基于“云班课”的线上线下混合教学模式探究

曹瑞超　郭颖

摘 要：文章基于“云班课”线上教学平台，以“学生为主体，教师为主导”的教学理念为基础，运用“NoBook物理实验”虚拟实验平台，结合杜威“五步教学法”教学理论，以苏科版八年级物理下册第八章第一节“牛顿第一定律”的教学为例，探究线上线下混合教学模式的三种教学策略，并阐述如何利用相应的教学策略培养具备物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任这四方面物理学科核心素养的初中生。

关键词：线上线下;混合教学;教学策略;核心素养

基金项目：陕西理工大学2021年研究生教育教学改革研究项目“基于卓越教师培养的‘论文写作指导课程模式研究”（编号SLGYJG2109）。

作者简介：曹瑞超（1997—），男，陕西理工大学物理与电信工程学院。

郭颖（1977—），女，陕西理工大学物理与电信工程学院。

一、线上线下混合教学模式

教育信息化2.0时代，智能应用环境为“互联网+教育”提供了可靠的技术支持，传统的线下课堂教学模式已逐步向以智能信息化教学平台为基础的线上线下混合教学模式发展。线上线下混合教学模式是指将线上授课的优势和线下授课的优势相结合，在保持线下课堂教学组织形式的基础上，利用线上教学整合优质的教学资源，提高学生的自主学习的能力;结合线下课堂教学中教师的引导力，利用线上教学提供的多维互动教学能力，提高学生学习积极性和课堂互动性;利用线上教学平台所提供的学情数据分析功能，提高课堂教学效率。在教学设计上采用“以学生为主体，以教师为主导”的教学理念，利用信息化现代教育技术手段，培养学生的学科核心素养，提高教学效率和质量。

二、教学案例

杜威在《民本主义与教育》一书中论述的“五步教学法”指出，教学过程应包含创设情境、提出问题、思考问题、解决问题和验证问题五个步骤。文章以苏科版八年级物理下册第八章第一节“牛顿第一定律”的教学为例，基于智能教学平台“云班课”所提供的资料库、互动问答、评分奖励和学生学情分析功能，结合“NoBook物理实验”平台提供的虚拟实验环境，运用杜威“五步教学法”的教学理论，设计课堂授课基本流程，从课前预习、课堂教学、课后练习三个方面探究线上线下混合教学模式的实施策略。

（一）课前预习

课前预习作为学习过程的开始阶段，是课堂教学前的重要一步。学生在预习过程中回顾旧知识，联系新知识，提出自己的疑问，为课堂学习做好充分准备。

学习本节课前，学生已经掌握了力和力的作用效果等相关知识，知道力可以改变物体的运动状态和形状，且具有一定的实验探究能力。因此，教师可以利用“云班课”平台的交流讨论功能，运用任务驱动策略布置课前的线上预习任务，让学生结合前期学习内容，自主阅读教材第八章第一节的内容，思考以下问题：①静止在桌面的木块受到什么力的作用？②在何种条件下木块可由静止变为运动状态？何种条件下运动的木块又由运动变为静止状态？③木块的运动是否需要力的维持？学生结合已有知识储备就以上问题在线上平台进行交流讨论。教师在课前通过“云班课”教师端对学生的预习数据进行分析，快速掌握学生在学习新知识方面存在的问题和疑虑，为后期进行课堂教学做好铺垫。

（二）课堂教学

课堂教学作为一种具有较强目的性的学习活动，是整个教学活动的重要环节。学生在课堂教学过程中的状态会直接影响其对知识的理解、思维能力的提升和对相关技能的掌握。

1.创设情境，任务驱动策略

教师在线上利用“云班课”进行图像和文字描述，展示放在桌面上静止的水杯和用力向左推动放在桌面上的水杯，并让学生思考如下问题：当无推力和有推力时，杯子的运动状态是怎样的？

学生根据“云班课”提供的信息，拿出自己的水杯，动手实验后，得出“无推力时，水杯静止;有推力时，水杯运动”的结论。之后，教师进行总结：通过上述实验现象，我们发现“力推物动，力撤物停”，物体的运动需要力来维持，此结论能否解释其他现象？

基于此，教师创设线下实验：向右推动放在水平桌面上的小车，手离开后，小车继续运动一段距离，最终停止运动。教师要求学生观察并思考如下问题：手离开小车后，小车处于什么状态？受什么力？教师要求学生在“云班课”中提交讨论结果。

学生从推小车演示实验的情境出发，结合已有的知识储备得出结论，认为手离开小车后，推力消失，小车仍处于运动状态，受到重力、支持力和与小车运动方向相反的摩擦力的作用。

教师利用“云班课”提供的学情数据分析，快速对学生提交的讨论结果进行归纳总结：据受力分析，推力撤销后小车继续向前运动，且在运动方向上无力的作用，“力撤物不停”与之前“力撤物停”的现象矛盾。而后，教师继续提问：“通过以上分析，我们知道小车的运动并不需要受到力的作用，这与‘物体的运动需要力来维持这一结论相互矛盾，请同学们思考，为什么会出现矛盾，原因是什么？”

