高中物理線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探究

馮惠琳 任新成

摘? 要：2020年初的新型冠狀病毒肺炎疫情導(dǎo)致全國(guó)各地中小學(xué)無(wú)法如期開學(xué)，教育部發(fā)出“停課不停教，停課不停學(xué)”的號(hào)召，各大中小學(xué)校廣泛開展了線上直播授課。筆者分析了高中物理線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的區(qū)別和特點(diǎn)，以蘇科版高中物理必修一《自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》為例開展線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，分析了線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出了若干建議。

關(guān)鍵詞：高中物理;線上直播教學(xué);翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）8-0070-4

2020年初，為防控疫情，民眾居家隔離，企業(yè)工廠停工，學(xué)校停學(xué)，疫情對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和教育都造成一定損失。經(jīng)過(guò)多方努力，目前我國(guó)疫情得到控制，人民生產(chǎn)生活恢復(fù)正常秩序，但學(xué)校作為疫情防控的重要場(chǎng)所，仍將長(zhǎng)期處于常態(tài)化防控階段。

疫情期間，在教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的號(hào)召下，各大中小學(xué)都開展了線上授課，但多數(shù)教師只是簡(jiǎn)單地將線下課堂教學(xué)模式照搬到線上，并未花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間和精力探索線上教學(xué)。相比傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上線下混合式教學(xué)，線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)要求學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)教育資源，能充分培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐和解決問(wèn)題等能力。此外，課堂和教師的功能也發(fā)生了變化。課堂是學(xué)生提升思維、答疑解惑的地方;教師的職責(zé)則變?yōu)閹椭鷮W(xué)生理解問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并運(yùn)用知識(shí)。

1? ? 疫情期間線上直播教學(xué)的特點(diǎn)

由于部分教師直接照搬線下教學(xué)模式，所以疫情期間線上直播教學(xué)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

1.1? ? 學(xué)生注意力難以集中

線下課堂教學(xué)采用班級(jí)授課制，一個(gè)班的學(xué)

生集中在一個(gè)教室學(xué)習(xí)，以教師為主導(dǎo)傳授知

識(shí)。教師和學(xué)生彼此相互熟悉，也便于開展課堂內(nèi)容討論。但是線上授課時(shí)，學(xué)生大都在家學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)環(huán)境復(fù)雜，學(xué)生容易受外界干擾而轉(zhuǎn)移注意力。

1.2? ? 互動(dòng)性低

線下授課時(shí)，教師會(huì)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和課堂氛圍隨機(jī)提問(wèn)，吸引學(xué)生的注意力;學(xué)生之間可以面對(duì)面地互相交流，如圖1所示。而由于網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境限制，大多數(shù)線上直播教學(xué)都是垂直授課形式，師生互動(dòng)較少，基本無(wú)生生互動(dòng)，如圖2所示。

2? ? 線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

在線教學(xué)有同步、異步和混合式等不同形式，并不需要同步直播所有教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。即使以同步方式開展在線教學(xué)，也不建議教師在整個(gè)直播環(huán)節(jié)單純講授知識(shí)，否則在線教學(xué)只是簡(jiǎn)單照搬線下“滿堂灌”的教學(xué)模式。因此，我們有必要重構(gòu)在線教學(xué)模式，讓教師遠(yuǎn)程的“教”能夠有效觸發(fā)學(xué)生“學(xué)”的行為。線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)就是一種有效的線上教學(xué)模式，具有如下優(yōu)勢(shì)：

2.1? ? 教學(xué)視頻短小精悍

研究表明，中小學(xué)生線上學(xué)習(xí)思想高度集中的平均時(shí)間為開課第2～8分鐘。在短短6分鐘內(nèi)，教師很難通過(guò)語(yǔ)言和教學(xué)素材傳授線下45分鐘課堂教學(xué)的知識(shí)量。但如果采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，教師提前將知識(shí)點(diǎn)錄制成若干個(gè)短小精悍的小視頻，學(xué)生課前先觀看視頻，上課時(shí)教師利用學(xué)生思想較集中的6分鐘進(jìn)行強(qiáng)化，然后再進(jìn)行學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)演示等教學(xué)環(huán)節(jié)，則可以高效利用學(xué)生注意力高度集中的時(shí)間段。

2.2? ? 學(xué)習(xí)過(guò)程可重復(fù)

學(xué)生在學(xué)習(xí)教學(xué)小視頻時(shí)，比較難的知識(shí)點(diǎn)可以多次重復(fù)學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生則可以利用互聯(lián)網(wǎng)查詢拓展資料。這樣的教學(xué)過(guò)程既能保證“差生吃飽”，也能促進(jìn)“優(yōu)生吃好”，達(dá)到因材施教的目的。此外，線上授課過(guò)程可錄屏保存，課程結(jié)束后學(xué)生可以再次播放視頻，自主復(fù)習(xí)，有利于養(yǎng)成學(xué)生總結(jié)反思的好習(xí)慣。

2.3? ? 課堂內(nèi)容延伸性較強(qiáng)

