微項(xiàng)目學(xué)習(xí)在物理翻轉(zhuǎn)課堂中的應(yīng)用*

唐建華

(蘇州陽山實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215151)

1 談微項(xiàng)目學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂

微項(xiàng)目學(xué)習(xí)是蘇州金陵館長創(chuàng)建的“微課程教學(xué)法”中關(guān)于課堂創(chuàng)新的一部分，是將單位課時的核心知識情境化，轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)、解決問題、形成作品的學(xué)習(xí)過程[1].項(xiàng)目學(xué)習(xí)持續(xù)長，一般要好幾課時甚至幾周，而微項(xiàng)目學(xué)習(xí)則是在單位課時里完成.微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、杜威的實(shí)用主義教育理論和布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論.

“翻轉(zhuǎn)課堂”是當(dāng)今一種新的教學(xué)模式，它顛覆了傳統(tǒng)基于印刷術(shù)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與流程.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式下，學(xué)生課前通過觀看教師預(yù)先錄制的視頻學(xué)習(xí)知識，所以課堂以傳統(tǒng)“傳授知識的教”已經(jīng)沒有存在的必要，課堂必須抓住知識的內(nèi)化.課堂如何內(nèi)化呢？蘇州金陵館長創(chuàng)建的“微課程教學(xué)法”中提出“基礎(chǔ)檢測”“進(jìn)階作業(yè)”“協(xié)作探究”“班級展示”4步.“基礎(chǔ)檢測”是檢測學(xué)生課前學(xué)習(xí)的成效，目的是夯實(shí)基礎(chǔ)，增加成就感；“進(jìn)階作業(yè)”是依據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論讓學(xué)生練習(xí)可能出錯的作業(yè)，通過師生互助，達(dá)到對知識的深度學(xué)習(xí)，為進(jìn)一步的探究活動奠定基礎(chǔ)；“協(xié)作探究”就是探究教師設(shè)置的來自生活的微項(xiàng)目，使學(xué)生能夠置身于真實(shí)的生活情境，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)主動加工處理外部信息，并與伙伴交流分享，在思維碰撞中產(chǎn)生新的創(chuàng)意，通過協(xié)助探究，形成作品，最終進(jìn)行“班級展示”.教師設(shè)置的微項(xiàng)目直接決定課堂知識內(nèi)化的程度，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.

2 例說微項(xiàng)目在翻轉(zhuǎn)課堂中的應(yīng)用

2.1 重新設(shè)計探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)化知識

物理是一個以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,物理實(shí)驗(yàn)是人們利用科學(xué)器材設(shè)備模擬自然現(xiàn)象，去除干擾因素，留下“干貨”，在最有利的條件下研究自然規(guī)律.這些實(shí)驗(yàn)好處是學(xué)生學(xué)得快(在傳統(tǒng)課堂中尤為必要)，但知識應(yīng)用能力要差些，因?yàn)樯钪械膯栴}不像學(xué)生實(shí)驗(yàn)時那么簡單，客觀問題千變?nèi)f化，充滿著許多干擾因素，這就需要學(xué)生有排除干擾的能力.在翻轉(zhuǎn)模式下，課前視頻中“排除干擾的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了，但缺少動手體驗(yàn)的過程，課堂中如何處理呢，筆者認(rèn)為可以選用生活中的物品，設(shè)計含有干擾因素的“實(shí)驗(yàn)”完成探究，驗(yàn)證結(jié)論.這個過程不僅具有傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的功能，還豐富了學(xué)生體驗(yàn)，加深了對物理概念和規(guī)律的理解.

筆者在執(zhí)教蘇科版物理“杠桿”一課時，課前學(xué)生觀看了視頻完成了自學(xué)任務(wù)單，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了杠桿平衡條件的知識.課堂中，筆者對于“探究杠桿平衡條件”這個重要實(shí)驗(yàn)故意設(shè)置障礙，舍棄實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)成的杠桿，選取了生活中的筷子、大小相同的螺母(重0.2 N)、小鐵絲、細(xì)繩、三角板，讓學(xué)生再次探究.學(xué)生先設(shè)計實(shí)驗(yàn)，通過討論提出實(shí)驗(yàn)方案：筷子作為杠桿，把其中間用細(xì)繩掛起來，使之水平位置靜止；再用細(xì)繩系著螺母掛在杠桿兩邊,調(diào)整位置使之再次在水平位置靜止；最后三角板測量力臂探究杠桿平衡條件.教師提出疑問，沒有平衡螺母怎樣解決筷子水平位置平衡問題.學(xué)生給出兩種正確方法：一是不斷調(diào)整細(xì)繩位置；二是筷子上翹一端系上細(xì)鐵絲，調(diào)整鐵絲位置如圖1所示.教師提出，實(shí)驗(yàn)前筷子在水平位置靜止和實(shí)驗(yàn)時筷子在水平位置靜止時作用問題.學(xué)生很自然地說出作用，前者是消除筷子自重對實(shí)驗(yàn)的影響；后者是為了方便測量力臂.教師又提出，筷子一端粗一端細(xì)，是否會影響實(shí)驗(yàn).部分學(xué)生覺得不會影響，但還有些學(xué)生有些遲疑.這樣大家熱情高漲地開始了實(shí)驗(yàn).

