336教学模式下智慧教室在高中物理教学中的应用——以“简谐运动”为例

福建省福州屏东中学 谢秋玲

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中提出“到2020年，基本实现教育现代化”。《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中明确指出“以教育信息化带动教育现代化”。其核心和关键在于信息技术能否与教育教学有效深度融合，让信息技术为教育和学科教学提供更好的手段、平台和生态。

一、智慧教室环境与336教学模式介绍

智慧教室是依托现代信息技术发展起来的，它利用强大的数据统计功能和先进的网络管理平台，能够为学科教学提供以互动为核心、具有测评功能、提供个性化服务的新型教学环境。336教学模式中的“336”是指教师、智慧教室、学生3个维度，课前、课中、课后3个教学阶段，自主学习、检测反馈、释疑拓展、检测反馈、归纳总结、云端补救6个环节，如下图所示。

智慧教室环境在336教学模式下的应用，主要体现在呈现学习情境、课堂交互、呈现测评信息、提供资源平台等方面。旨在利用智慧教室先进的技术使教学空间得以延伸拓展，教学内容呈现更加多样、生动，教学信息反馈更加准确、实时，师生互动方式更加积极有效，学生学习的主体性更加突出，教师的指导作用更加明显。

二、课例展示：336教学模式下智慧教室在“简谐运动”教学设计中的应用

“简谐运动”是中学物理一种重要的运动形式，其受力的大小与方向不断发生变化，是力学中运动形式比较复杂的一种运动。鲁科版教材通过大量振动实例建立机械振动的概念，接着以琴弦振动为例，建立回复力的概念，然后通过建构弹簧振子的理想模型，根据弹簧振子振动过程中的受力与位移关系建构“简谐运动”的理想模型，最后分析“简谐运动”的运动学特征和能量特征。本节课程通过大量振动核心概念的建立以及分析弹簧振子振动过程中的动力学、运动学特征和能量特征，使学生掌握研究未知运动的基本方法，进一步加深对质点运动的认识，发展运动和相互作用观念及能量观念。通过对弹簧振子、“简谐运动”模型的建立，掌握建模方法，体会建构模型的重要性以及物理从复杂到简单、从实际问题到理想模型的研究思路。笔者在教学过程中，根据《智慧教室336教学模式下教学基本过程》，结合物理学科特点将“简谐运动”教学设计做如下安排。

（一）课前

1.自主学习。（1）学生实验：观察不同弹簧和不同质量振子的振动情况。（2）教师通过智学网平台以学习任务单的方式让学生对高一物理学过的运动类型及有关动力学的概念、规律进行复习。

2.检测反馈，即前测环节。课前，利用ISR系统对学生自主学习情况进行诊断性检测。

设计意图：高二学生经过高中物理学习，基本具备了从运动学、动力学和能量角度分析典型运动的初步能力，但要完整地分析受力大小、方向都在变化的力作用下的运动情况，还需要对力和运动的关系加以强化。课前安排的学生实验是为了建立弹簧振子这一理想模型提供真实的情境体验。

利用智慧教室环境开展学生课前自主学习时，教师要根据教学经验、对本课程的教学要求、对学生知识能力水平的预判来设置学习任务单和相应的检测题，通过智学网平台推送给学生，学生完成自主学习后提交。教师再根据智学网给出的统计数据和新课前课堂IRS系统的反馈，能较为准确地知道学生真实的知识水平、学习难点与盲点，进而及时且有针对性地调整教学计划与进度。

（二）课中

1.释疑拓展，归纳总结

（1）呈现学习情境

情境：“鱼洗”实验。在“鱼洗”演示实验部分利用实物展台将实验现象投屏放大直播，帮助学生多视角对物理现象进行观察，激发学生兴趣。

片段1：建立机械运动的概念

情境：提供真实实验器材——竖直方向弹簧振子和单摆装置，并让其振动起来。

设计意图：学生对机械振动有一定的生活认知，但是对机械运动的共性缺乏理解和深入分析。教师利用实验器材演示让学生观察弹簧在竖直方向振动和小球在水平面内振动这两种易于观察的振动，教师特意提醒学生注意振子最初的位置及状态，帮助学生找出“中心位置”这个特征，强化“平衡位置”的概念，也方便后续定义振动“位移”的概念。

片段2：弹簧振子建模过程

情境：播放学生课前实验视频，学生代表谈实验收获。教师提供真实实验器材——水平弹簧振子，介绍装置并让振子自由振动，学生观察，教师提问。

问题1：为达到相对理想的振动状态，对弹簧和振子有什么要求？

问题2：在实验过程中，振子振动的幅度为什么越来越小？

问题3：如果不计振子在运动过程中受到的阻力，振子又会怎样运动？

设计意图：学生经历过质点、点电荷、轻弹簧等理想化模型的建构过程，已经具备将简单的实际问题转化为物理模型的能力，课前的亲身实验体验加上课堂的问题引导，学生能较容易地抽象得到弹簧振子的理想模型应满足的条件。

智慧教室环境呈现学习情境的多样化，可以让学生对微观的、动态的、不易观察的现象有更加直观形象生动的认识。本节利用实物投影放大功能和视频播放功能，将演示实验的实验现象投放至班级显示大屏放大播放，有利于班级学生观察对比，寻找出机械振动的本质特征，解决了传统课堂实验演示时因器材摆放在讲台上，学生观察的角度、清晰度都受限制而不易于发现二者振动共同点等问题。同时，通过视频播放软件播放生活中不同的振动场景，能让学生认识到机械振动是自然界和生活中常见的一种周期性运动。

