借助云平台实现“教－学－评”一致性的课堂设计

收稿日期：２０２３－１２－１４

基金项目：福州市教育信息技术研究课题“基于云平台初中物理校本作业的实践研究”（ＦＺＤＪ２０２２Ａ３９）。

作者简介：曾丽萍（１９８８-），女，中学二级教师，主要从事初中物理教学与实验创新研究。

摘   要：以沪科版八年级物理第四章第４节“光的色散”为例，利用自制实验教具，借助云平台“班级小管家”“希沃授课助手”“笔曰智慧教学平台”，探索出了围绕课前、课中、课后“教-学-评”一致性的课堂设计，帮助教师从评价的视角看待教学，有效落实了学科核心素养。

关键词：云平台；教-学-评一致性；实验改进

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）4-0046-4

《义务教育物理课程标准（２０２２年版）》要求“物理课程要培养学生的核心素养”，而强化评价与课程标准、教学的一致性，即“教－学－评”一致性，是落实学生核心素养的重要抓手。教师要充分发挥信息技术的优势，将信息技术有效融入物理教学，创新教学方式，提升教学效率［１］。当下云平台的兴起对于学生的课前诊断、课中过程性表现、课后实践性作业与纸质作业的批注等大数据的收集与反馈是精准的、可视化的。教师在看得见学生学的情况下，运用实时信息调整自己的教学行为，可以实现教与学的良性互动。单个云平台的使用有其现实局限性，比如价格、方便性等问题，多个云平台的混合使用是一线教师的最佳选择。根据多年实践经验，列举了教师在授课中常用的云平台及功能（表1）。

表１  各类云平台的常用功能

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同时，实验是物理课程改革的重要环节，是物理课程改革的重要条件和重要的课程资源［２］，所有的物理知识都是在实验的基础上建立起来的，有效的物理实验对推动“教－学－评”一致性有着积极作用。

本文以“光的色散”为例，利用改进的实验教具从以下几个方面来探索借助云平台实现“教－学－评”一致性的课堂设计。

１    分析教材，发现问题

在教材“光的色散”实验中，光源一直是最难解决的问题。传统实验中，光源往往选取自然光或者强光手电筒，导致实验现象的可视性差，光的合成实验难以成功。随着电子白板的推广，大量的投影仪被淘汰而进入仓库蒙灰，教师可借助投影仪自制一套光的色散组合演示器（图１），并且延伸到对光的颜色的进一步探究。本实验的改进使闲置物品物尽其用，可复制性强，操作简单，具有较高的推广价值。

光源制作：将笔记本电脑连接到投影仪上，在黑色背景的PPT上插入宽度为3磅的竖直白色矩形，即可形成白色光带（图２）。在黑色背景的PPT上插入圆形，在颜色自定义中，选择ＲＧＢ模式，红色选择２５５，其他选为０，即可获得红光光源（图３）。同理，可获得蓝光、绿光等光源［３］。

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图１  光的色散组合演示器

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图２  白色光带的制作

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图３  红光光源的制作

２    基于ＡＢＣＤ目标陈述法的教学目标

制订清晰的教学目标，是实现“教－学－评”一致性的前提。本文采用的是由阿姆斯特朗和塞维吉提出来的ＡＢＣＤ目标陈述法。

（１）通过观察实验，描述白光的组成，能辨别光的色散现象，具有初步的科学推理能力。

（２）通过分组实验，探究同种介质对不同单色光的偏折程度，区分单色光和复色光，说出不同单色光折射本领不同，解释彩虹形成的原因，形成初步的运动和相互作用观。

（３）通过分组实验，观察红、绿、蓝三束光在白墙上重叠部分的颜色，概括光的三基色按不同比例混合可以形成丰富的色彩，解释光的三基色在生活中的应用，体会从物理走向生活。