圖1 一端系有小鐵絲的筷子

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，師生交流.實(shí)驗(yàn)結(jié)論和視頻里一樣，筷子的粗細(xì)不會影響杠桿平衡條件.教師再次提出，如何利用杠桿平衡的條件，利用螺母測出筷子自身的重力.學(xué)生開始了激烈的討論，主要圍繞這幾個問題：一是沒有彈簧測力計不能測筷子重力；二是筷子太輕了，有測力計也不能測；三是把筷子和螺母掛在杠桿的兩端，調(diào)節(jié)杠桿水平平衡，根據(jù)杠桿平衡條件，由螺母的重力以及它們的力臂得到筷子的重力；四是先找出筷子的重心，然后筷子一端掛上螺母，另一端不掛，如圖2所示.調(diào)整支點(diǎn)位置使筷子水平位置平衡，測出螺母作用于筷子的力臂和筷子自身重力作用于筷子的力臂，根據(jù)螺母的重力就能得到筷子的重力.最后學(xué)生采用一致認(rèn)可的方法四測出筷子的重力.教師再提出，大家可以拿著自己小組的筷子到教師這里用電子稱驗(yàn)證一下，用杠桿平衡條件測出的筷子重力是否準(zhǔn)確.學(xué)生自然很興奮，驗(yàn)證后去除測量誤差的影響，用電子稱測出的重力和運(yùn)用杠桿平衡條件得出的重力是一致的，更加驗(yàn)證學(xué)生運(yùn)用筷子得出杠桿平衡條件的正確性.

圖2 測量筷子的重力方法四

2.2 解決物理原始問題內(nèi)化知識

物理原始問題取自生活中的客觀問題，這些問題不同于經(jīng)過抽象、概括、建模的理想物理習(xí)題，缺少了關(guān)鍵詞和數(shù)據(jù)作為解題的拐杖，需要的是學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、建模的能力，解決該問題有利于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)將來社會的核心素養(yǎng).而傳統(tǒng)課堂教學(xué)中,大部分時間花在知識的傳授上，在最后解決問題時，只能倉促地以解決高度概括的物理習(xí)題來鞏固知識，至于從物理走向社會解決實(shí)際問題，那只能是學(xué)有余力的學(xué)生課后自己去尋找、分析、解決了.所以，翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的課堂中教師有必要尋找生活中的物理原始問題并呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生分析解決.

筆者執(zhí)教蘇科版物理“物態(tài)變化”這一章復(fù)習(xí)課，學(xué)生課前觀看視頻完成任務(wù)單，已經(jīng)能說出6個物態(tài)變化的名稱，以及伴隨著吸熱還是放熱；能說出水在自然界的循環(huán)過程，知道冰融化、水沸騰的條件.為了深度學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，筆者尋找了一個生活中由物態(tài)變化組成的原始問題，將涉及這個原始問題的過程用手機(jī)拍攝成視頻，讓學(xué)生分析這其中包含有哪些物態(tài)變化.

筆者選用了看起來像冰塊的固體，投入裝水的玻璃杯中，然后用手機(jī)拍攝“冰”投入水后，水“沸騰”的壯觀全過程.課堂播放給學(xué)生看，學(xué)生看到后很興奮，因?yàn)榭吹奖又杏泻芏鄽馀莓a(chǎn)生，杯子上方有大量的“白氣”，這個現(xiàn)象類似于學(xué)生前面做的“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)，但這個實(shí)驗(yàn)更加壯觀，水中氣泡更多，產(chǎn)生的“白氣”更多.看完視頻后讓學(xué)生思考這是什么現(xiàn)象？圖3是反映原始問題的視頻截圖和師生交流的教學(xué)片斷.

生甲：這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象符合水沸騰時的現(xiàn)象，應(yīng)該是水的沸騰.

生乙：不是水的沸騰，水沸騰的條件是溫度達(dá)到沸點(diǎn)后還要繼續(xù)加熱，這里沒有熱源.

生甲反駁：放進(jìn)去的固體一定能放熱.

這時教室安靜下來，學(xué)生們都緊鎖眉頭，生丙打破僵局：不是水的沸騰，原因有二，一是水沸騰后水面上方的“白氣”要上升的，因?yàn)闊峥諝馐巧仙?，而視頻中“白氣”下降；二是水要加熱到沸點(diǎn)才能沸騰，假設(shè)放進(jìn)去的固體是熱源，也不會一放進(jìn)水中，水就能沸騰.

