基于智慧课堂平台的高中物理教学实践探索
渠雷雷 窦月 张宇 姚涛
摘要：为满足学生的个性化学习需求，在智慧教育理念的指导下，将新型教育技术与传统课堂深度融合，以人教版高中物理必修二第五章《向心力》一节为例，探讨智慧课堂平台在高中物理教学中的实践和应用。
关键词：智慧课堂 高中物理 教学实践
为积极推进“互联网+教育”的发展，教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》，其中指出“应用信息技术解决教学、学习、生活中问题的能力成为必备的基本素质”。在国家政策和科技企业的大力支持下，近年来，一大批中小学先后成为智慧课堂的试点学校，开始利用现代科技手段辅助教育教学活动。
“智慧课堂”是科大讯飞有限公司推出的信息化课堂教学服务平台，它依托云计算、大数据等智能技术，实现了教育过程的数据化和智能化，在提升学生课堂参与度、个性化辅导、教学评价及时化等方面具有显著优势。
二、教学基本流程
为了实现智能技术与高中物理学科教学的深度融合和创新，笔者利用“科大讯飞智慧课堂平台”辅助日常教学，并依据相关学习理论和实践教学经验构建了图1所示的智慧课堂教学结构。
在该结构中，笔者按照课前—课中—课后的顺序，将概念课教学的一般过程划分为七个环节，并依托智慧课堂平台，针对每一环节，从学习方式和技术支持两方面给出了具体的实施措施。
三、基于智慧课堂平台的教学案例
1.教學内容：人教版高中物理必修二第五章第六节——《向心力》
2.教学环节：
环节一：学情分析、动态掌握
教师：在课前布置预习任务，及时发布教学资源，并对智慧平台学习数据进行深度分析，诊断学生学情，及时反馈信息。根据学生的预习情况数据，在课堂上利用教学平板投屏展示学生观看微课的次数、观看时长，以及预习作业的正确率。
学生：观看教学资源，完成预习任务，依据智慧平台反馈的学习数据了解自身学习情况，充分发展元认知能力。
优势与特色：根据平台数据统计结果，动态掌握学生的认知程度，弥补传统课堂中学情诊断缺乏数据支持的不足.
环节二：创设情境、提出问题
教师：创设问题情境，启发学生思考。在细绳一端系一个小球，另一端系在一钉子上，并将钉子固定在木板上，给小球水平方向且垂直于绳的初速度，小球将做什么运动？
学生：观察实验操作和现象，明确小球将做圆周运动。
问题：将细线剪断，观察实验现象，思考是什么力让小球做圆周运动？
学生：绳子提供的拉力。
问题：假设水平面光滑（理想化），尝试画出小球的受力分析图（小组合作交流）。
学生：交流讨论，在纸上画出小球的受力分析图，拍照并上传至平台。
教师：利用智慧平台中的“实物展台”功能，实时投屏演示实验操作过程;利用“提问”模块中的“随机”和“抢答”功能，邀请学生回答问题;在平台中选取学生的习作进行讲解。最后，引出向心力的概念，并强调向心力是按照作用效果命名的力。
优势与特色：
（1）通过实物展示，直观展现实验操作过程，让教学更加直观、易于理解。
（2）利用智慧课堂平台中的互动功能，充分发挥了学生的主体性，能够有效提高学生的课堂参与度。
（3）教师结合智慧平台的数据统计结果，及时了解学生的课堂学习效果，并给予学生有效的反馈，充分满足教学中即时评价的需求。
环节三：科学猜想、设计实验
教师：使用平板投屏功能播放链球运动的视频，寻找生活中的向心力。
活动：在一根细绳的一端拴一个小物体，抡动细绳，使小物体做圆周运动，依次改变转动的角速度、半径、小物体的质量，体验拉力大小的变化。
问题：向心力可能与哪些因素有关？
学生：可能与m、v（w）、r有关。
根据牛顿第二定律与向心加速度表达式推导出向心力表达式
F=mv
2r=mw
2r=m4πT
2
2r
教师：根据提供的实验器材，设计不同的实验方案和数据记录表格，小组合作进行实验探究。
方案1：利用圆锥摆验证向心力表达式
方案2：利用手机软件结合可测速转盘进行验证
创新实验方案，组装实验器具，让电机带动转盘转动，调速器控制转盘转速。利用手机中的秒表计时功能记录时间，应用Phyphox软件测量转盘转动角速度及手机固定处的向心加速度，得到动态变化数据。
