翻轉(zhuǎn)課堂提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)

徐新兵

摘要：高中物理翻轉(zhuǎn)課堂與物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)是一種正向?qū)崿F(xiàn)的關(guān)系。本文以《反沖運(yùn)動(dòng) 火箭》的教學(xué)為例，通過(guò)“自主學(xué)習(xí)任務(wù)單+微視頻”引導(dǎo)學(xué)生課前從事高質(zhì)量自主學(xué)習(xí)，通過(guò)進(jìn)階作業(yè)和協(xié)作探究促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化，提升物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;高中物理;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2019）22-0064-03

教材與學(xué)情

本節(jié)內(nèi)容是《動(dòng)量》一章的最后一節(jié)，具有本章知識(shí)總結(jié)和復(fù)習(xí)的性質(zhì)，知識(shí)點(diǎn)非常重要。此外，本節(jié)知識(shí)還涉及具體的生活問(wèn)題和高科技知識(shí)。由于高考改革趨向能力測(cè)試，更多地涉獵生活和科技前沿問(wèn)題，使得本節(jié)知識(shí)變得尤為重要。

由于學(xué)生已學(xué)習(xí)動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律，能對(duì)一些物理模型進(jìn)行簡(jiǎn)單解題，但是，沒(méi)有把這些知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，難以完成知識(shí)內(nèi)化，一旦涉及具體問(wèn)題，往往束手無(wú)策。因此，傳統(tǒng)的授課方式無(wú)法滿足學(xué)生應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的需要。

鑒于此，本節(jié)課的主要任務(wù)是利用合作學(xué)習(xí)等手段實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化，而不是教授反沖運(yùn)動(dòng)的概念。

自主學(xué)習(xí)任務(wù)單與微視頻

自主學(xué)習(xí)任務(wù)單是微課程教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生從事高質(zhì)量自主學(xué)習(xí)的載體。設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，首要的是具體精準(zhǔn)地提煉達(dá)成目標(biāo)，讓學(xué)生綱舉目張地投入學(xué)習(xí)。

筆者為學(xué)生設(shè)定如下達(dá)成目標(biāo)：（1）了解反沖運(yùn)動(dòng)的定義;（2）理解一個(gè)靜止物體在極短時(shí)間內(nèi)分裂成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相反的物體;（3）能用反沖運(yùn)動(dòng)解釋視頻中出現(xiàn)的章魚(yú)運(yùn)動(dòng)、農(nóng)田灌溉、氣球放氣、射擊等現(xiàn)象;（4）理解作用力反作用力與反沖運(yùn)動(dòng)的關(guān)系;（5）能在反沖運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用動(dòng)量守恒定律獨(dú)立解決簡(jiǎn)單的反沖問(wèn)題。

傳統(tǒng)教學(xué)雖然也有目標(biāo)設(shè)定，但最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與否卻不得而知，翻轉(zhuǎn)課堂必須要找到破解之道。

如何達(dá)成上述五個(gè)目標(biāo)？微課程教學(xué)法的破解之道就是：根據(jù)達(dá)成目標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)任務(wù)，根據(jù)完成學(xué)習(xí)任務(wù)的需要提供配套微視頻或與微視頻功能一致的其他學(xué)習(xí)資源。

為了指導(dǎo)學(xué)生達(dá)成目標(biāo)，筆者設(shè)計(jì)了三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。

任務(wù)一：關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)的概念及特點(diǎn)（2分鐘）。

（1）什么是反沖運(yùn)動(dòng)？反沖運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？

（2）在反沖運(yùn)動(dòng)中，一個(gè)靜止的物體分裂成幾部分？在什么力作用下分裂的？

（3）反沖運(yùn)動(dòng)遵循什么定律？為什么會(huì)遵循這個(gè)定律？（可以回答完任務(wù)二第五題后再答）

任務(wù)二：反沖運(yùn)動(dòng)分析（2分鐘）。

（1）視頻1中，章魚(yú)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采取什么措施前進(jìn)？為什么？

（2）視頻1中，農(nóng)田灌溉的水從噴口噴出，水流方向和管子旋轉(zhuǎn)方向有什么關(guān)系？為什么？

（3）視頻1中的氣球放氣時(shí)，氣體從氣球噴出，氣體噴出方向與氣球運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？

