基于平板教學(xué)系統(tǒng)下的課前“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”案例探究

沈旭東

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2019）20-069-2

傳統(tǒng)課前預(yù)習(xí)，教師對學(xué)生預(yù)習(xí)結(jié)果了解慢、收集難，并不能有效了解學(xué)生預(yù)習(xí)中暴露的薄弱點(diǎn)，預(yù)習(xí)只流于形式。幸而學(xué)校近年引進(jìn)了平板教學(xué)系統(tǒng)，為筆者實(shí)施課前“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”提供了硬件支持。在“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”下，學(xué)生主體作用被進(jìn)一步發(fā)揮出來，教師可以很快速地掌握學(xué)生預(yù)習(xí)過程中遇到的問題，在課前修改已經(jīng)制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并針對性地制定教學(xué)內(nèi)容。這對在課堂中實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)提供了強(qiáng)有力的保障。本文以高考常見題型“動(dòng)能定理與平拋、圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合”的習(xí)題課為例，進(jìn)行探究。

一、背景分析

從2018年6月開始，浙江省學(xué)業(yè)考試與高考重新分開命題。從已經(jīng)開考的兩次學(xué)考來看，“動(dòng)能定理與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合”依舊是最后一題壓軸題。而新政策下的高考卷雖未落地，但筆者可以猜測，“動(dòng)能定理與平拋、圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合”這類綜合性很強(qiáng)的問題，極大概率是會(huì)被囊括在內(nèi)的。該類問題很容易將物理概念、物理規(guī)律等與日常生活中的真實(shí)問題有機(jī)融合，以考查學(xué)生對物理概念、規(guī)律等的理解與應(yīng)用。另外這類問題能檢測出學(xué)生是否具有解決問題所需的各種科學(xué)思維方法和能力，符合課程標(biāo)準(zhǔn)中對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

二、初步制定學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)生已經(jīng)在高一單獨(dú)學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)和動(dòng)能定理，也在高一初步接觸過“動(dòng)能定理與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合”的問題?；谠搶W(xué)情，在對學(xué)生發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)之前，根據(jù)自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，初步制定對本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：

1.通過預(yù)習(xí)回顧，知道圓周運(yùn)動(dòng)的三種基本模型

2.通過例題，知道動(dòng)能定理解題的規(guī)范化步驟

3.通過練習(xí)，理解解決動(dòng)能定理與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合這類問題的解法

三、精準(zhǔn)推送預(yù)習(xí)題目

基于已經(jīng)初步制定的教學(xué)目標(biāo)，挑選適量的習(xí)題作為預(yù)習(xí)作業(yè)（一般在15分鐘左右），在前一天放學(xué)之前通過平板“作業(yè)平臺”向?qū)W生推送（推送界面如圖1），并在平臺設(shè)定預(yù)習(xí)作業(yè)提交時(shí)間不得晚于當(dāng)晚8點(diǎn)整。

本次預(yù)習(xí)作業(yè)如下：

如圖甲所示的陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落，好像軌道對它施加了魔法一樣，被稱為“魔力陀螺”。它可等效為圖乙所示模型：豎直固定的磁性圓軌道半徑為R，質(zhì)量為m的指點(diǎn)沿軌道外側(cè)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，A、B兩點(diǎn)分別為軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)受軌道的磁性引力始終指向圓心O且大小恒為F，不計(jì)摩擦和空氣阻力，重力加速度為g。

（1）判斷質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒，并說明理由;

（2）若質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的速度為gR，求質(zhì)點(diǎn)在該點(diǎn)對軌道的彈力;

（3）若磁性引力大小F可變，質(zhì)點(diǎn)仍做完整圓周運(yùn)動(dòng)，求Fmg的最小值;

該題以豎直平面內(nèi)的動(dòng)能定理與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合為核心，結(jié)合生活中的玩具加以包裝，是一道情景化運(yùn)用的經(jīng)典題型。題中質(zhì)點(diǎn)是在軌道外側(cè)運(yùn)動(dòng)，軌道對質(zhì)點(diǎn)的彈力只能背離圓心向外，初看有點(diǎn)類似“拱橋模型”。但是由于磁性引力的存在，軌道對質(zhì)點(diǎn)還存在一個(gè)指向圓心的吸引力，所以實(shí)際上該題的圓周運(yùn)動(dòng)是一個(gè)“桿模型”?？梢娫擃}雖計(jì)算量不大，但對思維要求較強(qiáng)，需要對題中描述的圓周運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行辨別，生搬硬套就可能出錯(cuò)。通過對該題的求解，可復(fù)習(xí)回顧機(jī)械能守恒的條件、動(dòng)能定理的規(guī)范化列式、圓周運(yùn)動(dòng)“繩模型”、“桿模型”、“拱橋模型”及其過最高點(diǎn)的條件等知識點(diǎn)。