教師在錄制翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)視頻時(shí)，可以在視頻最后設(shè)置幾個(gè)開放性問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生自主解決問(wèn)題，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行異步互動(dòng)思考，讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)在總結(jié)環(huán)節(jié)進(jìn)行反思，而不局限于某些較活躍的學(xué)生[2]。

3? ? 線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組織與設(shè)計(jì)

由于中學(xué)生普遍缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情和能動(dòng)性，在缺乏課堂氛圍和教師監(jiān)督下，往往存在“直播在講，人不在聽(tīng)”的情況[3]。因此，如何確保45分鐘在線教學(xué)的生動(dòng)性與互動(dòng)性，設(shè)計(jì)好課前、課中和課后的組織關(guān)系成為在線翻轉(zhuǎn)課堂成敗的關(guān)鍵。接下來(lái)，筆者將以蘇科版高中物理必修一第二章第二節(jié)的《自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》為例，展示如何進(jìn)行線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

這節(jié)內(nèi)容與實(shí)際生活聯(lián)系較強(qiáng)，是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一種特例，課本安排在運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)章節(jié)后面。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，難點(diǎn)是讓學(xué)生理解速度-時(shí)間圖像中速度曲線與時(shí)間軸所圍成的圖形面積等于位移，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出位移與時(shí)間的關(guān)系。在教學(xué)內(nèi)容安排上，可以先將教學(xué)重難點(diǎn)錄制成微課讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)，開放微課的同時(shí)發(fā)放任務(wù)單，讓學(xué)生利用生活物品進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。

3.1? ? 教學(xué)資源準(zhǔn)備

線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)準(zhǔn)備階段需要教師選擇適宜的授課教材和教輔資料，收集整合線上優(yōu)質(zhì)資源，并對(duì)資源進(jìn)行再加工。傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂多為線上線下相結(jié)合，疫情期間完全采用線上形式，故教師需在課前自行錄制教學(xué)使用的微課。其次，教師要綜合調(diào)研各個(gè)線上教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最佳線上教學(xué)平臺(tái)，并精通平臺(tái)的各項(xiàng)直播與互動(dòng)功能，確保教學(xué)過(guò)程高效有序地進(jìn)行。本次課筆者選擇“雨課堂”為授課平臺(tái)，該平臺(tái)可將微課和任務(wù)單嵌入課件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生播放情況，還可以設(shè)置小結(jié)測(cè)試題，方便教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

3.2? ? 課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)

根據(jù)教學(xué)安排，教師提前在“雨課堂”發(fā)布學(xué)習(xí)視頻并布置學(xué)習(xí)任務(wù)，并同時(shí)在“發(fā)布試卷”板塊發(fā)布檢測(cè)學(xué)習(xí)效果的小結(jié)測(cè)試題（圖3）。學(xué)習(xí)任務(wù)包括如下內(nèi)容：

（1）知道影響物體下落快慢的因素;

（2）理解自由落體運(yùn)動(dòng)的概念;

（3）動(dòng)手制作研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置;

（4）自測(cè)自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度并總結(jié)規(guī)律;

（5）嘗試計(jì)算自由落體運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系。

在學(xué)習(xí)視頻中教師將指導(dǎo)學(xué)生利用家中常用工具制作簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)裝置。利用手機(jī)支架固定手機(jī)，設(shè)置手機(jī)攝像頭為慢動(dòng)作模式，并設(shè)置慢動(dòng)作拍攝幀頻率。以iPhone 11手機(jī)為例，操作步驟為“設(shè)置—相機(jī)—錄制慢動(dòng)作視頻—選擇‘1080P HD 240 fps”，意思是以每秒鐘240幀拍攝像素為1080的高清畫面。然后，在白墻上豎直貼上一個(gè)較長(zhǎng)的標(biāo)有黑色刻度的透明直尺（零刻度位置在最上方）。用夾子夾住一顆金屬小球，使小球中心與零刻度線齊平，將夾子懸掛于直尺旁。打開攝像按鈕的同時(shí)松開夾子拍攝小球自由下落的視頻。在電腦上使用暴風(fēng)影音播放該視頻，按住“Ctrl+→”或“Ctrl+←”可逐幀播放下一幀或上一幀畫面。為方便處理數(shù)據(jù)，每十幀畫面統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，則相鄰兩組數(shù)據(jù)間隔時(shí)間為1/24 s。

3.3? ? 學(xué)生自主學(xué)習(xí)

學(xué)生根據(jù)任務(wù)清單，利用視頻課先學(xué)習(xí)制作探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，然后完成實(shí)驗(yàn)，最后收集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出速度-時(shí)間（v-t）關(guān)系圖。學(xué)生在復(fù)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系后，可嘗試探究自由落體運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系（提示：劉徽的“割圓術(shù)”）。完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生需完成小結(jié)測(cè)試，檢測(cè)自學(xué)學(xué)習(xí)效果（若測(cè)試結(jié)果低于八十分則需要重新學(xué)習(xí)），最后整理出問(wèn)題清單。

