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摘要：实验设计是一种创造性的活动，它基于观察的基础上发现问题、提出猜想，开始实验设计。传统教学模式，有限的课堂时间，很难做到多角度实验设计。利用智慧课堂，提高课堂效率，充分利用课余时间进行研究性学习，实现互联网与教育教学深度融合，实现先学后教、以学定教、智慧发展。
关键词：智慧课堂；实验设计；观察；发现问题；多角度
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）23-0269-02
智慧课堂指利用校园内的计算机技术、网络技术、通讯技术以及科学规范的管理对课堂内的学习、教学、科研管理的生活服务有关的所有信息资源进行整合集成和全面的数字化。其核心是无限网络的课堂利用，实现无纸化教学、实现个性学习、互动学习、移动学习，实现网络学习空间人人通，让学习更高效。
一、实验设计教学遇到的困难
学生脑袋空空，没有发现、没有疑问、不知如何设计。教师心急如焚，传统教学模式，有限的课堂时间，很难做到多角度实验设计，没有足够的时间培养学生观察能力、提出问题能力和实验设计的能力。教育的目的必须创造出完整的人，把积累起来的人类经验的智慧集中为闪亮的火花，这需要时间。
二、解决办法
实验设计是一种创造性的活动，它基于观察的基础上发现问题、提出猜想，开始实验设计。
1.培养观察能力和提出问题的能力。所有知识都始于观察，发现是科学的起源，我们必须具有精确地观察世界的能力，观察不同于看看，被动地看和主动地观察的区别会产生惊人的效果，教师在这个环节的培养学生观察能力的重点，是引导学生思考我们所看到的，用时间和耐心去看。观察的一个组成部分，是要知道看的是什么，或者要找的是什么，在随意的背景中看出规律，科学上的观察者必须学会在一瞬间看到事物的本质，对观察进行训练的目的是把感觉的经历同思想的意识尽量紧密地联系到一起。
2.大量阅读、验证前人的发现或还原经典实验，用数学工具证明物理结论。教学第一线的教师的相关论文很有价值，提供给学生大量阅读，让学生象教师备课一样的学习，激发学生学习主动性、积极性，对学生学习能力要求要高。拓宽学生的眼界，让学生见多识广，打开思维，有的放矢，先模仿再创新，孰能生巧，设计出可操作的试验方案，由易到难，在实验过程还会有新的发现。让个体充分发展个性，拓展学生广度思维、深度思维能力，鼓励学生挑难的事情做，这样能做成大事，设计出来的实验方案更有价值，自身更容易成才。科学的巨匠是站在巨人的肩膀上成就的，所以还原经典实验，也是设计实验的一个渠道。用数学工具解决物理问题，推荐学生阅读《数学家和物理学家轶事》。
3.利用智慧课堂，打造高效课堂。（1）课前环节。实驗设计的核心是学生有所发现，并能确定研究的课题即实验题目。考虑到八年级物理是起始科目，由学生单独完成实验设计有困难，教师要充分介入，真正起到主导作用，引导学生找方向、找方法。教师通过信息平台向学生推送可操作的具体的观察任务，如：寻找生活中的凸透镜，露珠、眼睛、老花镜、透明玻璃杯——圆柱形或其他形状的、玩具店里放大镜、望远镜等，并用找到的凸透镜观察身边事物。把观察到现象和自己的想法作详尽记录，找到自己设计实验的课题。教师提供给学生虚拟实验系统账号和密码，先让学生在虚拟实验系统放飞思维、任意想象，看看有什么发现。如：探究凸透镜成像规律，学生发现物距不变时，用不同颜色的光做实验，像距及像的大小都不一样；还发现入射光线到凸透镜某个位置时，光线不发生偏折，而是发生全反射；让透镜变胖、变瘦、旋转又有新的发现。教师有针对性选择与新课相关的阅读资料制作成微课，通过教师端推送给学生，拓展学生视野，协助学生找到设计实验的角度。（2）课中环节。充分保证学生实验时间，提供给学生相应实验器材，让学生根据自己的实验设计方案完成实验，指导学生做好现象和实验数据的详尽记录。并协助学生拍好5min以内实验小视频，小视频要求紧凑、简洁，可视性强。描述结论语言要精练，要用规范物理术语。教师把学生上传的实验视频，利用数学工具论证的小论文等设计成果进行整合。第二课上课时，通过移动学习终端上传和发布到班级讨论，显示在教室白板上，学生可以看着白板展开讨论。师生互动形成教学成果。（3）课后环节。教师利用信息平台发布课后作业，学生完成后通过学生终端上传到测试评价信息系统，教师系统会自动输出评价结果，教师根据实际情况进行补缺补漏，让全体学生学有所得。教学反思：通过智慧课堂可以把师生课余时间利用起来做科研。