（４）学生能够通过观察物体的颜色实验，概括物体的颜色规律，解释五光十色的世界，对探索自然充满兴趣，从物理学的视角认识身边的彩色世界。

３    基于目标确定主题

３．１    课前准备，巧设情境

利用“班级小管家”收集视频、图片的功能，在课前收集生活中的彩虹现象。教师对这些素材按照不同原理和难易程度进行分类、选取。

创设学生熟悉的情境——雨后彩虹，设置问题。

设计意图：“班级小管家”是一款无需下载的微信小程序，便于家长和学生上传素材。教师将素材作为课程资源，贴近学生的生活，引发学生强烈的好奇心与求知欲。

３．２    课前诊断，建立物理模型

本课例引导学生观察雨滴的形状，建构物理模型——三角形，将三棱镜类比雨滴。

利用“笔曰智慧教学平台”，设计学案：

（１）光从空气中斜射入其他介质中时，折射光线向法线方向偏折。

（２）光从空气中斜射入小水滴中时，画出折射光线。

学生利用智能笔，可将画图轨迹实时传送到教学平台，为教师了解学生的光学作图能力提供可视化方案，及时调整教师授课的节奏。

设计意图：让学生在头脑中自然萌发出“突出主要因素，忽略次要因素”“类比法”的基本思维方法，体会物理模型在物理学中的应用。同时，“笔曰智慧教学平台”的使用，不单单让学生感受到科技的魅力，更重要的是将全班学生的学习特征展现出来，促使人人高质量地参与到课堂中来，起到了监测课堂的作用。教师通过云平台讲解题目时，可以挑一些典型的题目，以视频的形式展示出来，对于正确和错误的作图，直接评价和纠错，为新课作铺垫。

３．３    光的色散

历史上关于白光的争议非常多，本课例通过精选笛卡尔与牛顿的观点，创设物理学史情境，引发认知冲突，开发教学功能，设计实验，解决冲突。

３．３．１    光的分解

创设物理学史情境１： 笛卡尔认为白光是纯净的单色光，然而牛顿认为白光是由多种颜色的光组合而成的复色光。

为了使彩虹现象更加持久且直观，教师利用自制教具“光的色散组合演示器”演示实验１：将白色光带通过竖直放置的三棱镜，观察到白光通过三棱镜后形成彩色光带（图４）。

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图４  光的分解

３．３．２    探究同种介质对不同单色光的偏折程度

创设物理学史情境２：笛卡尔对此现象的解释是棱镜改变了光的颜色，然而牛顿认为红光通过三棱镜还是红光。提出新问题：是白光分解成彩色光？还是三棱镜改变了光的颜色？

引导学生设计实验，解决问题。学生受牛顿精巧的实验设计思想和桌面器材的启发，让红色、绿色激光笔分别通过磁吸式三棱镜，分组实验继续观察现象（图５）。

这是一个为解释物理学史的问题而增加的补充实验。利用两张方格纸，将红光、绿光调整为平行光，可增强实验效果。由于这个实验现象需要进一步解释说明，所以教师需要利用“希沃授课助手”将学生的实验过程以视频、图片的形式拍摄下来，传送到“希沃”上。教师、同伴、学生本人对这个实验进行评价、推理，得出结论。通过大量实验可以说明，三棱镜没有改变光的颜色，红光偏折角度小于绿光，白光可以分解成彩色光带。

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图５  探究同种介质对不同单色光的偏折程度

３．３．３    光的合成

为了进一步得出实验结论，在这里演示了光的合成实验，这个实验在传统教学中是难以实现的。采用大号三棱镜，利用“光的色散组合演示器”演示实验２：将分解出来的彩色光再次通过三棱镜，即将另外一个三棱镜靠近第一个三棱镜，便可完成光的合成实验（图６）。

学生通过观察实验、分析综合、推理论证，建立色散的定义，解释色散形成的原因。

教师利用课前“班级小管家”收集的素材，创设情境，进行补充说明：太阳光经三棱镜折射形成光谱只是色散的一种方法，还有干涉、衍射等也是形成光谱的方法。

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图６  光的合成

为了检测学生学习的效果，设置了解释虹的成因环节，将学生课前准备的素材——霓的成因作为知识拓展。

设计意图：在建立“色散概念”的过程中，以物理学史为主线，为学生提供探索、研究的情境，引导学生实践、体验科学方法，体会物理规律发现的曲折性，学习科学家的科学信念和态度。利用自制教具将实验现象放大，给学生较强的视觉冲击。同时，教师使用“希沃授课助手”将学生的实验过程、实验现象搬到电子白屏上，起到及时评价、以评促教的作用。应用所学知识解释生活现象，体现了从物理走向生活的理念，让学生体会到运用物理知识解决问题的乐趣。

