基于BOPPPS理念的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

李美霖 高永偉

摘 ? 要：針對(duì)傳統(tǒng)物理教學(xué)中學(xué)生參與度低、教學(xué)針對(duì)性弱等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)基于BOPPPS理念的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)，以靈活創(chuàng)新的教學(xué)手段和妥善高效的時(shí)間安排引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行參與式學(xué)習(xí)，提高課堂教學(xué)效果，并為高中物理教師提供模式借鑒。

關(guān)鍵詞：BOPPPS；翻轉(zhuǎn)課堂；參與式學(xué)習(xí)；高效課堂

以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)是中學(xué)物理課堂教學(xué)中最常見(jiàn)的活動(dòng)，它在教學(xué)的效率性和對(duì)學(xué)生的約束性上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，新課改倡導(dǎo)的“對(duì)話、自主、探究、協(xié)作”等理念與當(dāng)下社會(huì)對(duì)“具備自主學(xué)習(xí)能力的人才”的需求使傳統(tǒng)教學(xué)面臨巨大挑戰(zhàn)[ 1 ]。為適應(yīng)教育發(fā)展的新階段，“一刀切”的教學(xué)方式和參與度低的課堂狀態(tài)都亟待改進(jìn)。

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》的頒布證明多媒體融入課堂已成為大勢(shì)所趨。翻轉(zhuǎn)課堂作為典型的信息化教學(xué)范式，一方面有利于為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，加強(qiáng)師生間互動(dòng)交流[ 2 ]。另一方面，從物理學(xué)科具備實(shí)驗(yàn)科學(xué)的特性出發(fā)，翻轉(zhuǎn)課堂可通過(guò)重組課堂內(nèi)外教學(xué)時(shí)間、緩解有限課時(shí)內(nèi)的教學(xué)壓力，來(lái)為學(xué)生提供更多探究實(shí)踐機(jī)會(huì)，這對(duì)構(gòu)建高效率的生本化課堂具有重要意義。

鑒于一些學(xué)生自律性不足，未能合理安排時(shí)間來(lái)完成課前學(xué)習(xí)內(nèi)容[ 3 ]，擬在翻轉(zhuǎn)課堂模式的基礎(chǔ)上融入BOPPPS理念。BOPPPS教學(xué)模式將課堂教學(xué)分為導(dǎo)言（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective/Outcome）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）、后測(cè)（Post assessment）和總結(jié)（Summary） 6個(gè)模塊[ 4 ]。該模式中的前測(cè)環(huán)節(jié)既可對(duì)課前學(xué)習(xí)產(chǎn)生監(jiān)控和激勵(lì)作用，又能夠幫助教師分析學(xué)生的“經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)”，從而有的放矢地開(kāi)展教學(xué)。這兩種模式均強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位和課堂深度參與。鑒于二者的相似性與互補(bǔ)性，本研究擬將兩種教學(xué)模式進(jìn)行組合與重構(gòu)，以“探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”一節(jié)為例提供教學(xué)策略。

1 ?理論可行性分析

1.1 ?學(xué)習(xí)金字塔理論

Edgar用數(shù)字形式形象地表明了不同學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系[ 5 ]。例如聽(tīng)講、閱讀、視聽(tīng)和演示等傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式均屬于被動(dòng)接受，所學(xué)內(nèi)容的平均留存率在30%以下。而討論、實(shí)踐和教授他人等活動(dòng)需要學(xué)生主動(dòng)參與，屬于主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容留存率可達(dá)50%～90%，如圖1所示。

翻轉(zhuǎn)課堂與BOPPPS模式存在相呼應(yīng)的切合點(diǎn)，提倡學(xué)生的積極參與和師生的良好互動(dòng)。二者結(jié)合涵蓋了包括視聽(tīng)、演示、討論、實(shí)踐以及團(tuán)隊(duì)合作等多種學(xué)習(xí)方式，對(duì)于改善學(xué)生注意力低下，促進(jìn)課堂教學(xué)效果的提升更具作用。

