曾 斌

(廣東實驗中學 廣東 廣州 510375)

陳心璐

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

21世紀是屬于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”迅速發(fā)展的時代，大量的優(yōu)質教育資源和信息化學習環(huán)境為教育者和學生都提供了創(chuàng)新教學模式、改進學習方式的思路和機會.在此背景下，翻轉課堂這種新的教學模式通過微課、任務單等信息化手段進入師生視野，在對課堂之外與課堂之內的教學任務進行“翻轉”的同時，也實現(xiàn)了對教師角色的重新定位、對學生評價方式的有效變革，顛覆了傳統(tǒng)的課堂教學模式.近年來，各種耳目一新的教育理念，例如STEM教育、學習進階、核心概念等層出不窮，令教育者應接不暇.對于一線教師來說，如何將這些最新的理念與物理教學實踐相結合，并且能夠滲透核心素養(yǎng)理念，進而構建高效物理翻轉課堂，是本文進行探索實踐的出發(fā)點.

1 基于核心素養(yǎng)理念看翻轉課堂內涵

追溯歷史，2007年，美國科羅拉多州林地公園高中的兩名化學教師利用提前錄制的教學視頻為缺課的學生補課，給予學習中出現(xiàn)困難的學生幫助等，將翻轉課堂這種新型模式引入美國中小學教育中.他們的“無心之舉”取得了意想不到的效果，翻轉課堂逐漸在美國流行起來.2011年，薩爾曼·可汗登上TED(Technology,Entertainment,Design)舞臺，發(fā)表震撼人心的《用視頻重新創(chuàng)造教育》報告，“翻轉之風”迅速席卷全球，隨之而來的慕課、微視頻、智慧課堂等各種教學方式大放異彩[1].

2018年年初，國家頒布的《普通高中物理課程標準》中對物理學科核心素養(yǎng)進行了詳細闡述，核心素養(yǎng)象征一個新時代的開始.從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會以“品德”作為評價人的核心，到工業(yè)社會中弘揚個人的“能力”，再到如今的現(xiàn)代信息化社會，重視個人的“素養(yǎng)”.翻轉課堂在繼承了素質教育提倡的促進學生全面發(fā)展的理念基礎之上，重新設計教學視頻的呈現(xiàn)方式、構建課堂內外的學習環(huán)境等教學因素，進一步落實核心素養(yǎng)理念.

究竟該如何理解“翻轉”的意蘊呢？我國學者張金磊等提出的翻轉課堂教學模型可以借鑒，如圖1所示.

圖1 翻轉課堂結構圖

學習的過程通常包括對知識的傳授與內化兩個階段，將傳統(tǒng)的課堂模式：課前預習-課上講解-課后作業(yè)進行翻轉，實現(xiàn)以“目標-活動-評價”為線索的翻轉課堂模式：課前自學-課上指導、解答、強化，從知識授受、師生角色、課堂管理與評價等角度進行了顛覆性改變[2].尤其是課堂中教學方式上的改變，傳統(tǒng)課堂上教師是主導者，是整個課堂的“表演者”和“控制者”，翻轉課堂中講授法不再是唯一的教學方法，可以通過小組討論、問題探討與解決、教師單獨輔導等多種形式展開.但是，形式的“翻轉”不是判斷是否實現(xiàn)翻轉的標準，學生在傳統(tǒng)課堂中掌握知識、建構概念、應用規(guī)律以達到知識的內化過程被前置，通過翻轉課堂，利用課前學習就應該實現(xiàn)這一內化過程，在課堂上進行進一步深化、拓展.