2.问题主导，实验探究策略

为进一步分析兩种现象的矛盾，明确“力是维持物体运动的，还是改变物体运动状态的？”这一问题，教师进行如下教学过程。

教师根据推小车演示实验的现象设计任务：对比撤去推力后运动的小车和最终静止的小车，受力有何不同？学生对静止的小车进行受力分析，认为撤去推力后运动的小车最终静止是因为受到摩擦力的作用，摩擦力是阻碍物体运动的一种阻力。教师继续提出问题：“运动的小车因受到摩擦力而静止，如果改变摩擦力的大小，小车的运动状态会发生怎样的变化？”而后，教师通过实验“阻力对物体运动状态的影响”进行探究，并向学生提出如下任务：交流讨论改变阻力大小的方法有哪些？猜想阻力的大小对物体运动状态的影响。

基于思考和已掌握的知识，学生认为阻力的大小可以通过改变接触面的粗糙程度实现，物体的运动距离较短是因为受到的阻力较大，当物体受到的阻力较小时，其运动距离变长。教师对学生的回答给予肯定，而后总结：“我们实验的目的是探究阻力对物体运动状态的影响，应该确定唯一变量为阻力，要保证物体开始受到不同的阻力作用时的速度相同。”

教师：怎样才能使物体在平面上开始运动时具有相同的速度？

学生：保证物体从同一高度下落。

教师：如何判断阻力对物体运动状态的影响？

学生：比较同一物体在接触面粗糙程度不同的条件下移动的距离，判断阻力的大小与物体运动状态之间的关系。

教师：根据以上分析我们需要什么实验器材？

学生：需要小车作为运动物体，需要斜面保证小车有相同的初始速度，用木板、棉布、毛巾来改变接触面阻力的大小。

教师：请同学们利用“NoBook物理实验”平台提供的虚拟实验环境，以学习小组为单位选择实验仪器进行实验方案设计，将设计结果提交到“云班课”。

学生设计出如下实验方案。

实验原理：以木板、棉布和毛巾作为接触面，因为各接触面摩擦力不同，对物体产生的阻力大小不一。利用控制变量法，在保证小车每次释放高度相同的条件下，比较小车运动距离的长短，探究阻力大小与物体运动状态之间的关系。

实验步骤：

（1）將水平表面设置为粗糙的棉布，将小车从斜面某一固定点释放（标记小车释放的位置），记录小车最终停止时的位置与斜面底端之间的距离。

（2）将水平表面设置为较粗糙的毛巾，将小车从斜面上标记的同一点释放，记录小车最终停止时的位置与斜面底端之间的距离。

（3）将水平表面设置为较光滑的木板，将小车从斜面上标记的同一点释放，记录小车最终停止时的位置与斜面底端之间的距离。

（4）将不同情况下的实验数据输入表格中。

教师通过“云班课”对各组实验设计方案进行组间互评和打分，对学生设计的实验方案进行补充完善后，指导学生在虚拟实验平台进行实验探究，并于实验结束后，在“云班课”提交实验结果截图、实验数据和分析结果。

实验结论：当保证小车在同一高度下落即到达斜面底端的速度大小一致时，小车所受到的阻力大小会影响小车的运动距离，阻力越小时，小车的运动距离越长，而阻力越大时，小车的运动距离越短。

教师总结并提问：根据实验结论，在物体运动的初始速度相同的情况下，接触面粗糙程度越小，物体所受到的阻力越小，物体运动的距离越长。问题是，若接触面可以达到绝对光滑，运动的物体不再受阻力作用时，其运动状态又如何？

学生：运动的物体不受阻力作用时，将一直运动下去。

3.归纳总结，应用迁移策略

教师：通过实验探究，我们可以得出结论，力是物体从静止变成运动、从运动变成静止的原因，物体的运动与否并不需要受到力的作用，力仅仅是使物体运动状态发生改变的原因。请同学们依据新的结论，解释第一个实验“用力推动水杯”的现象。

学生：当水杯受到推力时，水杯由静止变为运动，当推力撤去后，水杯由运动变为静止。力是改变物体运动状态的原因。

教师：科学探究是一个不断修正的过程，当我们发现理论与实际不符时，要坚持科学的态度，通过实验验证，对理论进行修改完善，得到正确、合理的理论结果。我们今天的学习和探究过程，很早之前的物理学家伽利略已经实践过，他曾在理想斜面实验中提道：“若表面绝对光滑，运动的物体将不受阻力，永远运动下去。”这与我们本次实验探究的推论相同。牛顿在伽利略等前人的研究基础上，总结提出“一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态”，即牛顿第一定律。