1.2 ?十分鐘法則

Medina研究發(fā)現(xiàn)，人的專注力只能持續(xù)10～15 min[ 5 ]。據(jù)此規(guī)律進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂教學(xué)中間20 min注意力低下的普遍現(xiàn)象[ 6 ]。翻轉(zhuǎn)課堂模式將基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)放在課前，BOPPPS模式將課堂劃分成六個(gè)環(huán)節(jié)，在學(xué)生注意力渙散的時(shí)間段內(nèi)引入?yún)⑴c式學(xué)習(xí)，兩者結(jié)合以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的專注力。

2 ?翻轉(zhuǎn)課堂與BOPPPS模式重組

為使課堂時(shí)間得以最大程度利用，重構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂與BOPPPS模式，得到P1S—BOP1IPP2S教學(xué)模型，如圖2所示。

課前包括前測(cè)和自學(xué)兩部分，利用前測(cè)將自學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蝿?wù)導(dǎo)向?qū)W習(xí)形式以提高自學(xué)的約束力，學(xué)生將有更多的時(shí)間進(jìn)行課上的深度參與和主動(dòng)探究。

課中包括引入、目標(biāo)、前測(cè)檢驗(yàn)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)和總結(jié)6個(gè)環(huán)節(jié)。重組模式在原模式的基礎(chǔ)上加入前測(cè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。教師可通過(guò)該環(huán)節(jié)了解學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備以調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方式。

課后依據(jù)課中的后測(cè)結(jié)果，若教學(xué)效果理想，引導(dǎo)學(xué)生完成高階目標(biāo)，將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。若教學(xué)效果欠佳，通過(guò)生生互助或個(gè)別指導(dǎo)進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。

重構(gòu)后的模型將課堂45 min劃分成三個(gè)部分，第一部分為課前準(zhǔn)備階段，包括各5 min的引入、目標(biāo)領(lǐng)航和前測(cè)檢驗(yàn)三個(gè)模塊，第二部分為15 min的參與式學(xué)習(xí)階段，第三部分為驗(yàn)收階段，包括10 min后測(cè)和5 min總結(jié)，共6個(gè)模塊，每個(gè)模塊都低于15 min以保證學(xué)生的專注力，使每節(jié)課分段但不零散。

3 ?基于P1S—BOP1IPP2S模型的教學(xué)實(shí)踐

3.1 ?教材與學(xué)情分析

“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”一節(jié)位于高中物理必修第三冊(cè)第十三章第三節(jié)，本節(jié)課解釋了電與磁的聯(lián)系，在電學(xué)部分占據(jù)重要地位。

學(xué)生在初中已接觸過(guò)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解了磁能生電，但對(duì)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和本質(zhì)了解較少。在此階段，雖然學(xué)生已初步具備因果推理思維，但在沒(méi)有一定基礎(chǔ)知識(shí)作為支撐的情況下，完全獨(dú)立自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)較為困難。因此，在完成微課自學(xué)后，再以自主探究的方式對(duì)磁生電的規(guī)律進(jìn)行歸納和驗(yàn)證會(huì)更接近當(dāng)前學(xué)生能夠達(dá)到的水平。

本節(jié)以法拉第經(jīng)過(guò)多年不懈探究的史實(shí)作為德育切入點(diǎn)，培養(yǎng)科學(xué)責(zé)任與探究精神。

3.2 ?教學(xué)過(guò)程

課前（P1S）

（1）前測(cè)（Pre-assessment）見(jiàn)表1

此環(huán)節(jié)通過(guò)拋出層層遞進(jìn)的問(wèn)題喚起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的已有經(jīng)驗(yàn)，為新舊知識(shí)間的過(guò)渡做準(zhǔn)備。相較于單次前測(cè)，雙測(cè)能起到錯(cuò)題本的作用，幫助學(xué)生了解已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)中是否存在漏洞，而不是在自學(xué)后不加思考地直接將答案照搬到前測(cè)問(wèn)題中。同時(shí)又能幫助教師了解學(xué)生自學(xué)前的迷思概念，并通過(guò)前后對(duì)比來(lái)檢驗(yàn)課前自學(xué)效果。

（2）自學(xué)（Self-studying）

學(xué)生在課前通過(guò)視頻、PPT、導(dǎo)學(xué)案等教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的過(guò)程、歸納結(jié)論和建構(gòu)空間模型是本節(jié)課的難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)微課時(shí)要重點(diǎn)體現(xiàn)。