方案3：DISLab数字化实验装置验证
应用数字化传感器及配套装置，精准地验证向心力与质量、线速度或角速度及转动半径的关系。实验过程省时、直观、易于操作。
优势与特色：
（1）利用平台中的投屏功能，创设问题情境，让学生更加细致地观察实验现象，为形成假设和猜想做好准备。
（2）利用现代设备对实验中涉及的物理量进行测量，体会科技进步带来的便捷，认识到物理与科技、社会和经济发展的联系，提高学生应用信息技术手段解决物理问题的能力。
（3）使用数字化向心力实验装置开展实验探究，向学生重点介绍实验装置结构及原理，促进物理观念的形成和科学探究及科学思维能力的培养。
（4）在高科技支持的课堂中，可以融合翻转课堂、同伴教学等多种教学模式，使各种教学模式优势互补。
环节四：获得数据、分析论证
教师：针对不同的实验方案，带领学生对实验数据进行处理和分析，利用智慧课堂平台开展互动和交流。
方案1：利用EXCEL中的相关命令对实验数据进行处理，粗略验证向心力表达式。
方案2：手机软件直接得出角速度与向心加速度的图像，利用数据进行验证。
方案3：利用智能传感器获取实验数据，使用计算机软件绘制向心力与质量、半径、角速度之间的关系图像，进而得出结论。
学生：各小组对所得结果进行解释、交流、评估，并将实验数据表和结论上传至智慧课堂平台，在课堂上进行分享展示。
优势与特色：
（1）让学生具备利用现代科技软件进行数据处理的能力，提高课堂效率。同时，了解现代实验装置，学会利用计算机辅助进行数据处理，感受智能设备在提高实验精确度方面的重要作用。
（2）在技术支持下，师生和生生间的交流互动更灵活，教学方式更多元，课堂形式更智能。
环节五：思维加工、形成定义
教师：列举不同物体做匀速圆周运动的实例，利用电子课本和互动白板分析向心力的来源及本质。
用智慧课堂中的电子课本展示向心力的定义，并使用“聚焦”功能突出重点，“白板”和“画笔”功能进行实例分析，让学生进一步理解向心力的概念。
优势与特色：直观展示，聚焦重点，在学生头脑中深化向心力这一物理观念。
环节六：总结规律、介绍内涵
教师：投屏播放链球视频慢动作回放。
学生：观察链球运动的慢动作回放，发现链子对球的拉力并不指向圆心。
教师：利用FLASH动画，展示一般曲线運动的分析过程，介绍切向力和径向力，总结各自作用，并提出变速圆周运动的概念，引导学生思考应该如何处理一般的曲线运动。
优势与特色：利用FLASH动画软件，让学生对一般的曲线运动有更加清晰和直观的认识，从而启发学生进行深度思考，发展科学思维。
环节七：解决问题、巩固提升
教师：精选习题，一键上传至智慧课堂作业平台，实时统计学生的答题情况（如图8所示）。
习题1：研究各种力充当向心力时力与运动关系。
习题2：变速圆周运动中最低点的情形。
习题3：定性研究一般曲线运动中的曲率半径问题。
教师：开启平台的“智能推送易错习题”功能，帮助学生巩固练习，并将课程学习资源和拓展资料上传至资源平台，供学生随时随地观看学习。
学生：根据自己的学习数据，了解自身掌握情况，下载所需的学习资源，不限次数地学习。
优势与特色：
1.数据化地呈现学生学习效果，不仅为教师做出教学决策提供数据支撑，也在一定程度上发展了学生的元认知能力。
2.学生可通过师生互动功能在课后与教师通讯，真正实现随时随地的学习和沟通。
四、总结
智慧课堂依靠大数据技术的支持，能够在教学过程中实时诊断和反馈学生的学习情况，向教师和学生呈现直观的动态学习数据，为实现教师的精准教学和学生的个性化学习提供了基础。在平台中各种互动教学功能的支持下，师生互动更加及时、有效和智能，对促进学生理解知识内容、提升其元认知水平具有重要意义。深入探索智能技术与学科教学的融合可能，是一项长期且艰巨的任务，还需要我们持续不断地努力。
参考文献：
[1]潘晨.高一物理智慧课堂的教学实践与效果研究[D].重庆：西南大学，2018：13.
[2]李新义，刘邦奇.基于建构主义的智慧课堂教学模式研究[J].中国教育信息化，2018，000（003）：4448.
