计^[2]。以往由于认识不足或缺少平台，课前学习常被忽略，有了智慧场景的支持，课前学习成为课程和教学不可或缺的部分。课前如果教师不指导学生进行设计和规划，完全由学生自主完成，则学习是低效的。笔者从教学的基本任务出发，结合实践，剖析如何选取恰当的课前自主学习任务，更好地满足学生学习需求。

一、课前自主学习任务选择的出发点

中学阶段，物理是必修课程。学生通过学习物理，逐步建构科学观念，形成科学思维，提升探究能力，在此过程中，产生关于科学的个体体验、情感和态度。在进入正式的物理学习之前，学生的头脑中有着各种与科学观念相关的认识和想法。如果学生不经历对原有观点进行反思和批判的过程，科学的概念很难为学生理解和接受，更遑论灵活运用。学生要学好物理，首先需要经历独立的思考和任务解决的过程，通过理解、解释相关现象或解决问题，探究方法策略，形成对科学问题的观点、看法。这样，在面对教师和同伴的时候，学生才能清晰地对比他人与自己的观点，进行科学评价。反思对于物理学习是不可或缺的，而不是学生正式学习的附属物。教师不能只从教学资源的角度对待学生的课前学习任务，而应该站在提升学生学科核心素养的高度，从课程开发与实施的角度来思考。

在传统课堂环境下用传统方式教学，师生沟通受到很大局限。通常，教师满堂灌是因为对学生情况不了解。在智慧课堂环境下，师生借助智能终端，可以充分沟通和有效交流。应用智能终端既可以让教师向学生推送恰当的任务，又可以让学生向教师或与同伴反馈结果。教师通过了解和识别学生在此过程中的各种观点、看法、知识及情感的准备等，对合理的部分进行利用，激发学生动机，缩小学生认知与科学观念的差距;对于不合理的部分，也要通过恰当的方式进行纠正，帮助学生顺利地进入科学体系。这样，学生的反馈也成为课程资源的一部分，为教师精准备课提供了条件。

因此，如何让学生通过自主完成课前任务，以充分展示或暴露关于学科的观点、看法，为其开展新的学习活动奠定基础，并且让教师及时有效地掌控，这是布置课前自主学习任务的出发点。

二、课前自主学习任务的内容

根据物理课的特点，课前任务的内容分为三类：基础知识类、实验探索类和知识拓展类。

（一）基础知识类

学生完成基础知识类任务，可以达到温故和知新两个目标，也就是复习、巩固已学知识，为新知识的学习打好基础，或者通过学习，简单了解新的知识。这类知识选择的范围来自两个部分：一是复习与当前课程相关的已有的知识，通过完成这些任务，巩固前面所学的相关知识，在知识和技能方面为下一步的学习打好基础。例如，在学习“电路”之前，分析水流可以循环的原因，为新课的教学扫清障碍。二是来自于对新知识的解释，内容是学生通过阅读文本或观看视频较易理解的。例如，在学习“折射”时，教师让学生阅读课本，学习视频或照片、示意图等，清晰地知道折射是光从一种介质进入到另一种介质产生的现象。

这类任务呈现的形式比较简单，可以是对物理概念、原理、实验、现象等的复述或利用这些知识说明（解决）简单的问题，让学生填空、选择（即使是简答或计算，也可以以这两类题目的形式呈现）。除了常规的填空，教师应关注概念图的应用，引导学生复习或预习，通过绘概念图弄清楚新旧知识间的联系。

教师在布置基础知识类学习任务时，一定要注意，任务单上给出的问题是学生可以完全理解的。例如，教学“杠杆的五要素中的力臂”时，有教师布置了这样的任务：“力臂是_______到________的距离”。虽然学生可以对着课本填空，但是这个概念对学生仍然是陌生的，不清晰引入这个概念的必要性，也不明白真正含义，像这样出题就不合适。

学生完成这类任务的成果比较确定，他们可以通过智慧课堂及互动平台，提交答案。教师利用智能批阅功能，可以即时了解学生答题的正误情况及比例，了解学生对于新的学习的准备状况。

（二）实验探索类

物理学是人们构建起来的对自然现象的解释体系，而某个结论则是这个体系中的一个点。如果学生孤立地学习知识点，是难以构建起清晰的物理图像和知识结构的。物理课程标准特别强调科学探究的重要性，指出科学探究既是重要的物理学习方法和手段，又是重要的学习内容。在条件允许的情况下，教师布置课前任务也应坚持这一理念。教师布置这类课前任务是为了让学生经历观察和操作，在学习过程中感知现象，理解对实验过程的控制及结果，引发学生对相关现象的关注、思考，描述现象，记录数据，搜集证据，知道或理解现象发展的顺序，探究因果关系。这是学生自主构建理论和现实关系的过程。借此，学生清晰自己对相关事物的理解和解释，获得参与话题讨论的“谈资”。教师也可以通过学生探究过程中的信息反馈，更好地了解学生的前概念，设计更有效的课堂教学策略。

