探究翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

汪青敏　馬照連

摘 要：設(shè)計(jì)了高中物理概念課翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式;通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理概念教學(xué)中的實(shí)踐，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，發(fā)展了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;高中物理教學(xué);物理概念;物理學(xué)科核心素養(yǎng)

一、 引言

近年來(lái)，“翻轉(zhuǎn)課堂”受到了國(guó)內(nèi)外教育者的關(guān)注?！胺D(zhuǎn)課堂”是科技與互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下產(chǎn)生的一種教學(xué)模式，它將傳統(tǒng)教學(xué)中的知識(shí)傳遞和知識(shí)內(nèi)化進(jìn)行顛倒，課前學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)材料（包括教師準(zhǔn)備的視頻）完成知識(shí)的傳遞，課上通過(guò)教師的指導(dǎo)及合作交流完成知識(shí)的內(nèi)化。

物理概念是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是物理觀(guān)念的重要組成部分。對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)，物理概念課是物理教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)都是建立在物理概念這個(gè)基礎(chǔ)之上的。傳統(tǒng)教學(xué)注重對(duì)物理概念的記憶，忽視學(xué)生自主構(gòu)建物理概念的科學(xué)思維。將“翻轉(zhuǎn)課堂”引入到物理概念課的教學(xué)中，學(xué)生課前通過(guò)自主學(xué)習(xí)教師準(zhǔn)備的課前學(xué)習(xí)資料掌握基本內(nèi)容，課上在教師的引導(dǎo)下通過(guò)合作交流及教師對(duì)重難點(diǎn)的進(jìn)一步講解，解決學(xué)生的疑難問(wèn)題，使學(xué)生在記憶的基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解;這不僅可以引導(dǎo)學(xué)生自主思考，構(gòu)建物理概念，還可以發(fā)展學(xué)生的物理觀(guān)念。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）指出物理學(xué)科核心素養(yǎng)包含物理觀(guān)念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，明確了發(fā)展高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的必要性;在課程的基本理念中指出，注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng);引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化。翻轉(zhuǎn)課堂突出了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，而將教師作為學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和輔助者，充分發(fā)揮了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)，與傳統(tǒng)教學(xué)相比較，翻轉(zhuǎn)課堂使得教學(xué)方式多樣化，正好符合課程標(biāo)準(zhǔn)基本理念的要求。

二、 物理概念課翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（一） 教師準(zhǔn)備課前學(xué)習(xí)資料

教師通過(guò)對(duì)教材、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)情的分析，進(jìn)行第一次備課。首先，制作相關(guān)的教學(xué)微視頻，或在網(wǎng)上下載優(yōu)秀的視頻資源，進(jìn)行整理;然后，結(jié)合教輔資料，做出相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)單，同時(shí)制作出上課用的課件和教案，以及課前檢測(cè)題。

（二） 學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)

由于學(xué)校學(xué)生大部分來(lái)自農(nóng)村，沒(méi)有人手一個(gè)平板或電腦的條件，所以不能借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的課前學(xué)習(xí)，但是每個(gè)教室配置有多媒體，學(xué)校晚上有統(tǒng)一的晚自習(xí)，這為翻轉(zhuǎn)課堂的課前學(xué)習(xí)提供了技術(shù)支持。

在進(jìn)行新課教學(xué)的前一天，教師將準(zhǔn)備好的課前學(xué)習(xí)資料拷貝在教室多媒體電腦上，在晚自習(xí)上，學(xué)生可以在教室統(tǒng)一進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)自主思考，觀(guān)看教學(xué)視視頻，自主構(gòu)建物理概念;對(duì)于疑難點(diǎn)或有疑問(wèn)的知識(shí)點(diǎn)，除了進(jìn)行小組合作交流外，同學(xué)們也可以請(qǐng)學(xué)習(xí)好的同學(xué)談?wù)勊睦斫?。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅可以完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)單，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，另外，同學(xué)們相互之間還可以交流學(xué)習(xí)方法，特別是自主學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，還為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。最后，每個(gè)小組將自己的疑難問(wèn)題記錄下來(lái)交給課代表，課代表在第二天早自習(xí)將其交給老師。

在這個(gè)過(guò)程中，教師也可以將物理概念形成的過(guò)程，物理學(xué)家的故事，時(shí)代背景，STS（science Technology and society）以微課的形式展示給學(xué)生。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于時(shí)間緊、內(nèi)容多，這些內(nèi)容給學(xué)生展示的比較少，或留給學(xué)生自己閱讀，大多數(shù)學(xué)生課后不會(huì)自主閱讀，因此大部分學(xué)生對(duì)物理的感受是——除了邏輯緊密，就是抽象和枯燥;而將這些內(nèi)容展示給學(xué)生，不僅可以拓寬學(xué)生的視野，增加物理的趣味性，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解;通過(guò)對(duì)物理學(xué)家背景及偉大貢獻(xiàn)的了解，激勵(lì)學(xué)生更加努力的學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí);通過(guò)對(duì)STS的了解，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用以及給我們的生活帶來(lái)的改變和影響，由此提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