三、实施过程
1.教学目标。多角度探索凸透镜成像规律；培养学生观察能力、提出问题的能力和设计实验的能力；提高学生的科学素养，培养科学精神与科学态度。
2.教学过程。①课前准备：通过智慧课堂信息平台传送资料让学生学习。预习课本科学探究：凸透镜成像（包括课后习题）。发送《物理教学》第二期华兴恒老师的“特殊情况下的凸透镜成像问题”。发送《中学物理教学参考》王连老师的论文“从柱形凸透镜成像试验感受体验教学的魅力”。科学馆里悬在空中的茶杯小视频和肖元刚“不用光屏看实像的深刻研究”。发送一份任务单：要求学生多角度设计一份实验方案——课题：探究凸透镜成像定律；可以是自己发现的角度，可以是验证实验，可以是用数学工具解决物理问题论证过程，可以是阅读调查的小论文形式，可以摘抄学术论文上的实验设计；提交实验设计方案（必须包括以下内容：研究课题、发现、猜想、选择器材、实验步骤、实验数据和现象记录表格），学生使用作业平台完成实验的设计方案，拍照上传，教师在课前对学生提交的实验设计方案，进行二次备课，准备器材。②进行实验，让学生放飞思维，放手实验，强调学生对自我发现过程中的忠实记录；要求把实验过程排成5min以内的小视频。③课堂对各组实验方案进行交流评估，把实验上的小视频，数学角度论证的小论文，下载的视频，通过移动学习终端上传和发布到班级讨论栏，并显示在教室的白板大屏幕上。④通过模拟实验系统再现学生们的实验归纳总结得出结论。
四、教学成果
通过学生查资料、看视频，设计实验、进行实验，利用数学工具等各种探究发现凸透镜成像规律如下：（1）聚焦不变，凸透镜成像性质与物距有关：成实像时，物近像远像变大；成虚像时，规律于实像相反；（2）物距不变时，凸透镜成像性质与聚焦有关，聚焦越大，成的像越大；（3）实验时蜡烛越烧越短，像在光屏上会向上移；（4）外界干扰：突然飞来一只蜜蜂停在凸透镜上，光屏上没有蜜蜂的像，因为蜜蜂位置在焦点以内成虚像，光屏接不到；（5）实验过程，凸透镜磕破一部分，不影响成像性质；（6）学生恶作剧用手挡住凸透镜一部分，发现成像性质不变，只是像变暗一些；（7）物距、聚焦都不变，用不同颜色发光二极管灯成像，像距及像的大小都不一样，知道了不同颜色折光能力不同；（8）找到清晰的像以后，把蜡烛和光屏对调就有清新的像，而且原先缩小的像会变成放大的像，知道了这是光路是可逆的；（9）旋转凸透镜，像的大小、像距也会发生变化；（10）再现王连老师用圆柱形玻璃杯做实验发现竖放的电池不放大，横放的电视左右放大，知道是因为竖直方向，相当于一个玻璃砖，没有放大作用，水平方向相当于一个圆形透镜起放大作用；（11）发现不用光屏也能看到实像，只要教室昏暗一些而且不同角度看，一只眼睛和两只眼效果还不同，特别有趣；（12）发现两个凸透镜放一起能做显微镜，发现一个凸透镜和一个凹透镜能做望远镜；（13）发现用三条特殊光线能论证出，物距改变时的成像规律；（14）发现了全反射现象；（15）发现了矫正视力的方法。
五、教学反思
1.利用智慧课堂，利用白板技术，利用模拟实验增大课堂容量，提高了教学效率，激发学生探索科学的热情。
2.思维方法是解决问题的灵魂，实验设计是创造性的活动，他山之石可以攻玉，学生找不到突破口时，先看看别人怎么研究，先模仿再创新也是一种好方法。
参考文献：
[1]孙曙辉，刘邦奇.智慧课堂[M].北京：北京师范大学出版社，2016.
