李美霖 高永偉

摘 ? 要：針對傳統(tǒng)物理教學中學生參與度低、教學針對性弱等問題，開發(fā)基于BOPPPS理念的高中物理翻轉課堂設計，以靈活創(chuàng)新的教學手段和妥善高效的時間安排引導學生進行參與式學習，提高課堂教學效果，并為高中物理教師提供模式借鑒。

關鍵詞：BOPPPS；翻轉課堂；參與式學習；高效課堂

以教師為主導的傳統(tǒng)課堂教學是中學物理課堂教學中最常見的活動，它在教學的效率性和對學生的約束性上具有獨特優(yōu)勢。然而，新課改倡導的“對話、自主、探究、協(xié)作”等理念與當下社會對“具備自主學習能力的人才”的需求使傳統(tǒng)教學面臨巨大挑戰(zhàn)[ 1 ]。為適應教育發(fā)展的新階段，“一刀切”的教學方式和參與度低的課堂狀態(tài)都亟待改進。

《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所趨。翻轉課堂作為典型的信息化教學范式，一方面有利于為學生提供個性化學習環(huán)境，加強師生間互動交流[ 2 ]。另一方面，從物理學科具備實驗科學的特性出發(fā)，翻轉課堂可通過重組課堂內(nèi)外教學時間、緩解有限課時內(nèi)的教學壓力，來為學生提供更多探究實踐機會，這對構建高效率的生本化課堂具有重要意義。

鑒于一些學生自律性不足，未能合理安排時間來完成課前學習內(nèi)容[ 3 ]，擬在翻轉課堂模式的基礎上融入BOPPPS理念。BOPPPS教學模式將課堂教學分為導言（Bridge-in）、目標（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory learning）、后測（Post assessment）和總結（Summary） 6個模塊[ 4 ]。該模式中的前測環(huán)節(jié)既可對課前學習產(chǎn)生監(jiān)控和激勵作用，又能夠幫助教師分析學生的“經(jīng)驗起點”，從而有的放矢地開展教學。這兩種模式均強調(diào)學生的主體地位和課堂深度參與。鑒于二者的相似性與互補性，本研究擬將兩種教學模式進行組合與重構，以“探究產(chǎn)生感應電流的條件”一節(jié)為例提供教學策略。

1 ?理論可行性分析

1.1 ?學習金字塔理論

Edgar用數(shù)字形式形象地表明了不同學習方式與學習效果之間的關系[ 5 ]。例如聽講、閱讀、視聽和演示等傳統(tǒng)學習方式均屬于被動接受，所學內(nèi)容的平均留存率在30%以下。而討論、實踐和教授他人等活動需要學生主動參與，屬于主動學習，學習內(nèi)容留存率可達50%～90%，如圖1所示。

翻轉課堂與BOPPPS模式存在相呼應的切合點，提倡學生的積極參與和師生的良好互動。二者結合涵蓋了包括視聽、演示、討論、實踐以及團隊合作等多種學習方式，對于改善學生注意力低下，促進課堂教學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)律進一步發(fā)現(xiàn)學生在課堂教學中間20 min注意力低下的普遍現(xiàn)象[ 6 ]。翻轉課堂模式將基礎知識的學習放在課前，BOPPPS模式將課堂劃分成六個環(huán)節(jié)，在學生注意力渙散的時間段內(nèi)引入?yún)⑴c式學習，兩者結合以保證學生在學習時的專注力。

2 ?翻轉課堂與BOPPPS模式重組

為使課堂時間得以最大程度利用，重構翻轉課堂與BOPPPS模式，得到P1S—BOP1IPP2S教學模型，如圖2所示。

課前包括前測和自學兩部分，利用前測將自學轉變?yōu)槿蝿諏驅W習形式以提高自學的約束力，學生將有更多的時間進行課上的深度參與和主動探究。

課中包括引入、目標、前測檢驗、參與式學習、后測和總結6個環(huán)節(jié)。重組模式在原模式的基礎上加入前測檢驗環(huán)節(jié)。教師可通過該環(huán)節(jié)了解學生的已有經(jīng)驗儲備以調(diào)整教學內(nèi)容和方式。