核心素養(yǎng)時代背景下，每個人在面對眼下的風云變幻時或多或少會產(chǎn)生對未來的憂慮.筆者認為，核心素養(yǎng)的提出正體現(xiàn)出這種“前瞻性”的展望，學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成能夠適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品質和關鍵能力.落實到翻轉課堂中，教師需要提供優(yōu)質的教學資源,最大限度地激發(fā)學生的思維.學生一方面通過自學、自主交流的方式掌握基本知識、發(fā)現(xiàn)問題，另一方面，在課堂互動交流的過程中集思廣益，解決問題.對于教師而言，在新課程改革背景下，新高考選科制帶來的壓力下，更應該思考如何提升自身素養(yǎng)，上好一堂吸引學生、啟發(fā)學生的課.從技術促進教學變革的角度來看，選擇或者制作優(yōu)質的教學視頻、編排任務單，搭建好與學生的前期“溝通”成為翻轉課堂成功的關鍵點之一，因此，這就要求教師具備卓越的信息技術素養(yǎng)，以實現(xiàn)與物理教學的完美融合.

2 基于分層教學策略設計翻轉課堂

分層教學是對“因材施教”教學思想的繼承和具體體現(xiàn)，教師在了解學生的知識能力水平與心理素質基礎上，確定相應的教學層次，來實現(xiàn)后進生掌握，基礎生、中等生拓展拔高，優(yōu)等生深化升級.如果一節(jié)課僅停留在對教材內容的講解上，整個教學過程看似流暢，學生與教師的互動性強，表面看是掌握了知識，實則沒有激發(fā)學生深度思考的能力，使得一堂課乏味枯燥，不利于培養(yǎng)學生未來競爭力.筆者在講“勻變速直線運動位移與時間的圖像關系”公開課時，教師在學生掌握勻變速直線運動位移—時間圖像中的“點”“線”“斜率”意義基礎上，滲透代數(shù)思想，引導學生將初速度為零的勻變速直線運動的二次關系式變?yōu)橐淮侮P系式，把曲線圖像轉化為學生較為熟悉的直線圖像，并進一步滲透“化曲為直”的思想.幫助學生打破思維定勢，重構作圖思維：圖像坐標系的橫軸、縱軸的物理量可以是某一個或者某幾個物理量的組合形式.既注重基礎，又兼顧學生能力差異，在教學設計中體現(xiàn)梯度與分層理念.

眾所周知，班級授課制的缺陷之一在于無法滿足全體學生的需要，學生的個性差異被隱藏在班集體中.翻轉課堂的出現(xiàn)就很好地解決了這些問題，看似被延長的教學時間卻給予了學生充分發(fā)揮主觀能動性的機會，翻轉課堂給予了不同層次的學生無限的進步空間，學生通過在線學習教師提前錄制的視頻課程來自學知識和內容，可以通過多次暫停、倒帶、做筆記或者閱讀、查閱其他資料，實現(xiàn)基于自身特點的個性化學習.因此，微課作為搭建學生思維進階的載體，教學視頻的內容需要劃分不同的梯度，滿足不同層次水平的學生在自學過程中都能達到“最近發(fā)展區(qū)”.

3 翻轉課堂示例——電容器的電容

基于以上兩點的思考，筆者設計了一堂借助“翻轉課堂”的教學示例，以達到將這種新的教學方式與核心素養(yǎng)融合起來，更好地提高教學效率.

3.1 課題整體內容分析

3.1.1 教材地位與特點

本節(jié)內容選自人教版《物理·選修3-1》第一章第八節(jié)，電容器是電路中三大最常用的元件之一，在各種電子儀器中應用廣泛，通過對電容器的學習，能讓學生充分體會到物理與生活和生產(chǎn)的密切聯(lián)系.本節(jié)是學習了電場力的性質和能的性質之后的一個應用，是靜電場一章的教學重點和難點之一，也是學習電磁學的基礎，為后面學習LC振蕩電路做鋪墊，在教學中具有承上啟下的作用.

總結教材特點如下：

(1)注重滲透物理思想——比值定義法、類比法，幫助學生建立、理解物理概念.

(2)通過實驗探究的過程體會物理學研究方法，并且進一步理解物理概念.

(3)基于科學·技術·社會·環(huán)境(STSE)的關系，培養(yǎng)學生的“科學態(tài)度與責任”.