（三） 課堂學(xué)習(xí)

教師通過(guò)審查學(xué)生反饋的疑難點(diǎn)，對(duì)課件和教案做相應(yīng)的修改，即進(jìn)行二次備課。在課堂上，首先可以對(duì)自主學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行檢測(cè)，然后，教師將概念進(jìn)行辨析，突出重點(diǎn)及多數(shù)學(xué)生的疑難點(diǎn)，答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，幫助學(xué)生完成知識(shí)的內(nèi)化與提升;也可以開(kāi)展有針對(duì)性的探究活動(dòng)，進(jìn)行小組合作，然后抽小組展示，教師進(jìn)行補(bǔ)充，完成知識(shí)的理解與深化;還可以將物理知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生思考，解決生活中的物理問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

（四） 課后鞏固，反饋評(píng)價(jià)

學(xué)生在課后完成教師布置的作業(yè)及教輔資料中的相關(guān)習(xí)題，教師進(jìn)行檢查。

另外，通過(guò)學(xué)生的反饋、其他同行的反饋與評(píng)價(jià)以及教學(xué)效果，不斷改進(jìn)自己的教學(xué)策略，以學(xué)生為本，改進(jìn)不足之處，逐漸完善教學(xué)過(guò)程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)提高翻轉(zhuǎn)課堂在物理概念教學(xué)中的實(shí)用性。

三、 教學(xué)案例——《向心力》

（一） 教師準(zhǔn)備課前學(xué)習(xí)資料

制作學(xué)習(xí)任務(wù)單，《向心力》是人教版普通高中物理必修二第五章的內(nèi)容，是在《向心加速度》的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的新內(nèi)容，所以，首先是知識(shí)的回顧，其次是新課的內(nèi)容;然后分別制作向心力及實(shí)例中向心力方向的微視頻（學(xué)習(xí)任務(wù)單中的問(wèn)題1和問(wèn)題2），并制作相應(yīng)的課件和教案。

（二） 課前學(xué)習(xí)

教師將準(zhǔn)備的課前學(xué)習(xí)資料拷貝到班級(jí)多媒體電腦上，并將學(xué)習(xí)任務(wù)單發(fā)放給學(xué)生。

1. 知識(shí)回顧

（1）牛頓第二定律的內(nèi)容

（2）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，v，ω，T，f如何變化？

（3）向心加速度的定義，方向，大小

2. 新課學(xué)習(xí)

知識(shí)點(diǎn)一、向心力

問(wèn)題1：通過(guò)前一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度。請(qǐng)你依據(jù)所學(xué)的物理規(guī)律（牛頓第二定律），指出做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力的方向，并推導(dǎo)出物體所受合力的表達(dá)式。

通過(guò)自主思考及觀(guān)看微視頻，學(xué)生完成下列內(nèi)容：

（1）向心力的定義：

（2）向心力方向：

（3）向心力的作用效果：

（4）向心力的表達(dá)式：

問(wèn)題2：下圖是兩個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，分析物體的受力，畫(huà)出受力圖并指出物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力提供，方向如何？

圖1 地球繞太陽(yáng)做（近似的）勻速圓周運(yùn)動(dòng)

圖2 光滑桌面上小球在細(xì)線(xiàn)牽引下繞釘子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

通過(guò)自主思考，觀(guān)看微視頻完成。

問(wèn)題3：某學(xué)習(xí)小組做教材P20“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)。甲同學(xué)從鋼球的運(yùn)動(dòng)方面測(cè)量，用秒表測(cè)得鋼球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)間t，通過(guò)紙上的圓用刻度尺測(cè)得圓周的半徑為r，用天平測(cè)得鋼球質(zhì)量為m;乙同學(xué)從鋼球的受力方面測(cè)量，用刻度尺測(cè)得圓周半徑r和小球距懸點(diǎn)的豎直高度h，用天平測(cè)得鋼球質(zhì)量為m。

請(qǐng)你用所測(cè)的物理量得出甲同學(xué)計(jì)算鋼球所受向心力Fn的表達(dá)式和乙同學(xué)計(jì)算鋼球所受合力F的表達(dá)式。

問(wèn)題4：觀(guān)看“向心力大小”視頻，實(shí)驗(yàn)人員用向心力演示儀驗(yàn)證向心力表達(dá)式應(yīng)用了什么方法？

學(xué)生通過(guò)合作交流完成這兩項(xiàng)內(nèi)容。

問(wèn)題5：分析下列做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力的來(lái)源（進(jìn)階訓(xùn)練，通過(guò)分析實(shí)際事例中向心力的來(lái)源，讓學(xué)生進(jìn)一步理解向心力是效果力）