3.4? ? 線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的開展

教師在學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生開展線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。在課堂中設(shè)置問(wèn)答、探究、演示、釋疑、綜合運(yùn)用和知識(shí)升華環(huán)節(jié)。教師在線上教學(xué)環(huán)節(jié)要注意精講，不要簡(jiǎn)單重復(fù)教學(xué)視頻中已經(jīng)講清楚的內(nèi)容。

（1）利用課堂討論簡(jiǎn)答環(huán)節(jié)檢測(cè)學(xué)生自學(xué)效果，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)總結(jié)教學(xué)視頻所學(xué)的知識(shí)，形成長(zhǎng)期記憶。設(shè)置以下討論問(wèn)題：

①忽略空氣阻力，羽毛和鐵片同時(shí)從同一高度自由落下，誰(shuí)先落地？

②忽略空氣阻力，一個(gè)重的物體和一個(gè)輕的物體同時(shí)從同一高度自由落下，誰(shuí)先落地？

③利用牛頓管演示實(shí)驗(yàn)，深化自由落體運(yùn)動(dòng)的定義。

（2）引導(dǎo)學(xué)生探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。教學(xué)環(huán)節(jié)如下：

①讓學(xué)生回憶自制實(shí)驗(yàn)裝置流程，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

②小球在下落過(guò)程中速度如何變化？

③讓學(xué)生畫出v-t圖，并估算小球自由下落加速度的大小。

教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)物體v-t圖（圖4）中矩形陰影面積就是t時(shí)刻物體的位移，位移與時(shí)間關(guān)系為s=vt。自由落體運(yùn)動(dòng)物體的v-t圖是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線（圖5），以此類推，該傾斜直線下方三角形陰影面積即為t時(shí)刻物體的位移，即h=■vtt。

（3）讓學(xué)生觀看圖6所示的小球自由落體運(yùn)動(dòng)視頻合成圖（相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔時(shí)間為1/24 s），要求學(xué)生畫圖并計(jì)算自由下落小球的加速度。

方法： 取圖6中相鄰3個(gè)小球?yàn)橐唤M研究對(duì)象，取中間小球與上下相鄰小球間隔內(nèi)的平均運(yùn)動(dòng)速度的平均值為中間小球在該位置的瞬時(shí)速度，則可以得到圖6中不同位置處小球的近似瞬時(shí)速度，如表1所示。根據(jù)表格里的數(shù)據(jù)作出v-t圖，如圖7所示。

根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)速度公式vt=v0+at，以小球在位置4的速度為vt，以小球在位置3的速度為v0，則：1.644 m/s=1.236 m/s+a·1/24 s，求得小球自由下落加速度a=9.792 m/s2

（4）課程總結(jié)：

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，以彈幕形式發(fā)言。教師要鼓勵(lì)有疑問(wèn)的學(xué)生積極提出問(wèn)題，全班學(xué)生一起思考解決問(wèn)題，既深化知識(shí)又促進(jìn)學(xué)生交流。

4? ? 線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)注意的問(wèn)題

線上翻轉(zhuǎn)課堂交流活動(dòng)環(huán)節(jié)以解決問(wèn)題為主，我國(guó)學(xué)生普遍不愛(ài)預(yù)習(xí)、不愛(ài)提問(wèn)，教師很難立刻從課堂主導(dǎo)教學(xué)變?yōu)橐龑?dǎo)教學(xué)。線上授課為師生提供了時(shí)間和空間便利的同時(shí)，也拉遠(yuǎn)了師生和生生之間的距離，因此需要教師刻意營(yíng)造線上教育的課堂氛圍感。此外，線上授課也需要學(xué)生家長(zhǎng)線下的協(xié)助和配合，在學(xué)生學(xué)習(xí)期間盡量減少家庭環(huán)境對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。在能力和條件許可的情況下，帶領(lǐng)孩子利用家中資源制作適合該節(jié)課知識(shí)的實(shí)驗(yàn)器材并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

考慮到教師個(gè)人能力、時(shí)間和精力，制作翻轉(zhuǎn)課堂所需教學(xué)資源和資金等多方面的限制，建議學(xué)校以教研室為單位，組織教師系統(tǒng)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、微課視頻錄制及剪輯等技能，合作建立物理學(xué)科線上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)資源共享庫(kù)。

5? ? 結(jié)? 語(yǔ)

雖然此次疫情期間開展線上翻轉(zhuǎn)教學(xué)過(guò)程中各種問(wèn)題層出不窮，但希望能總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，充分利用線上翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)，為中學(xué)物理課堂教學(xué)增添活力?；貧w線下課堂授課之后，教師也應(yīng)轉(zhuǎn)變?cè)薪逃虒W(xué)觀念，在教學(xué)中以學(xué)生為中心[4]，在疫情防控期間逐步嘗試，并在一定范圍內(nèi)推廣線上翻轉(zhuǎn)課堂這種自主高效的教學(xué)模式。建議教師充分利用各種網(wǎng)絡(luò)資源，將原來(lái)學(xué)生在課前需完成的前置作業(yè)以線上翻轉(zhuǎn)課堂形式通過(guò)探究、討論、合作和交流等方式完成，使教師從“師本教育”中的“傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”和“協(xié)助者”[5]，而這與國(guó)家實(shí)施的新課程理念完全吻合。

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