探究翻轉課堂在高中物理概念教學中的應用

汪青敏　馬照連

摘 要：設計了高中物理概念課翻轉課堂的教學模式;通過翻轉課堂在高中物理概念教學中的實踐，提高了學生學習的主動性，發展了學生的物理學科核心素養。

關鍵詞：翻轉課堂;高中物理教學;物理概念;物理學科核心素養

一、 引言

近年來，“翻轉課堂”受到了國內外教育者的關注。“翻轉課堂”是科技與互聯網發展下產生的一種教學模式，它將傳統教學中的知識傳遞和知識內化進行顛倒，課前學生通過學習材料（包括教師準備的視頻）完成知識的傳遞，課上通過教師的指導及合作交流完成知識的內化。

物理概念是物理學的基礎，是物理觀念的重要組成部分。對于高中階段的學生來說，物理概念課是物理教學中的關鍵環節，學生后續的學習都是建立在物理概念這個基礎之上的。傳統教學注重對物理概念的記憶，忽視學生自主構建物理概念的科學思維。將“翻轉課堂”引入到物理概念課的教學中，學生課前通過自主學習教師準備的課前學習資料掌握基本內容，課上在教師的引導下通過合作交流及教師對重難點的進一步講解，解決學生的疑難問題，使學生在記憶的基礎上進一步理解;這不僅可以引導學生自主思考，構建物理概念，還可以發展學生的物理觀念。

《普通高中物理課程標準》（2017年版）指出物理學科核心素養包含物理觀念、科學思維、科學探究及科學態度與責任，明確了發展高中生物理學科核心素養的必要性;在課程的基本理念中指出，注重體現物理學科本質，培養學生物理核心素養;引導學生自主學習，提倡教學方式多樣化。翻轉課堂突出了學生在學習中的主體地位，而將教師作為學習的指導者和輔助者，充分發揮了學生的自主學習能力，同時，與傳統教學相比較，翻轉課堂使得教學方式多樣化，正好符合課程標準基本理念的要求。

二、 物理概念課翻轉課堂教學模式設計

（一） 教師準備課前學習資料

教師通過對教材、教學目標以及學情的分析，進行第一次備課。首先，制作相關的教學微視頻，或在網上下載優秀的視頻資源，進行整理;然后，結合教輔資料，做出相應的學習任務單，同時制作出上課用的課件和教案，以及課前檢測題。

（二） 學生課前自主學習

由于學校學生大部分來自農村，沒有人手一個平板或電腦的條件，所以不能借助網絡進行翻轉課堂的課前學習，但是每個教室配置有多媒體，學校晚上有統一的晚自習，這為翻轉課堂的課前學習提供了技術支持。

在進行新課教學的前一天，教師將準備好的課前學習資料拷貝在教室多媒體電腦上，在晚自習上，學生可以在教室統一進行學習，學生通過自主思考，觀看教學視視頻，自主構建物理概念;對于疑難點或有疑問的知識點，除了進行小組合作交流外，同學們也可以請學習好的同學談談他的理解。在這個過程中，學生不僅可以完成相應的學習任務單，還培養了學生的團隊合作精神，另外，同學們相互之間還可以交流學習方法，特別是自主學習過程中應該注意的問題。這不僅培養了學生自主學習的能力，還為學生的終生學習打下基礎。最后，每個小組將自己的疑難問題記錄下來交給課代表，課代表在第二天早自習將其交給老師。

在這個過程中，教師也可以將物理概念形成的過程，物理學家的故事，時代背景，STS（science Technology and society）以微課的形式展示給學生。傳統教學中，由于時間緊、內容多，這些內容給學生展示的比較少，或留給學生自己閱讀，大多數學生課后不會自主閱讀，因此大部分學生對物理的感受是——除了邏輯緊密，就是抽象和枯燥;而將這些內容展示給學生，不僅可以拓寬學生的視野，增加物理的趣味性，還可以提高學生學習物理的興趣，加深學生對物理概念的理解;通過對物理學家背景及偉大貢獻的了解，激勵學生更加努力的學習科學文化知識;通過對STS的了解，使學生認識到物理知識在科學技術中的應用以及給我們的生活帶來的改變和影響，由此提高學生學習物理的積極性。

（三） 課堂學習

教師通過審查學生反饋的疑難點，對課件和教案做相應的修改，即進行二次備課。在課堂上，首先可以對自主學習的效果進行檢測，然后，教師將概念進行辨析，突出重點及多數學生的疑難點，答疑解惑，引導學生自主思考，幫助學生完成知識的內化與提升;也可以開展有針對性的探究活動，進行小組合作，然后抽小組展示，教師進行補充，完成知識的理解與深化;還可以將物理知識與生活經驗相聯系，引導學生思考，解決生活中的物理問題，激發學生的求知欲。

（四） 課后鞏固，反饋評價

學生在課后完成教師布置的作業及教輔資料中的相關習題，教師進行檢查。

另外，通過學生的反饋、其他同行的反饋與評價以及教學效果，不斷改進自己的教學策略，以學生為本，改進不足之處，逐漸完善教學過程，提高學生的學習效率，同時提高翻轉課堂在物理概念教學中的實用性。

三、 教學案例——《向心力》

（一） 教師準備課前學習資料

制作學習任務單，《向心力》是人教版普通高中物理必修二第五章的內容，是在《向心加速度》的基礎上學習的新內容，所以，首先是知識的回顧，其次是新課的內容;然后分別制作向心力及實例中向心力方向的微視頻（學習任務單中的問題1和問題2），并制作相應的課件和教案。