（1）質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為l的細(xì)線(xiàn)懸掛在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（2）光滑的漏斗/碗中，質(zhì)量為m的小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（3）質(zhì)量為m的物體相對(duì)裝盤(pán)靜止，隨轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（4）質(zhì)量為m的物體隨圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

知識(shí)點(diǎn)二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

小組自主完成教材P25做一做。

問(wèn)題6：閱讀教材P24完成。做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力F不指向圓心，根據(jù)F產(chǎn)生的效果，如何處理？

（三） 課堂教學(xué)

1. 課前檢測(cè)

課件展示出問(wèn)題回顧，及知識(shí)點(diǎn)一中的問(wèn)題1，抽小組展示學(xué)習(xí)情況。

2. 課堂學(xué)習(xí)

對(duì)于問(wèn)題1，根據(jù)學(xué)生的展示，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考并得出：由于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體其加速度指向圓心，根據(jù)牛頓第二定律，力是產(chǎn)生加速度的原因，合外力的方向與加速度方向相同，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受的合外力指向圓心，將這個(gè)合外力稱(chēng)為向心力。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出向心力的方向，大小，產(chǎn)生的效果，用課件展示出來(lái)，學(xué)生在自學(xué)的基礎(chǔ)上加深了理解。

對(duì)于問(wèn)題2，學(xué)生通過(guò)微視頻已經(jīng)學(xué)習(xí)了，通過(guò)學(xué)生的展示，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生，師生共同總結(jié)歸納出向心力的特點(diǎn)，用課件展示：

（1）方向時(shí)刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）;

（2）向心力的作用：只改變線(xiàn)速度的方向，不改變線(xiàn)速度的大小;

（3）向心力是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的，它可以是某一個(gè)力，或者是幾個(gè)力的合力來(lái)提供。

在此，教師強(qiáng)調(diào)說(shuō)明受力分析時(shí)不能多出一個(gè)向心力。

對(duì)于問(wèn)題3，可以讓小組展示學(xué)習(xí)結(jié)果，教師點(diǎn)評(píng)并補(bǔ)充說(shuō)明?？梢詫ⅰ跋蛐牧Υ笮　钡难菔緦?shí)驗(yàn)再播放一次，讓同學(xué)體會(huì)影響向心力大小的因素，體會(huì)控制變量法在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，理解向心力表達(dá)式的含義。

問(wèn)題7：分析實(shí)例中向心力的來(lái)源是本節(jié)課的難點(diǎn)，可以先讓學(xué)生展示第一個(gè)實(shí)例圓錐擺，教師再仔細(xì)講解，對(duì)于圓錐擺，向心力的來(lái)源，大小，方向，以及如何求解線(xiàn)速度，角速度;教師分析完以后，可以讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下分析后面幾個(gè)實(shí)例中向心力的來(lái)源，讓學(xué)生進(jìn)一步理解向心力是效果力，受力分析時(shí)不能多出一個(gè)向心力。

對(duì)于非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，學(xué)生做過(guò)課后做一做了，可以讓學(xué)生談?wù)劯惺?，然后教師引?dǎo)學(xué)生思考，共同歸納總結(jié)得到變速圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法以及一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的處理方法，并用課件展示給學(xué)生。

（四） 課后鞏固與反饋

學(xué)生完成教輔資料及課后相關(guān)習(xí)題，反饋給教師，向心力是圓周運(yùn)動(dòng)中的難點(diǎn)，教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋再加一節(jié)習(xí)題課，提升學(xué)生的理解。

四、 結(jié)論

翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于物理概念課，課前學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，小組交流，自主思考;課上，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理，通過(guò)事例分析和自主探究活動(dòng)，使學(xué)生理解概念形成的過(guò)程及原因，體會(huì)其中的物理思想方法;學(xué)生通過(guò)自主思考和理解構(gòu)建的物理概念，是內(nèi)化在學(xué)生心里的，這樣為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)還有效地發(fā)展了學(xué)生的物理觀(guān)念。

綜上所述，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于物理概念課的應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，加深了學(xué)生對(duì)物理概念的理解，發(fā)展了學(xué)生的物理觀(guān)念，加強(qiáng)了師生之間以及生生之間的合作交流。筆者會(huì)在后續(xù)物理概念課的教學(xué)活動(dòng)中繼續(xù)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并進(jìn)一步完善教學(xué)策略。

參考文獻(xiàn)：

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[2]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社.

作者簡(jiǎn)介：

汪青敏，馬照連，甘肅省天水市，甘肅省天水市張家川縣第一中學(xué)。