課中（BOP1IPP2S）

（1）導(dǎo)言（Bridge-in）

自制教具，長(zhǎng)導(dǎo)線繞成線圈連接小燈泡構(gòu)成閉合回路，打開(kāi)電磁爐開(kāi)關(guān)，手持回路向下接近電磁爐，發(fā)現(xiàn)燈泡變亮。（見(jiàn)圖3）引導(dǎo)學(xué)生思考沒(méi)有電源，導(dǎo)體回路中的電流是怎樣產(chǎn)生的？

（2）目標(biāo)（Objective-outcome）

a.知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，能結(jié)合具體實(shí)例對(duì)磁通量的變化進(jìn)行定性和定量判斷。

b.能設(shè)計(jì)探究方案，掌握小組合作、分析歸納的科學(xué)研究方法。

c.體會(huì)科學(xué)探究過(guò)程，感受科學(xué)探索道路上嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度。

d.利用所學(xué)內(nèi)容開(kāi)展個(gè)性化設(shè)計(jì)。

e. 查閱資料，解釋生活中與所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的應(yīng)用和現(xiàn)象。

（3）前測(cè)檢驗(yàn)（Pre-assessment inspect）

學(xué)生按照“同質(zhì)分層、異質(zhì)分組”原則劃分小組，就前測(cè)和自學(xué)過(guò)程中存在的的問(wèn)題進(jìn)行組內(nèi)探討、互相答疑。教師利用前測(cè)表分析學(xué)生迷思概念的成因，并收集集中存在的問(wèn)題和個(gè)別性問(wèn)題（如根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)生可能誤以為產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是導(dǎo)體切割磁感線）為后續(xù)教學(xué)做準(zhǔn)備。

（4）參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）

通過(guò)課前學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解到產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為磁通量的變化。本環(huán)節(jié)將在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證。每組提供電磁感應(yīng)演示器、電源、軟硬線圈各一支和靈敏電流表一個(gè)。

【教師引導(dǎo)】

問(wèn)題1：回憶上一節(jié)對(duì)磁通量的學(xué)習(xí)，磁通量φ可以通過(guò)怎樣的方式被改變？

問(wèn)題2：電磁演示器接通電源即可在邊界內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)接通、斷開(kāi)電源或調(diào)節(jié)電壓大小旋鈕時(shí)，哪些物理量會(huì)發(fā)生改變？

問(wèn)題3：軟硬線圈的不同之處在哪里，能通過(guò)軟硬線圈改變什么？

問(wèn)題4：自制表格，歸納信息，注意觀察未產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。

【學(xué)生活動(dòng)】

學(xué)生利用軟硬線圈和電源設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案，改變磁通量，觀察電流設(shè)計(jì)是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生，結(jié)果如表2所示。

【教師引導(dǎo)】

問(wèn)題5：以上操作中磁通量φ是否變化，它是如何被改變的，各操作是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？

問(wèn)題6：我們已經(jīng)驗(yàn)證了B變S不變→φ變、B不變S變→φ變均能產(chǎn)生感應(yīng)電流，以上操作均通過(guò)改變B與S來(lái)改變?chǔ)?，如何證明產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)只在于φ的變化，而不在于B與S變化本身？

【學(xué)生活動(dòng)】表2中1-3的操作通過(guò)改變磁感線垂直穿過(guò)的面積S來(lái)改變?chǔ)眨?-5的操作通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)改變?chǔ)眨?-5均產(chǎn)生感應(yīng)電流。6-7的操作線圈中B與S均未發(fā)生改變，未產(chǎn)生感應(yīng)電流。若能證明B與S變化時(shí)，只要φ不變依然不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，即可得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)只在于φ的變化。

【教師引導(dǎo)】

問(wèn)題7：磁通量是標(biāo)量還是矢量？當(dāng)同時(shí)有從兩側(cè)穿過(guò)某平面的磁感線時(shí)，如何計(jì)算這一平面的磁通量？

問(wèn)題8：我們?cè)趯W(xué)習(xí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，曾將抽象的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度具象化為電場(chǎng)線、磁感線來(lái)表示。為使磁通量概念更加直觀，是否能用類似方法建立磁通量與磁感線的物理模型？