課后依據(jù)課中的后測結果，若教學效果理想，引導學生完成高階目標，將理論轉化為實踐。若教學效果欠佳，通過生生互助或個別指導進行查缺補漏。

重構后的模型將課堂45 min劃分成三個部分，第一部分為課前準備階段，包括各5 min的引入、目標領航和前測檢驗三個模塊，第二部分為15 min的參與式學習階段，第三部分為驗收階段，包括10 min后測和5 min總結，共6個模塊，每個模塊都低于15 min以保證學生的專注力，使每節(jié)課分段但不零散。

3 ?基于P1S—BOP1IPP2S模型的教學實踐

3.1 ?教材與學情分析

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

學生在初中已接觸過電磁感應現(xiàn)象，了解了磁能生電，但對于產(chǎn)生感應電流的條件和本質(zhì)了解較少。在此階段，雖然學生已初步具備因果推理思維，但在沒有一定基礎知識作為支撐的情況下，完全獨立自主設計實驗進行探究，對于學生來說較為困難。因此，在完成微課自學后，再以自主探究的方式對磁生電的規(guī)律進行歸納和驗證會更接近當前學生能夠達到的水平。

本節(jié)以法拉第經(jīng)過多年不懈探究的史實作為德育切入點，培養(yǎng)科學責任與探究精神。

3.2 ?教學過程

課前（P1S）

（1）前測（Pre-assessment）見表1

此環(huán)節(jié)通過拋出層層遞進的問題喚起學生認知結構中的已有經(jīng)驗，為新舊知識間的過渡做準備。相較于單次前測，雙測能起到錯題本的作用，幫助學生了解已經(jīng)學過的知識中是否存在漏洞，而不是在自學后不加思考地直接將答案照搬到前測問題中。同時又能幫助教師了解學生自學前的迷思概念，并通過前后對比來檢驗課前自學效果。

（2）自學（Self-studying）

學生在課前通過視頻、PPT、導學案等教學資源進行自主學習，探究感應電流產(chǎn)生條件的過程、歸納結論和建構空間模型是本節(jié)課的難點，在設計微課時要重點體現(xiàn)。

課中（BOP1IPP2S）

（1）導言（Bridge-in）

自制教具，長導線繞成線圈連接小燈泡構成閉合回路，打開電磁爐開關，手持回路向下接近電磁爐，發(fā)現(xiàn)燈泡變亮。（見圖3）引導學生思考沒有電源，導體回路中的電流是怎樣產(chǎn)生的？

（2）目標（Objective-outcome）

a.知道感應電流的產(chǎn)生條件，能結合具體實例對磁通量的變化進行定性和定量判斷。

b.能設計探究方案，掌握小組合作、分析歸納的科學研究方法。

c.體會科學探究過程，感受科學探索道路上嚴謹認真的態(tài)度。

d.利用所學內(nèi)容開展個性化設計。

e. 查閱資料，解釋生活中與所學內(nèi)容相關的應用和現(xiàn)象。

（3）前測檢驗（Pre-assessment inspect）

學生按照“同質(zhì)分層、異質(zhì)分組”原則劃分小組，就前測和自學過程中存在的的問題進行組內(nèi)探討、互相答疑。教師利用前測表分析學生迷思概念的成因，并收集集中存在的問題和個別性問題（如根據(jù)電磁感應現(xiàn)象，學生可能誤以為產(chǎn)生感應電流的原因是導體切割磁感線）為后續(xù)教學做準備。

（4）參與式學習（Participatory learning）

通過課前學習，學生已經(jīng)了解到產(chǎn)生感應電流的條件為磁通量的變化。本環(huán)節(jié)將在教師的引導下由學生自主設計實驗對結論進行檢驗驗證。每組提供電磁感應演示器、電源、軟硬線圈各一支和靈敏電流表一個。

【教師引導】

問題1：回憶上一節(jié)對磁通量的學習，磁通量φ可以通過怎樣的方式被改變？

問題2：電磁演示器接通電源即可在邊界內(nèi)產(chǎn)生勻強磁場，當接通、斷開電源或調(diào)節(jié)電壓大小旋鈕時，哪些物理量會發(fā)生改變？