[2]罗伯特.鲁特-伯恩思坦.李国庆，译.天才的13个思维工具[M].海南出版社，2001.
关键词：智慧课堂；实验设计；观察；发现问题；多角度
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）23-0269-02
智慧课堂指利用校园内的计算机技术、网络技术、通讯技术以及科学规范的管理对课堂内的学习、教学、科研管理的生活服务有关的所有信息资源进行整合集成和全面的数字化。其核心是无限网络的课堂利用，实现无纸化教学、实现个性学习、互动学习、移动学习，实现网络学习空间人人通，让学习更高效。
一、实验设计教学遇到的困难
学生脑袋空空，没有发现、没有疑问、不知如何设计。教师心急如焚，传统教学模式，有限的课堂时间，很难做到多角度实验设计，没有足够的时间培养学生观察能力、提出问题能力和实验设计的能力。教育的目的必须创造出完整的人，把积累起来的人类经验的智慧集中为闪亮的火花，这需要时间。
二、解决办法
实验设计是一种创造性的活动，它基于观察的基础上发现问题、提出猜想，开始实验设计。
1.培养观察能力和提出问题的能力。所有知识都始于观察，发现是科学的起源，我们必须具有精确地观察世界的能力，观察不同于看看，被动地看和主动地观察的区别会产生惊人的效果，教师在这个环节的培养学生观察能力的重点，是引导学生思考我们所看到的，用时间和耐心去看。观察的一个组成部分，是要知道看的是什么，或者要找的是什么，在随意的背景中看出规律，科学上的观察者必须学会在一瞬间看到事物的本质，对观察进行训练的目的是把感觉的经历同思想的意识尽量紧密地联系到一起。
2.大量阅读、验证前人的发现或还原经典实验，用数学工具证明物理结论。教学第一线的教师的相关论文很有价值，提供给学生大量阅读，让学生象教师备课一样的学习，激发学生学习主动性、积极性，对学生学习能力要求要高。拓宽学生的眼界，让学生见多识广，打开思维，有的放矢，先模仿再创新，孰能生巧，设计出可操作的试验方案，由易到难，在实验过程还会有新的发现。让个体充分发展个性，拓展学生广度思维、深度思维能力，鼓励学生挑难的事情做，这样能做成大事，设计出来的实验方案更有价值，自身更容易成才。科学的巨匠是站在巨人的肩膀上成就的，所以还原经典实验，也是设计实验的一个渠道。用数学工具解决物理问题，推荐学生阅读《数学家和物理学家轶事》。
3.利用智慧课堂，打造高效课堂。（1）课前环节。实驗设计的核心是学生有所发现，并能确定研究的课题即实验题目。考虑到八年级物理是起始科目，由学生单独完成实验设计有困难，教师要充分介入，真正起到主导作用，引导学生找方向、找方法。教师通过信息平台向学生推送可操作的具体的观察任务，如：寻找生活中的凸透镜，露珠、眼睛、老花镜、透明玻璃杯——圆柱形或其他形状的、玩具店里放大镜、望远镜等，并用找到的凸透镜观察身边事物。把观察到现象和自己的想法作详尽记录，找到自己设计实验的课题。教师提供给学生虚拟实验系统账号和密码，先让学生在虚拟实验系统放飞思维、任意想象，看看有什么发现。如：探究凸透镜成像规律，学生发现物距不变时，用不同颜色的光做实验，像距及像的大小都不一样；还发现入射光线到凸透镜某个位置时，光线不发生偏折，而是发生全反射；让透镜变胖、变瘦、旋转又有新的发现。教师有针对性选择与新课相关的阅读资料制作成微课，通过教师端推送给学生，拓展学生视野，协助学生找到设计实验的角度。（2）课中环节。充分保证学生实验时间，提供给学生相应实验器材，让学生根据自己的实验设计方案完成实验，指导学生做好现象和实验数据的详尽记录。并协助学生拍好5min以内实验小视频，小视频要求紧凑、简洁，可视性强。描述结论语言要精练，要用规范物理术语。教师把学生上传的实验视频，利用数学工具论证的小论文等设计成果进行整合。第二课上课时，通过移动学习终端上传和发布到班级讨论，显示在教室白板上，学生可以看着白板展开讨论。师生互动形成教学成果。（3）课后环节。教师利用信息平台发布课后作业，学生完成后通过学生终端上传到测试评价信息系统，教师系统会自动输出评价结果，教师根据实际情况进行补缺补漏，让全体学生学有所得。教学反思：通过智慧课堂可以把师生课余时间利用起来做科研。