教师：是否可以设计实验来验证牛顿第一定律的内容？

学生：因为绝对光滑的接触面在自然世界中并不存在，物体不可能不受阻力的作用，因此牛顿第一定律的内容是通过实验数据合理推理出来的结果，不能通过实验验证。

教师：请同学们简单阐述牛顿第一定律的基本内容。

学生：因为力是改变物体运动状态的原因，物体在没有受到力的作用时将保持原有运动状态不变，所以一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。

教师：以上分析表明，一切物体都具有保持静止或匀速直线运动状态的性质，我们将这种性质称为惯性。在生活中哪些地方体现了物体具有惯性？

学生甲：公交车刹车时乘客前倾，起步时后倒，出现这种现象是因为车上乘客具有惯性，公交车刹车导致原来的运动状态发生改变，而乘客要继续保持原来的运动状态不变。

学生乙：驾驶或乘坐车辆时要系安全带，是因为物体具有惯性。当驾驶员刹车导致运动状态发生改变时，人由于具有惯性要保持原有运动状态，所以向前倾，安全带可以保证人员的安全。

教师：我们可以总结出惯性是一种物体本身就具有的属性，任何物体在任何情况下都具有这种属性，且惯性仅与物体的质量大小有联系，与物体是否受到力的作用以及运动的形式和运动的速度大小皆无关联。例如田径比赛中，运动员冲刺到终点后，体重大的很难停下来。

（三）课后练习

德国心理学家艾宾浩斯关于遗忘曲线的研究表明，人类对于学会的新知识和掌握的新技能具有先快速后缓慢的遗忘规律。学生若想更好地掌握知识，就需要不断巩固练习。课后练习是教学中不可缺少的环节，学生只有通过反复的练习，减慢知识的遗忘速度，才能巩固学习效果和形成技能技巧，从而提升自身的思维意识和智力水平。

关于本节课，教师可以要求学生在“云班课”中完成以下课后练习。

一个从空中下落的物体，若不考虑空气阻力的影响，假设下落过程中某一时刻物体所受到的重力变为0，物体的运动情况将是以下哪一选项？（）

A.物体将静止悬浮在空中

B.物体的下落速度将减小

C.物体将保持一定速度继续向下做匀速直线运动

D.无法确定

学生在“云班课”提交答案后，可以实时获得答案结果和解析。教师可以利用平台的数据分析功能，掌握学生的习题作答情况，对答错人数较多的习题进行课堂讲解，以进一步帮助学生巩固新知识。课后，教师可以利用平台的评分功能对本节课中每位学生的表现进行评价和积分奖励。

三、策略分析

在线上线下混合教学模式中，教师作为引导者，利用“创设情境，任务驱动”教学策略，运用现代教学技术，基于“云班课”线上平台以日常生活现象为学习情境，通过情境描述和学生动手实验，结合线下现场演示实验等教学方法，创设符合教学内容的学习情境，能激发学生的学习积极性。教师结合教学目标设计合理的学习任务，以任务为驱动力，引导学生带着任务，用物理思维思考问题并完成任务，能激发学生学习知识的兴趣和欲望，培养学生以物理观念看待和思考問题的素养。学生在相应的学习情境中，能提升发现问题、提出问题的能力，为后期深入学习知识打好基础。

教师以虚拟实验教学平台“NoBook物理实验”的功能为辅助，利用“问题主导，实验探究”教学策略，引导学生根据分析问题、设计实验、虚拟实验操作、分析数据、得出结论这几个步骤逐步进行实验探究，可以提升学生科学探究和解决问题的能力，让学生通过实验探究活动完成知识建构。教师以问题为主导，构建具有教育性、创造性、实践性的实验探究活动，在锻炼学生提出问题并分析问题能力的基础上，提高学生探究问题和解决问题的能力，引导学生的思维从感性认知向理性认知过渡，从而培养学生的科学思维和科学探究素养。

教师采取“归纳总结，应用迁移”的教学策略，引导学生分析虚拟实验探究的结论，以归纳总结知识内容为手段，利用线上教学平台的数据分析功能，快速了解学生对知识的掌握程度和存在的问题，再遵循学生在不同阶段的认知规律，以学生为主体，总结重点知识，并以精确的语言加以描述，能深化学生对知识的理解，使学生更好地把握知识点的精髓。教师运用所学知识解释实际问题，将知识点融合，并扩展到更深奥、更复杂的自然和社会领域，能够激发学生的理性推理思维，促进学生知识迁移能力的提升，能够锻炼学生运用知识解决实际问题的能力，使教学过程成为有利于学生积极探究的过程，从而提高学生的学习效率和知识迁移应用能力，培养学生的科学思维、科学态度与责任。

结语

教师在线上线下混合教学模式中，发挥线上教学平台强大的信息收集与分析、数据可视化、互动模式多样性等优势，为线下课堂教学提供辅助，能够有效提高课堂教学效率，促进学生学习能力的提升，培养学生的物理学科核心素养。

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