四、及時(shí)匯總預(yù)習(xí)結(jié)果

以前傳統(tǒng)預(yù)習(xí)作業(yè)，學(xué)生提交上來已經(jīng)是第二天，教師在對學(xué)生反饋的問題處理上往往做不到非常全面。另外，傳統(tǒng)預(yù)習(xí)作業(yè)需要手動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)生上交情況，且很難對每個(gè)學(xué)生的長期的預(yù)習(xí)情況做出全面的評價(jià)，但通過平臺提交形成大數(shù)據(jù)，我們可以一目了然地看到哪些學(xué)生按時(shí)提交，哪些學(xué)生遲交，哪些學(xué)生沒交。并根據(jù)大數(shù)據(jù)中學(xué)生的每次預(yù)習(xí)的得分情況，清晰地掌握班級學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生清楚地知道自己的薄弱點(diǎn)。如圖2，通過平臺大數(shù)據(jù)得到的近三個(gè)月的作業(yè)數(shù)據(jù)，我們可以很清楚地知道學(xué)生提交作業(yè)情況，并針對性地對這些學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。

五、快速評改預(yù)習(xí)作業(yè)

針對當(dāng)晚上交的預(yù)習(xí)結(jié)果，利用平臺進(jìn)行批改，并將有錯(cuò)誤的作業(yè)返回學(xué)生處進(jìn)行訂正。下面是針對本次預(yù)習(xí)作業(yè)的批改結(jié)果。

1.研究對象不明確，忽視牛頓第三定律的重要性

在解題過程中若涉及到受力對象的轉(zhuǎn)換，必須用到牛頓第三定律。然而相比于牛頓第二定律，牛頓第三定律很少涉及計(jì)算，常常容易被學(xué)生忽視。該題解答時(shí)應(yīng)選取質(zhì)點(diǎn)（陀螺）作為研究對象，題目要求質(zhì)點(diǎn)對軌道的壓力，涉及到受力對象的轉(zhuǎn)換。

如圖3，該學(xué)生沒有用牛頓第三定律把軌道對質(zhì)點(diǎn)的彈力FN轉(zhuǎn)化為題目要求的質(zhì)點(diǎn)對軌道的彈力FN'。

2.最高點(diǎn)及最低點(diǎn)受力分析錯(cuò)誤

不管是“繩模型”、“桿模型”、“拱橋模型”，需先進(jìn)行受力分析，理清“什么力提供向心力”，再列出力學(xué)方程求解。

如圖4該學(xué)生方框中的式子，受力分析時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致力學(xué)方程錯(cuò)誤。

3.建模錯(cuò)誤，與“繩模型”混淆

仔細(xì)分析題目中的圓周運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)該模型為“桿模型”，該質(zhì)點(diǎn)過最高點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件為v=0。

如圖5所示，方框中的式子是“繩模型”中質(zhì)點(diǎn)恰好過最高點(diǎn)的力學(xué)方程mg=mv2R，該學(xué)生模型混淆。

4.對圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件理解模糊

在分析得到該題是一道“桿模型”的情況下，還需進(jìn)一步分析解決第三問的臨界問題。在考慮“桿”的強(qiáng)度的情況下，“桿模型”的臨界條件可認(rèn)為有兩個(gè)（1）當(dāng)“桿模型”恰好過最高點(diǎn)時(shí)有：力學(xué)條件mg=FN=0，運(yùn)動(dòng)學(xué)條件v=0。（2）滿足“桿模型”恰好過最高點(diǎn)的條件下，要使質(zhì)點(diǎn)過最低點(diǎn)時(shí)不脫離軌道，需滿足FB-FN≥5mg。

如圖6所示，該學(xué)生只考慮了最高點(diǎn)速度為零，卻未考慮過最低點(diǎn)的臨界條件。

六、基于學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)整

通過對預(yù)習(xí)作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.牛頓第三定律未提起重視

2.對圓周運(yùn)動(dòng)的三種基本模型的基本特征了解不清晰

3.受力分析還需加強(qiáng)，最高點(diǎn)最低點(diǎn)的臨界條件掌握不牢固

4.動(dòng)能定理的書寫不夠規(guī)范

5.數(shù)學(xué)計(jì)算能力需要強(qiáng)化

基于以上的預(yù)習(xí)反饋，對已經(jīng)制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行修正：

1.通過預(yù)習(xí)回顧，知道圓周運(yùn)動(dòng)的三種基本模型

2.通過習(xí)題，復(fù)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)最低點(diǎn)時(shí)的臨界條件

3.通過例題，強(qiáng)化動(dòng)能定理解題的規(guī)范化步驟

4.通過練習(xí)，理解解決動(dòng)能定理與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合這類問題的解法

七、反思與總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+物理學(xué)科教學(xué)，使精準(zhǔn)預(yù)習(xí)、精準(zhǔn)教學(xué)得以有效實(shí)施。精準(zhǔn)的、個(gè)性化的物理教學(xué)，大大豐富了課程資源，開拓了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高個(gè)性化學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。通過對數(shù)據(jù)的判斷及分析，診斷并改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科優(yōu)勢，切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

（作者單位：浙江省吳興高級中學(xué)，浙江 吳興313000）