教师布置这类任务时应使任务与学生的水平和他们可以利用的资源匹配。那种让学生在课前探究“杠杆平衡条件”的任务是不合适的——学生还没弄清楚什么是杠杆、什么是杠杆的五要素、什么是杠杆的平衡等一系列问题，怎能理解“杠杆平衡条件”这样的问题。但是，教师可以将该课前自主学习的任务设定为系列的操作，让学生按照操作说明参与活动。具体设计如下：（1）观看视频中的内容;（2）根据视频中介绍的操作方法，找一根筷子或小木棍等物品，去撬一个重物，比如一摞书本或其他物品;（3）变换一下用力的方向，感受一下与刚才有什么不同;（4）再变换一下撬动的位置，再感受一下;（5）将每次改变用力的方向和改变施力位置的时候的感受按顺序记录下来;（6）得出哪些结论？

学生按照以上指引进行操作，通过平台细致、反复观看视频，思考后认识到作用在杠杆上的力的效果与力和作用点有关。学生不断地用语言进行表达也促进了反思，发现原来所学的力的三要素对理解杠杆问题并不太适用。他们需要描述和说明这个困惑，这有利于对杠杆问题建立初步认识。

学生很难一开始就提出高质量的问题。教师布置课前任务宜围绕重点、难点和疑点并基于学生拥有的知识、能力和资源展开，设计小实验，告知基本操作过程，给出能辅助呈现分解的图片、视频等资源，引导学生操作并用自己的语言描述和解释。这样教学有利于引发问题，让学生在课堂上围绕新知识参与活动，深入讨论。

在实验探索类课前任务设计中，教师要明确告诉学生需要准备的器材、操作的步骤和需要探索的问题。答案应具有一定的开放性。学生利用智能终端交流更加轻松，畅所欲言。课前，教师应让学生围绕课题充分表达观点和看法。

探索物理规律、理解物理现象应尽可能通过实验落实，如果没有条件做实验，教师可以提供录像资料供学生学习。在推送视频之前，教师应加以剪辑，对学生需要注意的地方进行处理：放大细节部分，根据教学需要调整播放速度，对某些内容用符号或文字标注。例如，教师设计课前认识物体运动快慢问题的任务时，下载了奥运会刘某110米栏的视频，并将刘某跑过第一个栏的那一秒的片段慢放，并对位置、时间用箭头进行标记，然后向学生布置这样的任务：“110 m栏第一个栏放在离起点13.72 m的地方，后面每两个栏间的距离是9.14 m，请仔细观看刘某参加比赛的视频，作答以下题目：（1）在视频中找到刘某跨第一个栏的时间，他这段时间的平均速度是______m/s;（2）请找到他跨第5个栏的时间，此时他已经跑了______秒钟，离起点的距离是________m，这段时间他运动的平均速度是______m/s;（3）根据前两个结果，可以判断刘某做的运动是匀速运动还是变速运动？（4）可以举出其他相似的事例吗？”

学生按照这组任务，分析问题串，细致地观察，认真地运算，在学习过程中，理解了概念，学会了证明一个物体运动性质的方法。

（三）知识拓展类

教师布置这类课前自主学习任务是为了拓展学生的知识面，提供帮助学生了解当节课学习任务的背景等。教师可以根据教学任务，为学生提供时事、新闻等方面的科普文章、录像等，也可以让学生课后去社区或工厂等安全的地方参观、访谈。智能终端的应用为学生阅读文本、观看录像或动画提供了便利，为他们与不同的人员就与学习相关的问题进行沟通和交流提供了可能性。借助数字化手段获取丰富的信息，有助于学生发现科学、社会、技术、生活环境等各方面的关联，对提升学生的科学素养将产生重大影响。让学生理解物理学与技术发展、物理学与社会的进步及物理学与文化的互动是物理教育的有机组成部分，如今数字化教与学也是应有之义。

三、课前自主学习任务设计的优化

教师选择课前自主学习任务时要注意，学生自主学习虽有智能终端的辅助及教师、同伴的远程互动，但如果任务不合适，也会让学生分心、拖延、敷衍，导致效率低下。课前自主学习任务的设定可从以下六个方面进行优化。

