基于混合式教學模式的大學物理教學設計
——以“感生電動勢”教學設計為例

李小芳 張旭玲 賈冬梅 劉慧豐

(山西晉中理工學院通識教育學院 山西 晉中 030600)

大學物理是理工科非物理專業(yè)學生的一門公共必修課，在傳統(tǒng)的教學中，都是“以教師為中心，以教材為依據(jù)，以課堂為渠道”，針對這些問題，本節(jié)課以學生為中心，采用了“線上+線下”的混合式教學模式.課前，學生在線上根據(jù)預習清單及視頻進行預習及自測；課中，教師一方面采用傳統(tǒng)實驗演示，一方面充分利用各種現(xiàn)代教學技術手段，使用圖片、動畫、視頻等各類教學資源，引導學生進行分析推導.在加深學生對概念、原理的理解后，積極聯(lián)系實際，將枯燥的理論知識轉化為生活中常見的實例，增加課程的趣味性，激發(fā)學生的學習興趣，提升課堂教學效果；課后學生完成拓展及課后思考等.課程中融入課程思政元素，在傳授知識的同時，幫助學生樹立正確的價值觀；加入學科前沿內(nèi)容及物理原理在工程技術中的最新突破，挖掘課程深度；借助學習通智慧課堂功能，豐富課堂教學，記錄學生學習過程并及時反饋.

1 教學背景分析

1.1 教學任務分析

參考教材:《物理學》(馬文蔚，高等教育出版社，第六版).

授課內(nèi)容：第八章第2節(jié)“感生電動勢”.

授課對象：本科一年級第二學期非物理專業(yè)學生.

授課學時：45 min.

1.2 先修課程分析

“感生電動勢”是《大學物理》電磁感應部分的內(nèi)容[1].學生在學習本節(jié)課內(nèi)容之前，已經(jīng)掌握了電磁感應定律及動生電動勢的內(nèi)容，因此具備學習本課的基礎知識.

1.3 授課學生分析

由于高中物理采用模塊學習的方式，且各地高考改革使得不同省份的學生所學習的物理內(nèi)容不同，學生基礎參差不齊.部分學生對所學知識沒有一個系統(tǒng)的認識，而且微積分基礎薄弱、學習主動性不強，對物理有畏難情緒，但好奇心強、思維活躍，對實用性內(nèi)容更感興趣.

2 教學目標

2.1 知識目標

(1)理解感生電動勢的產(chǎn)生機制；

(2)理解麥克斯韋感生電場的假設；

(3)會計算回路中產(chǎn)生的感應電動勢；

(4)理解渦流的物理效應.

2.2 能力目標

(1)能獨立獲取知識并與同伴進行交流協(xié)作；

(2)培養(yǎng)學生科學的思維方法；

(3)能從物理實驗中探究物理規(guī)律；

(4)能運用感生電動勢及渦流的知識分析并解決實際問題.

2.3 素質目標

(1)有將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識及創(chuàng)新意識；

(2)培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度及團結合作的團隊精神；

(3)通過“課堂思政”的教學，增強學生民族自信和愛國主義，激發(fā)學生為民族學習的熱情.

2.4 教學重難點

(1)教學重點

感生電動勢的計算；感生電場的性質；渦流的物理效應及應用.

(2)教學難點

感生電場的理解；運用感生電動勢及渦流的知識解釋實際問題.

3 教學資源設計

教學資源設計如表1所示.

表1 教學資源設計

4 教學手段與方法

將傳統(tǒng)與信息化手段相結合,進行線上線下混合式教學.利用傳統(tǒng)板書展示課程主線及復雜推導，使用PPT播放視頻、圖片、動畫等使課程可視化；利用學習通等信息化手段可以加強師生之間的互動.教學過程中采用多種教學方法，如自主學習法、啟發(fā)式教學法、討論法、直觀演示法.每堂課采用的教學方法并不一定相同，因此教無定法，貴在有法，多法并存.

5 教學過程設計

5.1 教學流程圖

教學流程圖如圖1所示.

圖1 教學流程圖

5.2 教學環(huán)節(jié)設計

5.2.1 課前預習及評估

課前教師發(fā)布預習清單,自學知識點小視頻,預習測試，學生進行自學及自測.

設計意圖：線上線下相結合，培養(yǎng)學生獨立獲取知識的能力；通過測試及問卷，確定教學起點，進行有針對性的教學設計[2～4].

5.2.2 新課導入

如圖2所示，在一卷導線上焊接一個燈泡，構成一個閉合回路，將其放在工作的電磁爐上之后，燈泡變亮，教師提出問題：“這個閉合回路中沒有電源，為什么放在電磁爐上燈泡可以發(fā)亮？”

設計意圖：通過演示實驗，提出問題，引發(fā)學生思考，進而引出本節(jié)內(nèi)容.