３．４    物体的颜色

传统实验没有探究物体颜色这一环节，一线教师往往是利用教学视频替代，或者是利用暗箱来做这个实验。本课例是利用自制教具“光的色散组合演示器”、不透明的卡纸、透明玻璃纸来进行实验探究。

３．４．１    不透明物体的颜色

演示实验３：探究不透明物体的颜色规律。

实验操作：将不透明卡纸分别叠放在彩色光带上（图７）。可以很明显地观察到白纸上所有光都比较亮，红色卡纸上红光比较鲜艳，绿色卡纸上绿光比较鲜艳，黑色卡纸上所有光都比较暗淡。通过对比、讨论可以得出，不透明物体的颜色由它反射光的颜色决定。

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图７  探究不透明物体的颜色规律

３．４．２    透明物体的颜色

演示实验４：探究透明物体的颜色规律。

实验操作：将透明玻璃纸、蓝色透明玻璃纸、红色透明玻璃纸分别挡在白光、蓝光、红光前，观察透过光的颜色（图８）。

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图８  探究透明物体的颜色规律

可以很明显地观察到实验现象，如表２所示。

表２   探究透明物体的颜色规律

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实验表明：透明物体的颜色由它透过的色光决定，其他颜色的色光则被它吸收；无色透明物体可以透过所有的色光。

学生应用知识解释现象。利用“笔曰智慧教学平台”，设计学案：

（１）红花为什么是红色的？绿叶为什么是绿色的？

（２）为什么绿色玻璃旁的绿色植物更容易枯萎呢？

设计意图：引导学生观察实验现象，通过理性思维抽象出物理规律，能应用规律解释生活中的实际问题。本实验的创新大大增强了实验现象的稳定性、可视性，提高了课堂的学习效率。

３．５    探究光的三基色

对于光的三基色，本课例利用实验室已有的器材“光合成实验仪”（图９），设计学生分组实验，进行自主探究活动。

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图９  光合成实验仪

将“光合成实验仪”发出的红光、绿光、蓝光投射到白板上，两两混合，观察实验现象，发现把红、绿、蓝这三种色光按不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，向学生介绍三基色为红、绿、蓝。最后，应用知识解释现象。

设计意图：在这个环节中，学生自主探究的实验现象较为简单，易于得出结论。故而不选择“希沃授课助手”进行实验再现，而选择现场讲评。

３．６    作业设计

（１）利用“笔曰智慧教学平台”，设计校本作业。作业内容由作业目标和分层作业构成（图１０）。（２）实践类作业。制作彩虹，将作品图片和视频发送到“班级小管家”。

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图１０  校本作业

设计意图：利用“笔曰智慧平台”和“班级小管家”收集学习效果信息，达到监测这节课学生学习目标是否达成的目的。

４    结  论

本节课的自制教具实验现象鲜明，符合学生的认知特点，在观察与实验中，为学生进一步认识物理规律奠定基础。

为了落实学生的物理核心素养，应学会从评价的视角看待教学［４］。课前借助“班级小管家”或者“笔曰智慧教学平台”收集学生的信息，了解学情的同时生成教学素材；课中借助“希沃授课助手”收集学生的实验过程，借助“笔曰智慧教学平台”收集学生的随堂练习情况，通过对动态生成信息的研判和处理，推动课堂进程；课后借助“班级小管家”或者“笔曰智慧教学平台”了解学生的学习目标达成度，为下节课调整教学节奏作准备。借助云平台，用评价引领教与学，是一种有效的教学方式，有利于促使“教－学－评”一致性。

参考文献：

［１］中华人民共和国教育部．义务教育物理课程标准（２０２２年版）［Ｓ］．北京：北京师范大学出版社，２０２２．

［２］廖伯琴．义务教育物理课程标准（２０２２年版）解读［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０２２．

［３］姜万松，杨震云．白光的色散与合成演示器的改进［Ｊ］．实验教学与仪器，２０２３（３）：４３－４5．

［４］于丽萍.基于标准的教学：“教－学－评一致性”区域实践［Ｍ］．北京：中国社会出版社，２０２１：２．

（栏目编辑    邓   磊）