（一）引领性

教师设计课前自主学习任务要有一定的引领性，从观念、方法、情感等方面引领学生即将开始的学习。学生通过完成任务，对新的知识有一定的了解、好奇心被激发，并初步认识到所学知识与生产生活及科学技术密切联系。信息化平台可以更丰富、更生动、更加便捷地向学生呈现学习资源和学习要求。教师应该尽可能选择那些生动、清晰、美妙的学习资源，让学生更好地体验科学理论的重要、技术的精妙，理解人类科技进步的不易。学生在了解知识的同时，养成严谨治学、尊重他人的成果的态度，感受自然之美，树立为祖国、为家乡的科技进步贡献智慧的理想。

（二）基础性

课前自主学习任务的设定要体现基础性。教师布置这些任务是要让学生独立思考、操作并完成的，所以无论在内容、器材选择方面，还是文字表达方面，都要使任务与学生的智力和非智力因素匹配，让一般程度的学生能够看得懂、找得到、做得来。任务过难或过易都不能很好地保持学生的注意力并激发学生学习的兴趣。

（三）开放性

教师在布置任务时要尽量设计一部分开放性的问题。开放性体现在问题答案的开放性和活动形式的开放性。教师设计开放性问题，有助于引发学生产生不同的观点。智能终端为学生课前和课中交流观点提供了空间，这样有利于暴露学生学习新知识的前概念或错误观念，还提高了学生的表达、辨别和推理的能力。例如，在学习运动及牛顿第一定律时，教师播放视频让学生思考一个人在船上行走时的相对运动情况，“如果观察者站在同一条船上、岸上、其他的船上甚至在宇宙飞船上，分别能观察到什么”，这样既有趣味，又能引发学生思考，让学生形成关于运动、参考系等问题形成深入的思考。

（四）层次性

课前自主学习任务要有层次性。根据布卢姆教育目标分类体系，教师设计教学目标应从识记、理解、应用、分析、评价、创造逐层递进。在布置课前学习任务时，教师要布置识记、理解和初步应用层次的任务。这些层次的任务是课前在各种教学资源的支持下学生可以独立完成的。在完成这些任务的过程中遇到的困难和疑问以及更高层次的目标任务，则需要在课堂上通过师生协作完成。这样，就在传统课堂上增加了学生课前自主学习、自我建构知识的过程，更充分地发挥了课堂师生共同在场的重要作用。

（五）针对性

教师布置的自主学习任务应该具有选择性和挑战性。与传统课堂相比，智慧课堂的优势在于利用信息化、智能化的技术实现学习的个性化。学生虽然是在同一个班级学习，但是由于成长经历、知识水平不同，学习需求有差异的。教师可以通过智慧课堂和数字平台布置可供选择的任务，让不同的学生通过一道评价性的问题从兴趣和难度两方面进行判断，做出选择，在相对合理的时间里完成适合自己的课前自学任务。为提升学生学习的动力，教师可以利用系统根据学生的选择进行一定的积分奖励，这样既能让基础稍弱的学生在完成任务的时候收获成就感，又能满足富有进取精神学生对挑战性任务的需求。

（六）安全性

教师在布置任务的时候，要提前考虑学生可能遇到的问题和突发的状况。例如，教学家庭电路知识时，教师可以利用智能终端推送正面和反面的视频，呈现灯光打扮的美好而安宁的夜晚或者事故场景，会令学生留下深刻印象，认识安全用电的重要性，养成良好的行为习惯。

笔者分析了课前自主学习任务的设计问题并提出优化建议。教师根据课前、课中和课后对教学过程的构想来设计系列任务，针对目标形成课前自主学习任务单，让学生在课前按照要求完成一定的任务，为学习新知识、提高能力打基础。

智慧课堂环境下，教师运用便捷的方式和手段教学，改变了课堂的形式、结构。大数据、云计算等技术的应用使得课程的边界从封闭走向开放，有着传统教育教学不具备的优势。教师利用智慧课堂平台，设计恰当的课前学习活动，以恰当的方式向学生呈现，使其学习成果能高效反馈。

新的教学手段为新时代的教师既提供了强大的工具，又带来了挑战。作为肩负为国育才重任的教师，需要更新自身的教学理念，提高信息技术应用能力，让智慧课堂助力学生成长。

注：本文系山东省基础教育教学改革项目“新高考背景下中学物理课程实施的困境突破”（编号：3700008）、山东省研究生教育质量提升计划立项建设项目（编号：SDYJD17064）、横向课题“教育信息化2.0时代中学智慧课堂教学改革的理论与实践”的研究成果。

参考文献

[1] 李逢庆，尹苗，史洁.智慧课堂生态系统的构建[J].中国电化教育，2020（6）：59-64.

[2] 辛继湘.当教学遇上人工智能 ：机遇、挑战与应对[J].课程·教材·教法，2018（9）：62-67.

（作者高嵩系山东师范大学副教授;王雪、邵梦媛系山东师范大学研究生;尹苗系山东师范大学教授）