3.1.2 學生情況分析

學生已經(jīng)學習了靜電場的基本知識，知道電場強度、電勢差、電荷量等基本概念，也知道“比值定義法”“控制變量法”等重要的物理研究方法.但是從來沒有接觸過電容的相關知識.高中生的思維正處于具象思維向抽象思維過渡的階段，他們的思維比較活躍，好奇心強，但是由于年齡和心理限制，仍以感性認識為主.同時，高二學生已具有一定的實驗能力和分析能力，他們對觀摩和操作實驗感興趣，求知欲強.

3.1.3 教學目標與重難點

課程標準提出如下要求：觀察常見電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，能舉例說明電容器的應用.因此，本節(jié)課的教學重點是電容的概念、定義式、平行板電容器的電容公式；教學難點是電容概念的建立過程、理解并探究“影響平行板電容器電容大小的因素”實驗.

3.2 微課設計思路

筆者利用屏幕錄制軟件Camtasia Studio，通過錄屏加上錄音的方式制作微課視頻.視頻內容多樣化，既有從網(wǎng)絡搜集到的視頻資源，也有對知識點的相關講解，整體設計既要幫助學生掌握基礎知識，又要利用信息化技術資源與環(huán)境，滲透物理學史以及現(xiàn)代化應用，開闊學生眼界.我們利用下面6個視頻來進行翻轉課堂課前的設計.

視頻1：“強大的生物超級電容器——無電池心臟起搏器”，如圖2所示.作為引入，學生可以了解電容器在科技層面的新應用，視頻內容還包括各種電子產(chǎn)品電容板實物照片，同時展示不同規(guī)格的電容器實物，給學生直觀感受.

圖2 生物超級電容器

視頻2：“神奇的萊頓瓶”，如圖3所示.

圖3 神奇的萊頓瓶

播放“簡易發(fā)電水容器”的制作視頻片段，介紹如何利用一個玻璃瓶、錫箔紙、導線、鐵釘、兵乓球、氣球等使得玻璃瓶帶電，并用一端露出部分銅絲的導線檢驗玻璃瓶帶了電.將水容器和電容器類比，引導學生了解電容器儲存電荷的作用、認識電容器的結構.

視頻3：“電容器充電放電演示實驗”，如圖4所示，從視頻2過渡到電容器充電放電實驗，結合電路圖與實物圖進行講解，演示實驗前提醒學生思考以下問題：為何二極管只閃亮一下？這個過程中電容器的兩極板上哪些物理量會發(fā)生變化？如何描述？以表格的形式對比充電、放電過程中電容器兩極板所帶電荷量、極板間電壓、能量的變化，目的是復習前面靜電場的相關知識，也進一步加深對電容器充電、放電功能的認識，為引入電容的概念做準備.

圖4 電容器充電放電演示實驗

視頻4：播放視頻之前，設置問題串引導學生思考：

(1)充電后的電容器儲存了電能，該如何描述其儲存電荷的本領？

(2)該用哪些物理量描述？

(3)這些物理量能夠定量測量嗎？

(4)如果可以，如何測量？不可以的話，又有什么辦法？

表1 庫侖倍分法實驗數(shù)據(jù)表

引導學生分析數(shù)據(jù)規(guī)律，除了用表格記錄，還有沒有其他的辦法描述電容器所帶電荷量Q與電壓U的關系？進而構建Q-U圖像，引入“比值定義法”，介紹電容的概念、定義式、物理意義、單位.

“庫侖倍分法與電容”，如圖5所示.

圖5 庫侖倍分法與電容

視頻5：“影響平行板電容器電容大小的因素”實驗，如圖6所示.該實驗為探究實驗，首先提出問題引導學生進行猜想，提示學生，可以從電容器的結構來思考.歸納出影響因素后，演示探究實驗.視頻中先介紹實驗器材，其中關于靜電計的結構、功能，要注意和驗電器作對比.然后進行演示實驗，驗證猜想，最后得出電容決定式.此環(huán)節(jié)注意幾點：(1)滲透控制變量法思想，引導學生思考改變電容大小的因素有哪些.(2)關于電容決定式的推導，定性與定量分析相結合，解釋清楚ε的含義.(3)結合一道例題，讓學生對比充電后的電容器和一直接在電源兩端的電容器這兩種情況下，找出哪些物理量不變，哪些物理量又是變化的.