【學(xué)生活動(dòng)】磁通量是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但有正負(fù)之分。若規(guī)定某方向穿過(guò)平面的磁通量為正，則反向穿過(guò)的為負(fù)，求穿過(guò)該平面的磁通量時(shí)要正負(fù)相抵。因此可以建立磁通量在數(shù)值上等于穿過(guò)某個(gè)閉合回路的磁感線的凈條數(shù)的模型。

【教師引導(dǎo)】

教師演示實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖4，按照條形磁鐵磁感線走向制作模具，強(qiáng)磁鐵置于模具上方，收緊軟線圈，沿模具側(cè)壁運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)連接線圈的靈敏電流計(jì)幾乎不偏轉(zhuǎn)。

問(wèn)題9：從位置1到位置2，B、S與φ分別怎樣變化？

問(wèn)題10：你能得出怎樣的結(jié)論？

問(wèn)題11：請(qǐng)?jiān)囍忉屨n前實(shí)驗(yàn)中電磁爐上方的燈泡變亮原因？

【學(xué)生活動(dòng)】B變小，S變大，穿過(guò)線圈的磁感線的凈條數(shù)沒(méi)有變化，即φ不變。可以看出產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)在于閉合回路中磁通量發(fā)生變化。

前面實(shí)驗(yàn)中，電磁爐能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，穿過(guò)回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈泡變亮。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親身經(jīng)歷驗(yàn)證過(guò)程，會(huì)對(duì)該部分內(nèi)容形成更加清晰、深刻的印象。同時(shí)，課堂教學(xué)不是對(duì)微課的簡(jiǎn)單重復(fù)，而是要在教師的引導(dǎo)下完成更抽象，更難以理解的一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

學(xué)生通過(guò)自主分析、驗(yàn)證得出的結(jié)論與探究過(guò)程中形成的因果推理、質(zhì)疑思維共同構(gòu)成新的物理觀念，整節(jié)課通過(guò)構(gòu)建閉環(huán)的四維目標(biāo)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全方位提升。見(jiàn)圖5。

⑤后測(cè)（Post-assessment）

針對(duì)課前暴露的問(wèn)題，設(shè)置測(cè)試題目，觀察學(xué)生在學(xué)習(xí)后思維是否向正確方向轉(zhuǎn)變，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成程度。

題目1：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜置一個(gè)彈簧線圈，用手撐開(kāi)線圈再放手讓其收縮，是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生，可能有幾種情況，為什么？

題目2：讓圖片中的線圈ABCD產(chǎn)生感應(yīng)電流應(yīng)該怎樣做？（見(jiàn)圖6）

⑥總結(jié)（Summary）

鞏固課堂內(nèi)容，將所學(xué)內(nèi)容制成思維導(dǎo)圖以便后續(xù)復(fù)習(xí)。完成自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，及時(shí)反饋后測(cè)情況與仍存在的疑問(wèn)，完成“閉環(huán)學(xué)習(xí)”。

（3）課后

根據(jù)后測(cè)反饋彈性調(diào)整教學(xué)安排，若課堂教學(xué)卓有成效可完成高階目標(biāo)。（動(dòng)手設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易發(fā)電機(jī)等。）也可查閱資料對(duì)生活中的現(xiàn)象或原理進(jìn)行解釋分享。（例如手機(jī)無(wú)線充電裝置）對(duì)高階目標(biāo)的完成度評(píng)分，計(jì)入過(guò)程性評(píng)價(jià)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

課堂教學(xué)方式的變革是邁向素質(zhì)教育的有益探索，將翻轉(zhuǎn)課堂與BOPPPS模式重構(gòu)后的P1S—BOP1IPP2S模型在教學(xué)結(jié)構(gòu)和師生角色方面均打破常規(guī)，顛覆傳統(tǒng)教學(xué)的思維慣性。如果說(shuō)傳統(tǒng)課堂只有課下是學(xué)生自主完成的過(guò)程，那么這種新模式在課上、課下都是學(xué)生自主構(gòu)建的過(guò)程。雖然該模型對(duì)教師的能力和素養(yǎng)要求更高，但只要充分準(zhǔn)備設(shè)計(jì)得當(dāng)，將既能夠促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行思維構(gòu)建，又能為教師提供了具有操作性和條理性的教學(xué)框架，為課堂教學(xué)開(kāi)拓新思路。

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