基于翻轉(zhuǎn)課堂的極簡(jiǎn)教育技術(shù)輔助物理教學(xué)研究①
——以“機(jī)械振動(dòng)”教學(xué)為例

徐錢欣 丁益民 謝 琴

(1. 湖北大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062；2. 湖北省武漢市實(shí)驗(yàn)學(xué)校，湖北 武漢 430014)

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和“雙減政策”的出臺(tái)，傳統(tǒng)線性的、單一的、碎片化的課堂教學(xué)已不能適應(yīng)當(dāng)下形勢(shì)需求。在新的教育形勢(shì)下，遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，尊重學(xué)生的個(gè)性化需求，聚焦學(xué)生的核心素養(yǎng)，從多元視角來設(shè)計(jì)課程教學(xué)，提高學(xué)生的創(chuàng)造力，是課堂轉(zhuǎn)型、重構(gòu)課程的主要目標(biāo)。翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)不再是單純地將“課上”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n下”，也不是將傳統(tǒng)的教學(xué)流程進(jìn)行盲目的信息化，而是要結(jié)合教師日常教學(xué)和學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)，使用方便、實(shí)用、易學(xué)、易用、能夠有效提高學(xué)習(xí)效率的極簡(jiǎn)教育技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合。目前多數(shù)研究都是針對(duì)“雙減政策”進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，對(duì)于極簡(jiǎn)教育技術(shù)支持下的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂的研究較少。筆者基于“翻轉(zhuǎn)課堂”構(gòu)建極簡(jiǎn)教育技術(shù)環(huán)境，以“機(jī)械振動(dòng)”教學(xué)為例，從課前、課中到課后，通過整合多種教學(xué)資源，形成完整的教學(xué)閉環(huán)，為提高學(xué)科育人水平、切實(shí)落實(shí)減負(fù)增效提供方案。

隨著物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，高中物理課堂教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)，如何革新教學(xué)方式、更好地落實(shí)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)是當(dāng)前物理教學(xué)亟待解決的問題?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出：物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的物理教學(xué)的最終目的不再是對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)現(xiàn)和機(jī)械的記憶，而是需要學(xué)生將知識(shí)內(nèi)化，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的理解和應(yīng)用等。

物理教學(xué)方式需要不斷創(chuàng)新，但是由于教學(xué)水平、實(shí)驗(yàn)室條件等的限制，目前高中物理教學(xué)存在諸多問題。與初中物理相比，高中物理具有一定的難度，具有嚴(yán)密性和系統(tǒng)性的特點(diǎn)。許多教師只根據(jù)課本向?qū)W生講解知識(shí)，忽略了學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣下降。在傳統(tǒng)物理課堂上教師多采用多媒體進(jìn)行演示，但PPT課件大多用于展示圖片、概念和習(xí)題，并未有效發(fā)揮其功能，缺乏創(chuàng)新，沒有充分發(fā)揮信息化教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)。

2 “翻轉(zhuǎn)課堂”“極簡(jiǎn)教育技術(shù)”簡(jiǎn)介

“翻轉(zhuǎn)課堂”與傳統(tǒng)教學(xué)相比，具有突破傳統(tǒng)課堂局限、重構(gòu)教學(xué)結(jié)構(gòu)、體現(xiàn)教學(xué)新理念的優(yōu)勢(shì)。廈門大學(xué)郭建鵬教授認(rèn)為：“翻轉(zhuǎn)課堂”是一種手段，它有效增加了學(xué)生與老師的交流時(shí)間，改變了師生的交流方式；“翻轉(zhuǎn)課堂”與傳統(tǒng)教學(xué)相比，更具個(gè)性化，在該模式下學(xué)生必須對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性?！胺D(zhuǎn)課堂”借助信息技術(shù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，有利于顯化難點(diǎn)、疑點(diǎn)，促進(jìn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)。