圖6 探究電容器極板正對面積S與電容C的關系

視頻6：“電容器的種類和兩個重要參數(shù)”.電容器的種類繁多，應用廣泛，可以用實物展示不同種類的電容器，如圖7所示.

圖7 不同種類的電容器

設置疑問激發(fā)學生思維：(1)電容器兩極板之間是絕緣介質，按理說電容器是不通電的，但是為什么有短暫的電流呢？(2)電容器兩極板之間電壓若達到擊穿電壓，那此時電容器在電路中會造成什么影響？短路還是斷路？

3.3 課堂教學方案

筆者在教學實踐中設計以下4個流程展開課堂教學.

(1)將學生分成4個討論組，討論交流視頻3,4,5,6的問題，每個小組選代表分別回答，無法做出理想解釋的問題待教師帶領大家共同解決.

(2)學生提出疑問點，可以讓已經(jīng)理解并能解釋疑問的學生先進行解答，再由教師補充.

(3)教師布置課堂實測，檢驗學生學習成果.

(4)歸納總結、提高應用.

4 案例實踐體會

翻轉課堂的理念和操作看似簡單，但在真正實踐中需要考慮很多因素.比如,課前自學如何保證“無師監(jiān)督”？若課堂教學秩序混亂，如何控制局面，既不流于形式，又能高效實現(xiàn)思維碰撞？制作微課看似簡單，但是對于不同能力水平的教師來說，微課質量參差不齊，反而因為技術問題導致低產(chǎn)低效等.

物理學科核心素養(yǎng)重視學生的“實驗探究”“科學態(tài)度與責任”能力.筆者在微課視頻中不斷滲透對學生核心素養(yǎng)的要求.例如，介紹新技術作為教學的出發(fā)點，在最開始就抓住學生眼球，激發(fā)學生好奇心與求知欲；展示自制 “發(fā)電水容器”的過程，揭開最原始的電容器即萊頓瓶的真身；得出電容概念與定義式時，從概念本質出發(fā)，引導學生思考如何測量“電荷量”，培養(yǎng)學生的探究意識；通過經(jīng)歷整個探究過程，理解“影響平行板電容器電容大小的因素”實驗，培養(yǎng)學生尊重事實、嚴謹細心的科學態(tài)度等.

筆者在實際教學中實施平行班、實驗班等不同層次的分班教學.不論是在哪個層次的班級，都存在“超前學習”的超級學生，對于這種能力突出的學生，翻轉課堂實則為他們提供了在課堂教學中表現(xiàn)自己的機會，可以承擔“教師”角色，發(fā)揮同伴互助效果，幫助其他學生解答疑難問題；對于基礎較差的學生，能夠減輕傳統(tǒng)課堂中由于成績等其他原因造成的“畏師感”，高高在上的教師形象被縮小在電腦屏幕中，甚至不用出現(xiàn)在屏幕中.從這個角度考慮，翻轉課堂能夠帶動后進生的教育教學，激發(fā)全體學生的學習熱情.

因此，在教學實踐中，筆者體會到，能否將傳統(tǒng)課堂高效“翻轉”，微課的優(yōu)良設計是關鍵因素之一.但是，翻轉課堂絕對不是僅僅利用幾段微課視頻就能夠超越傳統(tǒng)課堂，甚至是完全替代傳統(tǒng)課堂.筆者一直以來都在踐行“快樂物理教學法”，致力于營造輕松但又不失嚴謹?shù)恼n堂氛圍，將這一理念滲透在微課制作中，會起到令人意想不到的效果.

5 結束語

任何一種新的教學理念都有其創(chuàng)新之處，在核心素養(yǎng)理念下進行一些新的教學形式的探索，不失為破解當前教育困境的一種好的嘗試.