圖2 無電源閉合回路中的燈泡放在電磁爐上變亮

5.2.3 新課教學

教師講解：根據(jù)引起磁通量變化的原因，將電動勢分為兩大類，動生電動勢和感生電動勢，并回顧動生電動勢及其產(chǎn)生機制.向學生提出問題：“感生電動勢的非靜電力的來源？”利用愛因斯坦的“當現(xiàn)有的理論無法解釋一個現(xiàn)象時就需要提出新的理論.”及牛頓的“沒有大膽的猜測就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”這兩句名言引出感生電動勢的非靜電力來源為麥克斯韋假設的渦旋電場力，從而得出感生電動勢，并用類比法引導學生答出感生電場的性質.

設計意圖：名言的引用，可以拓寬學生的知識面，也可以使課堂銜接得更流暢.類比法的使用可以鍛煉學生由此及彼的思維.

5.2.4 學以致用引入課程思政及前沿知識

向學生介紹電磁爐的基本構造，引導學生利用感生電動勢的知識回答“沒有電源的燈泡放在電磁爐上會亮”的原因.

如圖3所示，請擁有無線充電手機的學生現(xiàn)場給大家演示無線充電的現(xiàn)象，教師向學生提問手機無線充電的原理.教師提示學生無線充電原理與沒有電源的燈泡發(fā)亮是一樣的，從而引出無線充電原理.如圖4所示，請學生演示手機給手機充電，即反向無線充電，進而向學生介紹我們國家的華為手機是第一個使用反向無線充電技術的品牌.

圖3 手機無線充電

圖4 手機反向無線充電

設計意圖：學以致用環(huán)節(jié)前后呼應；加入手機無線充電等學科前沿內(nèi)容，挖掘課程深度；通過介紹華為手機是第一個使用反向無線充電技術的手機品牌，從而對學生進行科技報國教育，激發(fā)學生的愛國之心.

5.2.5 渦流及其物理效應的應用

如圖5所示，通過演示渦流物理效應實驗，并讓學生觀察和親自體驗，得到錫箔紙放在電磁爐上會懸浮及發(fā)熱的結論，進而引導學生得出渦流的主要物理效應，即熱效應和力效應.

圖5 演示渦流物理效應

5.2.6 分組討論

學生4人一組討論：“為什么錫箔紙放在電磁爐上會懸浮及發(fā)熱”.

討論結束后，學生將答案提交至學習通，學生查看所有組答案，選出最優(yōu)答案組，并對所有組進行評價，課后對組內(nèi)成員進行評價及自評.

教師總結討論內(nèi)容并介紹熱效應和力效應的應用，即電磁爐加熱原理、電磁感應加熱及電磁阻尼.

設計意圖：分組討論可以培養(yǎng)學生的團隊意識和集體榮譽感；評價時，注重過程性考核，評價方式多樣化.渦流應用的講解不僅可以加深學生對渦流物理效應的理解，而且可以提高學生將物理知識應用到實際的能力.

5.2.7 作業(yè)布置

利用學習通進行作業(yè)布置.

(1)拓展應用：電子感應加速器,微信公眾號相關文章.

(2)課后思考：實現(xiàn)手機無線充電的其他原理及如何提高充電效率.

(3)在線測試題.

設計意圖：利用微信公眾號等多平臺和渠道了解物理原理在工程技術中的最新突破，拓展物理課的廣度；課后思考促使學生了解學科前沿進展，并通過問題來激發(fā)學生學習熱情.

5.2.8 課堂小結

如圖6所示，利用思維導圖總結本節(jié)課知識點.

圖6 課堂小結

設計意圖：總結本節(jié)課的知識點，使知識體系化，使用思維導圖可以使知識點之間的關系一目了然.

5.2.9 課后答疑

采用討論區(qū)進行答疑，學生先在討論區(qū)發(fā)布問題，隨后轉發(fā)至班級群，班級內(nèi)其他同學先進行解答回復，教師最后進行總結.

設計意圖：討論區(qū)答疑可以提高學生的自主參與性.

6 學習評價

將過程性考核與終結性考核相結合，注重過程評價.本節(jié)課由3部分成績評價，分別為課前預習(30%)、課堂活動(40%)及課后思考、拓展(30%)，課堂活動主要包括活躍課堂氣氛，回答問題，搶答，小組討論等.信息化平臺可以實時記錄學生的平時成績，便于學生及時查看自己平時成績并及時查漏補缺.

7 教學反思

7.1 合理優(yōu)化課程內(nèi)容 注重課程育人

整合線上線下資源，對課程內(nèi)容進行合理優(yōu)化.利用線上資源對內(nèi)容刪繁就簡，刪掉一些繁雜的推導、難題、怪題，就有更多的時間來加入思政內(nèi)容.課程中拓展一些前沿內(nèi)容，加入有深度和廣度的物理事例，從而培養(yǎng)學生的高階能力.

7.2 將傳統(tǒng)與信息化手段相結合

信息化手段的引入，使得教室不再是唯一獲取知識的途徑，并且可以活躍課堂氣氛，調(diào)動學生積極性，提升教學質量.

7.3 過程性評價與終結性評價相結合

為了促進學生進步，采用多樣化的測評方式.分組討論中，除了教師評價，還包括組間互評、組內(nèi)互評、自評.利用智能化平臺可以及時記錄學生的學習過程，并且給予反饋.