說完后大家都很贊同，但隨之而來的疑問是放進(jìn)去的神奇固體是什么.

(a)

(b)

(c)

生丙：放進(jìn)去的固體溫度肯定很低，因?yàn)楸由戏降摹鞍讱狻笔峭铝鲃拥模瑧?yīng)該是冷空氣.

放進(jìn)去的固體溫度很低，那是什么呢？大家又在不斷猜想.

生?。何也率歉杀?，干冰在常溫下會迅速升華變?yōu)闅怏w二氧化碳，所以水中有許多氣泡產(chǎn)生.

教師追問:那杯口周圍產(chǎn)生的白色氣體是怎么回事？

生丙：干冰升華要吸熱，水中氣泡實(shí)際是氣體二氧化碳，但溫度很低，所以到杯口上方時，導(dǎo)致了空氣中的水蒸氣液化，變成小水珠隨著冷空氣流動，我們看到的不是二氧化碳，二氧化碳是看不見的氣體，我們看見的是小水珠.至此，一個來自生活的原始問題得到了很好的解決.

2.3 研究生活中的商品內(nèi)化知識

物理是自然科學(xué)中的重要基礎(chǔ)學(xué)科，其發(fā)展又推動社會的不斷進(jìn)步，生活中琳瑯滿目的商品中就包含著各種物理原理、物理規(guī)律.讓學(xué)生研究生活中的現(xiàn)成商品，既有利于學(xué)生理解所學(xué)知識，還能有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的能力.

筆者在2013年江蘇省第二屆初中物理課程改革活動中，執(zhí)教了九年級物理“磁體與磁場”.其中課前給學(xué)生看了筆者在實(shí)驗(yàn)室里預(yù)先錄制的探究磁體性質(zhì)的微視頻，并且學(xué)生完成了相應(yīng)的課前自學(xué)任務(wù)單，學(xué)生已經(jīng)了解磁體的吸鐵性、指向性、磁極間相互作用等磁體的性質(zhì).課堂中為內(nèi)化知識，筆者課堂上讓學(xué)生拆卸兒童磁性寫字板(圖4)，分小組分別研究寫字板的筆、板、擦3個部件與磁有關(guān)的問題.

圖4 拆卸后的兒童磁性寫字板

這種磁性寫字板是他們小時候熟悉的入學(xué)前練習(xí)寫字畫畫的必備裝置，對于寫字板上的筆為何輕易就在板子上寫出字來，背面的神奇擦子上下移動一下，板子上的內(nèi)容就全部消失了，這些現(xiàn)象小時候只覺得神奇、好玩，但不知道其原因.所以選擇這種熟悉而神奇的商品來研究與磁體有關(guān)的知識時，學(xué)生情緒高漲.教師給每個小組還準(zhǔn)備了鐵釘、條形磁體、回形針、小磁針，給每個小組營造一個開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去探索.

組內(nèi)討論后，組間交流.判斷筆是否具有磁性時，出現(xiàn)3種方法：一是用條形磁體與筆相吸就行；二是回形針與筆相吸就行；三是條形磁體與筆相斥才能說明有磁性.經(jīng)過討論后發(fā)現(xiàn)第一種方法不行，第三種方法不僅能判斷筆是否是磁體，還能找出筆尖處的磁極.判斷板里的粉末狀顆?？赡苁鞘裁次镔|(zhì)時，學(xué)生根據(jù)磁體筆能吸引板子深處粉狀顆粒，得出可能是磁粉，也可能是無磁性鐵粉的猜想，最終用鐵釘嘗試寫字失敗的實(shí)驗(yàn)說明是鐵粉.有前面基礎(chǔ)，學(xué)生自然而然就能判斷出背后的擦子是磁體，在擦的過程中把浮在板子上層的鐵粉全部吸到板子下層如圖5所示.教師提出，若用條形磁體去擦板子會是什么效果？學(xué)生有兩種猜想：一是也能起同樣的效果，理由是條形磁體也能吸鐵粉；二是兩頭能擦除、中間不能，理由是條形磁體兩頭是磁極.最后實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)說明猜想二是對的,如圖6所示，這時學(xué)生討論焦點(diǎn)落在磁性寫字板后面的擦子為何能全部擦除，學(xué)生又提出兩個新猜想：一是擦子是磁體但無兩個磁極(與知識不符但很多學(xué)生都贊同)；二是兩個磁極分布在擦子與板子接觸位置和反面處.然后又設(shè)計實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們想到用小磁針去檢驗(yàn)猜想，得出猜想二是對的如圖7所示，同時又豐富了學(xué)生的知識，條狀磁體的磁極不一定在幾何最長處，如生活中的釹鐵硼強(qiáng)磁體、冰箱的磁封等.