問題3：軟硬線圈的不同之處在哪里，能通過軟硬線圈改變什么？

問題4：自制表格，歸納信息，注意觀察未產(chǎn)生感應電流的情況。

【學生活動】

學生利用軟硬線圈和電源設計不同實驗方案，改變磁通量，觀察電流設計是否有感應電流產(chǎn)生，結果如表2所示。

【教師引導】

問題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)生感應電流？

問題6：我們已經(jīng)驗證了B變S不變→φ變、B不變S變→φ變均能產(chǎn)生感應電流，以上操作均通過改變B與S來改變φ，如何證明產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)只在于φ的變化，而不在于B與S變化本身？

【學生活動】表2中1-3的操作通過改變磁感線垂直穿過的面積S來改變φ，4-5的操作通過改變磁感應強度B來改變φ，1-5均產(chǎn)生感應電流。6-7的操作線圈中B與S均未發(fā)生改變，未產(chǎn)生感應電流。若能證明B與S變化時，只要φ不變依然不能產(chǎn)生感應電流，即可得出產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)只在于φ的變化。

【教師引導】

問題7：磁通量是標量還是矢量？當同時有從兩側穿過某平面的磁感線時，如何計算這一平面的磁通量？

問題8：我們在學習電場和磁場時，曾將抽象的電場強度與磁感應強度具象化為電場線、磁感線來表示。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？

【學生活動】磁通量是標量，沒有方向，但有正負之分。若規(guī)定某方向穿過平面的磁通量為正，則反向穿過的為負，求穿過該平面的磁通量時要正負相抵。因此可以建立磁通量在數(shù)值上等于穿過某個閉合回路的磁感線的凈條數(shù)的模型。

【教師引導】

教師演示實驗見圖4，按照條形磁鐵磁感線走向制作模具，強磁鐵置于模具上方，收緊軟線圈，沿模具側壁運動，發(fā)現(xiàn)連接線圈的靈敏電流計幾乎不偏轉。

問題9：從位置1到位置2，B、S與φ分別怎樣變化？

問題10：你能得出怎樣的結論？

問題11：請試著解釋課前實驗中電磁爐上方的燈泡變亮原因？

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

前面實驗中，電磁爐能產(chǎn)生變化的磁場，穿過回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，燈泡變亮。

設計意圖：學生親身經(jīng)歷驗證過程，會對該部分內(nèi)容形成更加清晰、深刻的印象。同時，課堂教學不是對微課的簡單重復，而是要在教師的引導下完成更抽象，更難以理解的一部分內(nèi)容的學習。

學生通過自主分析、驗證得出的結論與探究過程中形成的因果推理、質(zhì)疑思維共同構成新的物理觀念，整節(jié)課通過構建閉環(huán)的四維目標促進學生核心素養(yǎng)的全方位提升。見圖5。

⑤后測（Post-assessment）

針對課前暴露的問題，設置測試題目，觀察學生在學習后思維是否向正確方向轉變，檢驗學習目標達成程度。

題目1：勻強磁場中靜置一個彈簧線圈，用手撐開線圈再放手讓其收縮，是否有感應電流產(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)生感應電流應該怎樣做？（見圖6）

⑥總結（Summary）

鞏固課堂內(nèi)容，將所學內(nèi)容制成思維導圖以便后續(xù)復習。完成自評、互評和教師評價，及時反饋后測情況與仍存在的疑問，完成“閉環(huán)學習”。

（3）課后

根據(jù)后測反饋彈性調(diào)整教學安排，若課堂教學卓有成效可完成高階目標。（動手設計制作簡易發(fā)電機等。）也可查閱資料對生活中的現(xiàn)象或原理進行解釋分享。（例如手機無線充電裝置）對高階目標的完成度評分，計入過程性評價。

4 ?結語

課堂教學方式的變革是邁向素質(zhì)教育的有益探索，將翻轉課堂與BOPPPS模式重構后的P1S—BOP1IPP2S模型在教學結構和師生角色方面均打破常規(guī)，顛覆傳統(tǒng)教學的思維慣性。如果說傳統(tǒng)課堂只有課下是學生自主完成的過程，那么這種新模式在課上、課下都是學生自主構建的過程。雖然該模型對教師的能力和素養(yǎng)要求更高，但只要充分準備設計得當，將既能夠促使學生主動進行思維構建，又能為教師提供了具有操作性和條理性的教學框架，為課堂教學開拓新思路。

參考文獻：

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