（二） 課前學習

教師將準備的課前學習資料拷貝到班級多媒體電腦上，并將學習任務單發放給學生。

1. 知識回顧

（1）牛頓第二定律的內容

（2）做勻速圓周運動的物體，v，ω，T，f如何變化？

（3）向心加速度的定義，方向，大小

2. 新課學習

知識點一、向心力

問題1：通過前一節的學習，我們知道：做勻速圓周運動的物體具有向心加速度。請你依據所學的物理規律（牛頓第二定律），指出做勻速圓周運動的物體所受的合力的方向，并推導出物體所受合力的表達式。

通過自主思考及觀看微視頻，學生完成下列內容：

（1）向心力的定義：

（2）向心力方向：

（3）向心力的作用效果：

（4）向心力的表達式：

問題2：下圖是兩個勻速圓周運動的實例，分析物體的受力，畫出受力圖并指出物體做勻速圓周運動的向心力是由什么力提供，方向如何？

圖1 地球繞太陽做（近似的）勻速圓周運動

圖2 光滑桌面上小球在細線牽引下繞釘子做勻速圓周運動

通過自主思考，觀看微視頻完成。

問題3：某學習小組做教材P20“用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式”的實驗。甲同學從鋼球的運動方面測量，用秒表測得鋼球運動n圈的時間t，通過紙上的圓用刻度尺測得圓周的半徑為r，用天平測得鋼球質量為m;乙同學從鋼球的受力方面測量，用刻度尺測得圓周半徑r和小球距懸點的豎直高度h，用天平測得鋼球質量為m。

請你用所測的物理量得出甲同學計算鋼球所受向心力Fn的表達式和乙同學計算鋼球所受合力F的表達式。

問題4：觀看“向心力大小”視頻，實驗人員用向心力演示儀驗證向心力表達式應用了什么方法？

學生通過合作交流完成這兩項內容。

問題5：分析下列做勻速圓周運動的物體，其向心力的來源（進階訓練，通過分析實際事例中向心力的來源，讓學生進一步理解向心力是效果力）

（1）質量為m的小球用長為l的細線懸掛在水平面內做勻速圓周運動。

（2）光滑的漏斗/碗中，質量為m的小球在水平面內做勻速圓周運動。

（3）質量為m的物體相對裝盤靜止，隨轉盤一起做勻速圓周運動。

（4）質量為m的物體隨圓桶一起勻速轉動。

知識點二、變速圓周運動和一般的曲線運動

小組自主完成教材P25做一做。

問題6：閱讀教材P24完成。做變速圓周運動的物體所受的合力F不指向圓心，根據F產生的效果，如何處理？

（三） 課堂教學

1. 課前檢測

課件展示出問題回顧，及知識點一中的問題1，抽小組展示學習情況。

2. 課堂學習

對于問題1，根據學生的展示，教師進一步引導學生思考并得出：由于做圓周運動的物體其加速度指向圓心，根據牛頓第二定律，力是產生加速度的原因，合外力的方向與加速度方向相同，所以做勻速圓周運動的物體，其所受的合外力指向圓心，將這個合外力稱為向心力。在此基礎上引導學生寫出向心力的方向，大小，產生的效果，用課件展示出來，學生在自學的基礎上加深了理解。

對于問題2，學生通過微視頻已經學習了，通過學生的展示，適當引導學生，師生共同總結歸納出向心力的特點，用課件展示：

（1）方向時刻發生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）;

（2）向心力的作用：只改變線速度的方向，不改變線速度的大小;

（3）向心力是根據力的作用效果來命名的，它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。

在此，教師強調說明受力分析時不能多出一個向心力。

對于問題3，可以讓小組展示學習結果，教師點評并補充說明。可以將“向心力大小”的演示實驗再播放一次，讓同學體會影響向心力大小的因素，體會控制變量法在物理實驗中的應用，理解向心力表達式的含義。

問題7：分析實例中向心力的來源是本節課的難點，可以先讓學生展示第一個實例圓錐擺，教師再仔細講解，對于圓錐擺，向心力的來源，大小，方向，以及如何求解線速度，角速度;教師分析完以后，可以讓學生在教師的引導下分析后面幾個實例中向心力的來源，讓學生進一步理解向心力是效果力，受力分析時不能多出一個向心力。

對于非勻速圓周運動，學生做過課后做一做了，可以讓學生談談感受，然后教師引導學生思考，共同歸納總結得到變速圓周運動的處理方法以及一般曲線運動的處理方法，并用課件展示給學生。

（四） 課后鞏固與反饋

學生完成教輔資料及課后相關習題，反饋給教師，向心力是圓周運動中的難點，教師可以根據學生的反饋再加一節習題課，提升學生的理解。

四、 結論

翻轉課堂應用于物理概念課，課前學生通過自主學習，小組交流，自主思考;課上，教師引導學生進行邏輯推理，通過事例分析和自主探究活動，使學生理解概念形成的過程及原因，體會其中的物理思想方法;學生通過自主思考和理解構建的物理概念，是內化在學生心里的，這樣為學生后續的學習打下堅實的基礎，同時還有效地發展了學生的物理觀念。

綜上所述，通過翻轉課堂應用于物理概念課的應用，提高了學生學習的主動性，培養了學生的物理學科核心素養，加深了學生對物理概念的理解，發展了學生的物理觀念，加強了師生之間以及生生之間的合作交流。筆者會在后續物理概念課的教學活動中繼續實施翻轉課堂的教學模式，以期提高學生的學習效率，并進一步完善教學策略。

參考文獻：

[1]張金磊，王穎，張金輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012，30（4）：46-51.

[2]普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社.

作者簡介：

汪青敏，馬照連，甘肅省天水市，甘肅省天水市張家川縣第一中學。