圖5 擦子擦板子

圖6 條形磁體擦板子

圖7 小磁針檢驗(yàn)擦子

2.4 根據(jù)規(guī)律制作產(chǎn)品內(nèi)化知識

“從生活到物理，從物理到社會”這是新課標(biāo)的基本理念，這也是學(xué)習(xí)物理的出發(fā)點(diǎn)，就是要將學(xué)到的知識在社會實(shí)踐中得到應(yīng)用，這也是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力的要求.生活中各式各樣的產(chǎn)品原理都或多或少的涉及到物理知識，甚至有些物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致相應(yīng)的應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)明.所以教師在讓學(xué)生學(xué)完相應(yīng)知識后，可以制作成現(xiàn)成“產(chǎn)品”的，要創(chuàng)造條件，讓學(xué)生制作，感受知識的價值.但傳統(tǒng)課堂就顯得力不從心，課堂上為了盡量不讓每個學(xué)生掉隊(duì)，就要集中精力把知識點(diǎn)的來龍去脈一一理清，最后到知識應(yīng)用時，只能蜻蜓點(diǎn)水，點(diǎn)到為止，學(xué)生回家自己領(lǐng)悟感受知識的應(yīng)用.而在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師把講授知識的過程精心制作成微課，學(xué)生學(xué)習(xí)知識前置，課堂就可以深度學(xué)習(xí)，甚至可以運(yùn)用物理知識進(jìn)行“創(chuàng)作”.

筆者執(zhí)教蘇科版八年級物理“物質(zhì)的三態(tài) 溫度的測量”這節(jié)課，課堂上提供藥瓶、吸管、墨水、一個注射器等器材，讓學(xué)生自制一個溫度計.這個看似簡單的制作卻包含了許多等待解決的現(xiàn)實(shí)問題.很快每個小組都完成了產(chǎn)品雛形的制作，筆者找了兩個小組的作品，一個是瓶子中裝滿紅墨水、一個瓶子沒裝滿如圖8(a)所示.拿著兩個作品提問：這兩個“溫度計”放在熱水中，哪個溫度計上升得快？學(xué)生們都認(rèn)為是墨水裝得多的“溫度計”上升快，因?yàn)橐后w越多，受熱膨脹后液體體積增加就越多.于是筆者將兩個“溫度計”同時放入熱水燒杯中，將這一過程進(jìn)行投影.學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不是預(yù)期的，紅墨水裝得少的“溫度計”反而受熱后液體上升快，而且上升的液體有部分已經(jīng)噴出來如圖8(b)所示.大部分學(xué)生看到這個奇怪現(xiàn)象不知原因，教師進(jìn)行及時的點(diǎn)撥：上升快的“溫度計”除了液體會受熱膨脹，還有什么也會受熱膨脹？這樣學(xué)生想到還有氣體受熱也膨脹，而且相對液體來說，膨脹得更多，但由于吸管插入液體中了，氣體的膨脹又壓迫了液體，于是液體就被擠上去了.教師抓住機(jī)會給學(xué)生介紹了世界上第一支伽利略氣體溫度計，講完后緊接著提出：這個上升快的“溫度計”很靈敏，但現(xiàn)在為什么不用了？教師順勢演示了將該溫度計放入透明的塑料瓶中蓋緊，然后擠壓瓶子，學(xué)生迅速看到溫度計里的液柱在下降.教師不用解釋，學(xué)生便可以分析到大氣壓對該溫度計有影響.接下來教師又準(zhǔn)備了兩個燒杯，里面有正在融化的冰塊(從保溫杯先后相隔5 min倒出)，一個快融化完，一個才剛開始融化.教師提出：這兩個燒杯中液體的溫度誰更低？結(jié)果溫度計放進(jìn)去測得是一樣的如圖8(c)、(d)所示，這也就解決了課前視頻中提出攝氏溫標(biāo)的關(guān)于零攝氏度的來歷問題.

(a) (b)

(c) (d)

3 總結(jié)

“知識從生活中來，到生活中去”，“翻轉(zhuǎn)課堂”的課前通過學(xué)生觀看視頻，完成自學(xué)任務(wù)單，解決的是知識獲得問題，而課堂上我們就需要解決知識應(yīng)用問題，因此就需要教師設(shè)置真實(shí)情境的微項(xiàng)目.由于物理學(xué)科特點(diǎn)，我們運(yùn)用取自生活的物品設(shè)計實(shí)驗(yàn)重溫規(guī)律的獲得；分析解決物理原始問題提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；分析現(xiàn)有商品和制作產(chǎn)品培養(yǎng)學(xué)生知識創(chuàng)新能力.所以，翻轉(zhuǎn)課堂中課堂知識內(nèi)化的效果很大程度上取決于教師設(shè)置的“微項(xiàng)目”質(zhì)量的高低.