（2）提供资源平台，进行多项交互

片段3：学生自主探究弹簧振子受力、运动、能量等规律

笔者在课前用手机拍摄一段水平弹簧振子振动的视频，然后将视频、探究学案导入学生电子书包。课堂上学生利用平板电脑中的暴风影音等软件将视频慢速逐帧播放，根据自己的观察分析完成对振子在一个周期内回复力大小方向、位移大小方向、加速度与速度大小方向、动能、势能变化的探究。学生完成自主探究后及时提交，教师通过大屏即时了解学生学习动态，实时给予指导与建议。具体设计如下。

探究1：探究弹簧振子的动力学特征，建立“简谐运动”模型

①探究弹簧振子受力特点，建立回复力概念。

②建立振动位移的概念，探究位移特点，寻找回复力与位移的关系，建立“简谐运动”模型。

设计意图：大部分高二同学对胡克定律掌握得比较好，水平弹簧振子受力简单，学生较容易分析出振子在各个位置受力方向与大小，进而发现振子受力的特点，教师引导得出回复力的概念。振动位移概念与高一时所学的位移的概念有所不同，如何引入振动位移的概念是教学的一个难点。教学设计中笔者采取直接告知的方式，由于弹簧振子在振动过程中是以平衡位置为中心位置来回振动，因此为了研究问题的方便，我们就定义振动物体在某一时刻的位移为物体偏离平衡位置的位移。学生明确了回复力与位移的概念就很容易发现二者之间的关系，从而定义“简谐运动”这一理想运动模型。课堂上教师引导学生分析振子在振动一周期内通过特殊位置（O点、A点、A′点、B点、B′点）时的受力与位移的大小与方向，通过表格对比发现二者之间的关系，这样的教学设计不仅降低了探究难度，而且可以增强学生学习的信心，激发学生探究兴趣。

探究2：探究弹簧振子的运动学和能量变化规律

为了让学生对弹簧振子在振动一个周期内各物理量的变化情况有一个全面直观的认识，便于总结振子振动过程的运动学和能量变化规律，设计如下表格进行探究。

振子位置变化规律A O A'O物理量A→O（大小变化情况）O→A'（大小变化情况）A'→O（大小变化情况）O→A（大小变化情况）位移x大小方向回复力F大小方向加速度a大小方向速度v大小方向能量E动能EK势能EP

片段4：交流点拨、归纳总结

通过显示大屏反馈学生探究实验的数据，通过现场学生对数据的分析表述，引导学生归纳总结振子振动规律。在检验振子在整个运动过程中各物理量变化规律时，运用Flash课件对振子的运动过程进行回放、慢放，用不同颜色的箭头对不同物理量进行形象直观、动态展示，能够加深学生对振动规律的理解记忆。

2.检测反馈

新课教学中完成了水平方向弹簧振子做“简谐运动”的探究，在检测反馈部分设计了竖直方向的弹簧振子做“简谐运动”的证明。通过后者，一则巩固新课知识；二则通过变式训练学生对所学知识的迁移能力；三则查缺补漏、即时反馈课堂的共性问题，进行及时补救和巩固。

在智慧教室环境下开展学生课中探究发现规律的环节中，利用平板进行的自主探究过程不仅保证了学生最大限度地参与课堂学习，还能准确翔实地记录学生真实的学习过程，主客观上都为学生的高参与度提供了有力的保障和支持，学生真正成为学习的主体。课堂即时反馈生成的数据与资源能够对学生学习动态精准定位，教师不仅在课堂上能够针对大多数学生存在的问题进行释疑点评，针对不同层次类型的问题进行精确指导，而且也为课后的个性化补救提供了客观精确的依据，能较好地做到不同程度的学生学有所得，从而有效地提升学生学习的效率和效果。手机视频、Flash课件、动画的使用能让学生对动态的、不易观察的现象有更加直观形象生动的认识。另外，智慧教室中抢权、挑人等功能具有时代感、科技感，能够激发学生学习的兴趣和参与的乐趣，提高学生课堂参与度。

（三）课后：进行云端补救

利用智慧教室对学习资源进行共享推送，以方便课堂未扎实掌握知识点的学生进行课后查阅复习。智慧教室的云平台中心储存了大量相应的学习资源，方便学生课后复习提升。基于学生学情的个性化的习题，有助于学生查缺补漏。

三、总结与反思

智慧教室提供的多样化教学内容的呈现方式、实时准确的反馈系统、强大的数据处理功能、新颖的交流互动方式带来了教师教学方式、学生学习方式的变革。在智慧教室环境与336教学模式下进行的课堂教学，学生学习的主体性地位更加突出，教师的主导性地位更加重要，但这对教师提出了更高的要求。教师除了要认真钻研教材和学生外，还要与时俱进学习新的信息技术，研创满足教学需要的各种教学资源，实现信息技术与高中物理教学的有效融合。以信息技术之“优”来补传统教学中的“拙”，努力实现教学内容呈现方式、师生互动方式以及教师的教与学生的学的方式的变革，最终实现物理教学的高效性。