（4）視頻1中開(kāi)槍射擊時(shí)，將槍托抵在肩膀上，實(shí)際上改變了哪個(gè)物理量？為什么？

（5）視頻1中，自制的小火箭內(nèi)部火藥爆炸后產(chǎn)生的氣體運(yùn)動(dòng)方向同火箭運(yùn)動(dòng)方向是否一致？為什么？

任務(wù)三：反沖運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用（2分鐘）。

（1）假設(shè)一個(gè)人靜止于完全光滑的水平冰面上，現(xiàn)欲離開(kāi)冰面，下列方法中可行的是： ? ? ? ? ? ?。

A.向后踢腿

B.手臂向后甩

C.在冰面上滾動(dòng)

D.脫下外衣水平拋出

（2）反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運(yùn)動(dòng)。如果小車的總質(zhì)量M=3kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量m=0.1kg，若橡皮塞噴出時(shí)獲得的水平速度v=2.9m/s，求小車的反沖速度。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過(guò)任務(wù)的引導(dǎo)觀看微視頻，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)成課前學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓他們意識(shí)到通過(guò)自己的探索、學(xué)習(xí)，也可以掌握新知識(shí)，從而產(chǎn)生成就感，更加認(rèn)同翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的價(jià)值，對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，獲得滿足感，提高學(xué)習(xí)參與度。同時(shí)，課前任務(wù)設(shè)計(jì)得有層次性，個(gè)別問(wèn)題根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”策略，增加點(diǎn)挑戰(zhàn)性，使課前學(xué)習(xí)任務(wù)對(duì)所有學(xué)生都有吸引力。因?yàn)樘^(guò)簡(jiǎn)單的任務(wù)，學(xué)生會(huì)感覺(jué)索然無(wú)味，不利于激發(fā)學(xué)生的興趣。

為了支持學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，筆者開(kāi)發(fā)了時(shí)長(zhǎng)分別為3分鐘、2分鐘的兩個(gè)微視頻，幫助學(xué)生理解反沖運(yùn)動(dòng)的概念，一方面是梳理概念，另一方面是提供分析的案例?；趯W(xué)生已經(jīng)熟悉動(dòng)量守恒，相關(guān)研究問(wèn)題的思路和方法也已具備，因此，微視頻成為支持學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的重要支架。

微視頻創(chuàng)設(shè)了如下研究背景：北宋時(shí)期，在民間盛行的煙火戲中，人們利用火藥燃?xì)獾姆醋饔昧Γ瞥闪四軌蚋唢w和升空的“流星”（或稱“起火”）、“爆竹”，為節(jié)日增添了喜慶的氣氛。從工作原理看，煙花爆竹就是利用了反沖的原理。雖然古代火箭、火藥是中國(guó)人發(fā)明的，但由于長(zhǎng)期不重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，致使古代火箭技術(shù)最終只停留在禮花爆竹之中，這不能不說(shuō)是中國(guó)歷史的遺憾。引導(dǎo)學(xué)生在這一歷史背景下學(xué)習(xí)反沖運(yùn)動(dòng)火箭，可以幫助學(xué)生全面、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)中國(guó)古代科學(xué)和科學(xué)家，感悟科學(xué)精神和科學(xué)的人文性，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的不易，這是實(shí)現(xiàn)物理課程核心素養(yǎng)目標(biāo)的保證。

進(jìn)階作業(yè)與能力發(fā)展

基于課前自主學(xué)習(xí)的成果，筆者為課堂學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了進(jìn)階作業(yè)：

（1）有一個(gè)以10m/s的速度飛行的手榴彈炸成兩塊，這兩塊的質(zhì)量m1=0.6kg，m2=0.4kg，較大的一塊炸裂后仍按原方向運(yùn)動(dòng)，其速度增加到50m/s。求較小的那一塊的飛行情況。

（2）一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)速度v=1000m/s，設(shè)火箭質(zhì)量M=300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，求：

第1次氣體噴出后，火箭的速度多大？

第3次氣體噴出后，火箭的速度多大？

運(yùn)動(dòng)第1秒末，火箭的速度多大？

（3）有一只小船停在靜水中，船上一人從船頭走到船尾。如果人的質(zhì)量m=60kg，船的質(zhì)量M=120kg，船長(zhǎng)l=3m，則船在水中移動(dòng)的距離是多少？水的阻力不計(jì)。（人船模型如圖1）

（4）如上頁(yè)圖2所示，載人氣球原來(lái)靜止在空中，與地面距離為h，已知人的質(zhì)量為m，氣球的質(zhì)量（不含人的質(zhì)量）為M。若人要沿輕繩梯返回地面，則繩梯的長(zhǎng)度至少為多長(zhǎng)？