隨著《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》以及《智慧校園總體框架》的全面推進(jìn)，中學(xué)課堂的教學(xué)環(huán)境發(fā)生了深刻的變革，也進(jìn)一步加速了教育技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合，許多信息化和智能化軟件極大地豐富了課程資源，而如何高效地在課堂中有效運(yùn)用這些信息技術(shù)、提升教學(xué)效率和課程質(zhì)量是教育工作者一直關(guān)注的問題。上海師范大學(xué)黎加厚教授認(rèn)為：“極簡(jiǎn)教育技術(shù)”是在學(xué)校教學(xué)工作中，倡導(dǎo)師生使用方便、實(shí)用、易學(xué)、易用、能夠有效提高工作學(xué)習(xí)效率的技術(shù)。他概括了極簡(jiǎn)教育技術(shù)的特點(diǎn)：(1) 操作簡(jiǎn)便。易學(xué)、易用、方便、省時(shí)。(2) 解決問題。實(shí)用、有效，能夠解決工作中的實(shí)際問題。(3) 提高效率。減輕工作強(qiáng)度，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

3 極簡(jiǎn)教育技術(shù)輔助高中物理翻轉(zhuǎn)課堂的案例

“機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波”是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械振動(dòng)，但對(duì)學(xué)生而言則是一種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。課程標(biāo)準(zhǔn)要求：“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征。能用公式和圖像描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)?！痹趯?shí)際教學(xué)中，教師通常采用播放視頻等方式，直接給學(xué)生“灌輸”簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)知識(shí)，形成傳統(tǒng)課堂“人灌”+“機(jī)灌”的混合灌輸模式，忽視了學(xué)生對(duì)物理概念和物理模型的理解。筆者通過整合多種極簡(jiǎn)教育技術(shù)，基于翻轉(zhuǎn)課堂模式，從課前、課中到課后，線下、線上多場(chǎng)景銜接，促進(jìn)教學(xué)的最優(yōu)化。

3.1 課前教學(xué)

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)能力培養(yǎng)極簡(jiǎn)教育技術(shù)1. 創(chuàng)建班級(jí)QQ群,傳送學(xué)習(xí)資料。2. 設(shè)置“問卷星”調(diào)查問卷,收集學(xué)情。3. 利用NOBOOK課件創(chuàng)作管理系統(tǒng),錄制微課和微視頻,與其他教師協(xié)同備課。1. 下載學(xué)習(xí)資料,提前預(yù)習(xí)。2. 填寫調(diào)查問卷,反饋預(yù)習(xí)結(jié)果。3. 觀看微課和微視頻,完成課前作業(yè)。培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)問題能力,初步形成物理觀念。QQ群、“問卷星”、NOBOOK課件創(chuàng)作管理系統(tǒng)、“快剪輯”微課制作。

3.2 課中教學(xué)

3.2.1 新課引入，情境創(chuàng)設(shè)

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)能力培養(yǎng)極簡(jiǎn)教育技術(shù)展示短視頻和生活中的圖片:鐘擺來回?cái)[動(dòng)、水中浮標(biāo)上下浮動(dòng)、擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)下物體的顫動(dòng)、樹梢在微風(fēng)中的搖擺等。思考問題:在生活中我們會(huì)觀察到很多類似的運(yùn)動(dòng),這些運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)是什么呢?認(rèn)真觀察,積極思考,從生活中發(fā)現(xiàn)物理問題。多媒體PPT、短視頻。

3.2.2 新知講解，動(dòng)態(tài)探究

教師運(yùn)用NOBOOK軟件，創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，繪制彈簧振子的振動(dòng)圖像(圖1)，學(xué)生仔細(xì)觀察，提出問題和猜想。

圖1

采用師生交互演示的方式，分別研究豎直彈簧振子和水平彈簧振子在理想條件下的振動(dòng)(圖2、圖3)。借助直觀圖形展示抽象的物理過程，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，有效解決教學(xué)難點(diǎn)，提高課堂效率。

圖2

圖3

通過對(duì)彈簧振子運(yùn)動(dòng)過程的觀察和受力分析，從力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系角度認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征，進(jìn)一步深化對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。通過分析彈簧振子在不同位置的速度大小、加速度大小和方向，幫助學(xué)生深化對(duì)位移、速度、加速度等重要物理概念的認(rèn)識(shí)，形成有關(guān)機(jī)械振動(dòng)的物理觀念。進(jìn)一步通過虛擬演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“共振擺”和“受迫振動(dòng)”(圖4)。通過查閱資料，了解共振在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

圖4

3.3 課后學(xué)習(xí)

4 結(jié)語

極簡(jiǎn)教育技術(shù)通過動(dòng)態(tài)圖形和虛擬實(shí)驗(yàn)展示抽象的物理過程，可以輔助翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。