三、实施过程
1.教学目标。多角度探索凸透镜成像规律；培养学生观察能力、提出问题的能力和设计实验的能力；提高学生的科学素养，培养科学精神与科学态度。
2.教学过程。①课前准备：通过智慧课堂信息平台传送资料让学生学习。预习课本科学探究：凸透镜成像（包括课后习题）。发送《物理教学》第二期华兴恒老师的“特殊情况下的凸透镜成像问题”。发送《中学物理教学参考》王连老师的论文“从柱形凸透镜成像试验感受体验教学的魅力”。科学馆里悬在空中的茶杯小视频和肖元刚“不用光屏看实像的深刻研究”。发送一份任务单：要求学生多角度设计一份实验方案——课题：探究凸透镜成像定律；可以是自己发现的角度，可以是验证实验，可以是用数学工具解决物理问题论证过程，可以是阅读调查的小论文形式，可以摘抄学术论文上的实验设计；提交实验设计方案（必须包括以下内容：研究课题、发现、猜想、选择器材、实验步骤、实验数据和现象记录表格），学生使用作业平台完成实验的设计方案，拍照上传，教师在课前对学生提交的实验设计方案，进行二次备课，准备器材。②进行实验，让学生放飞思维，放手实验，强调学生对自我发现过程中的忠实记录；要求把实验过程排成5min以内的小视频。③课堂对各组实验方案进行交流评估，把实验上的小视频，数学角度论证的小论文，下载的视频，通过移动学习终端上传和发布到班级讨论栏，并显示在教室的白板大屏幕上。④通过模拟实验系统再现学生们的实验归纳总结得出结论。
四、教学成果
通过学生查资料、看视频，设计实验、进行实验，利用数学工具等各种探究发现凸透镜成像规律如下：（1）聚焦不变，凸透镜成像性质与物距有关：成实像时，物近像远像变大；成虚像时，规律于实像相反；（2）物距不变时，凸透镜成像性质与聚焦有关，聚焦越大，成的像越大；（3）实验时蜡烛越烧越短，像在光屏上会向上移；（4）外界干扰：突然飞来一只蜜蜂停在凸透镜上，光屏上没有蜜蜂的像，因为蜜蜂位置在焦点以内成虚像，光屏接不到；（5）实验过程，凸透镜磕破一部分，不影响成像性质；（6）学生恶作剧用手挡住凸透镜一部分，发现成像性质不变，只是像变暗一些；（7）物距、聚焦都不变，用不同颜色发光二极管灯成像，像距及像的大小都不一样，知道了不同颜色折光能力不同；（8）找到清晰的像以后，把蜡烛和光屏对调就有清新的像，而且原先缩小的像会变成放大的像，知道了这是光路是可逆的；（9）旋转凸透镜，像的大小、像距也会发生变化；（10）再现王连老师用圆柱形玻璃杯做实验发现竖放的电池不放大，横放的电视左右放大，知道是因为竖直方向，相当于一个玻璃砖，没有放大作用，水平方向相当于一个圆形透镜起放大作用；（11）发现不用光屏也能看到实像，只要教室昏暗一些而且不同角度看，一只眼睛和两只眼效果还不同，特别有趣；（12）发现两个凸透镜放一起能做显微镜，发现一个凸透镜和一个凹透镜能做望远镜；（13）发现用三条特殊光线能论证出，物距改变时的成像规律；（14）发现了全反射现象；（15）发现了矫正视力的方法。
五、教学反思
1.利用智慧课堂，利用白板技术，利用模拟实验增大课堂容量，提高了教学效率，激发学生探索科学的热情。
2.思维方法是解决问题的灵魂，实验设计是创造性的活动，他山之石可以攻玉，学生找不到突破口时，先看看别人怎么研究，先模仿再创新也是一种好方法。
参考文献：
[1]孙曙辉，刘邦奇.智慧课堂[M].北京：北京师范大学出版社，2016.
[2]罗伯特.鲁特-伯恩思坦.李国庆，译.天才的13个思维工具[M].海南出版社，2001.