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)階作業(yè)的選題滿足適度性、層次性，難易符合學(xué)生實(shí)際，使學(xué)生既能完成又不是輕松完成，這有利于發(fā)展他們的“最近發(fā)展區(qū)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。

作業(yè)完成之后，組內(nèi)展示并評(píng)價(jià)，然后推薦優(yōu)秀者上展臺(tái)展示講解，其他學(xué)生予以補(bǔ)充，并予以評(píng)價(jià)。還可以就一些問(wèn)題進(jìn)行質(zhì)疑，本小組負(fù)責(zé)當(dāng)堂答復(fù)，在思維碰撞中提升進(jìn)階作業(yè)的完成質(zhì)量，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力和價(jià)值判斷能力。

合作探究與反思

課前自主學(xué)習(xí)和課堂進(jìn)階作業(yè)促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，能否實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化，則取決于知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。為此，微課程教學(xué)法創(chuàng)造了知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的微項(xiàng)目學(xué)習(xí)。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)由協(xié)作探究和成果展示構(gòu)成。

本次協(xié)作探究，基于所提供的材料制作一輛反沖小車，要求盡可能行駛得更遠(yuǎn)。提供給小組的器材如圖3所示。要求各組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作，完成任務(wù)。

2分鐘的合作商討后，各組形成制作思路，開(kāi)始制作反沖小車。10分鐘后，制作完畢，各小組都有了自己心中最滿意的反沖小車。

接下來(lái)是展示各組的制作成果。第一小組制作的反沖小車行駛距離有限，其他組的成員開(kāi)始分析原因。原來(lái)，氣球充氣后，氣球同地面接觸，有摩擦，所以行駛不遠(yuǎn)。第二小組的反沖小車行駛距離也沒(méi)多遠(yuǎn)。很快，通過(guò)同伴互助，學(xué)生找到了原因。原來(lái)是氣球充氣后，和輪子接觸，摩擦力太大，輪子沒(méi)法轉(zhuǎn)動(dòng)。其他各組都存在類似情況，于是，進(jìn)入修改制作。

2分鐘后，終于有一組成功了，他們將氣球架高，這樣，充氣后，既不與地面接觸，也不與輪子接觸。

這種形式的探究，不是局限于肌肉與技能的訓(xùn)練，而是在完成制作反沖小車的驅(qū)動(dòng)下，較為充分地激發(fā)思維，把材料、感官與假設(shè)融為一體，使學(xué)生不僅完成了制作任務(wù)，也加深了對(duì)動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律的理解，當(dāng)然，更為重要的是發(fā)展了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)從事創(chuàng)造性活動(dòng)的能力，發(fā)展了學(xué)生心智。

在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅發(fā)現(xiàn)氣球充氣后與地面接觸產(chǎn)生摩擦，或者與輪子接觸后產(chǎn)生摩擦，都不能產(chǎn)生理想的反沖，而且提出了避免上述摩擦的方法，建立起成功反沖的認(rèn)識(shí)，形成關(guān)于反沖的意義建構(gòu)，較好地完成了知識(shí)的內(nèi)化。

學(xué)生在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)出來(lái)的超乎尋常的表現(xiàn)給筆者帶來(lái)了驚喜和快樂(lè)，筆者發(fā)現(xiàn)，調(diào)整教學(xué)策略之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能被激活，他們就會(huì)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。同時(shí)，也讓筆者真正做到了“以人為本，以生為本”，讓學(xué)生掌控自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)跨空間、跨時(shí)間的學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中發(fā)展認(rèn)知，在合作探究、成果展示中拓展綜合能力，發(fā)展核心素養(yǎng)，成為高中物理課堂一道亮麗的風(fēng)景線。

總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂在教育理念、教學(xué)結(jié)構(gòu)及師生角色方面打破了常規(guī)，真正做到因材施教，以人為本，以生為本，有利于促進(jìn)學(xué)生物理思維發(fā)展和知識(shí)體系建構(gòu)，有利于提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。翻轉(zhuǎn)課堂既為師生提供了教與學(xué)的新模式，也向?qū)嵤┱咛岢隽藝?yán)峻的挑戰(zhàn)，廣大教師應(yīng)努力更新教育教學(xué)理念，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，不斷提高業(yè)務(wù)素養(yǎng)，善于做學(xué)生學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者、組織者、指導(dǎo)者、幫助者、促進(jìn)者和欣賞者。