翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐探究

摘 要：隨著中國高中教學(xué)體系的不斷改革與調(diào)整，高中教學(xué)模式出現(xiàn)了很大的變化，各種新式教學(xué)方法在高中課堂教學(xué)中得以廣泛地應(yīng)用，在很大程度上提高了高中教學(xué)質(zhì)量，其中翻轉(zhuǎn)課堂作為一種高效教學(xué)方法，在高中物理教學(xué)中取得了很好的應(yīng)用效果，尤其是在實(shí)踐教學(xué)中，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法具有很多優(yōu)勢。文章對翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理“測定電阻的電動勢和電阻”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行深入的研究與分析，并提出一些合理的意見和優(yōu)化教學(xué)策略，旨在進(jìn)一步促進(jìn)高中物理教學(xué)質(zhì)量提升。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)方法;高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);應(yīng)用實(shí)踐

翻轉(zhuǎn)課堂是中國現(xiàn)代教育體系中出現(xiàn)的新式教育方法，實(shí)現(xiàn)了對知識的講授和知識的內(nèi)化過程改革，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為中國高中主要的教學(xué)方法，對于中國現(xiàn)代教學(xué)體系的發(fā)展和完善產(chǎn)生了重要的推動作用。高中階段的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種重要的教學(xué)方法，相比于傳統(tǒng)理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能夠?qū)虒W(xué)課堂進(jìn)行豐富，讓學(xué)生在實(shí)踐中感受物理理論知識，是強(qiáng)化學(xué)生物理學(xué)習(xí)效果的重要教學(xué)方法。將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，能夠進(jìn)一步提升課堂教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量，從而促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理學(xué)科。

一、 翻轉(zhuǎn)課堂基本內(nèi)涵概述

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom），也被稱作為“顛倒課堂”，是指重新整合課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)時(shí)間，將更多的學(xué)習(xí)時(shí)間決定權(quán)交給學(xué)生，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠使學(xué)生更加專注于主動學(xué)習(xí)，共同解決本課知識的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師不再占用大量的課堂時(shí)間來講解與本課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的信息，這些信息需要學(xué)生在課前進(jìn)行收集和自主預(yù)習(xí)，教師采用講授法和協(xié)作法的方式來滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，促成學(xué)生開展個(gè)性化學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的顛覆和重構(gòu)，對于中國現(xiàn)階段的高中教學(xué)改革與發(fā)展具有重要的意義，能夠更加突出學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，全面提高課堂教學(xué)效率。因此，翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得以廣泛的應(yīng)用，能夠與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)很好地結(jié)合，從而全面促進(jìn)高中物理教學(xué)質(zhì)量提升，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中擁有更多的主動權(quán)和決定權(quán)，改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生始終處于被動接受狀態(tài)的模式，從而使學(xué)生的實(shí)踐能力得以提升，有利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，是對中國傳統(tǒng)教學(xué)模式的補(bǔ)充，也是現(xiàn)代化教學(xué)改革的必然方向。

二、 翻轉(zhuǎn)課堂在高中物理“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)是翻轉(zhuǎn)課堂中的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生需要在課前完成對“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”相關(guān)內(nèi)容的預(yù)習(xí)，并收集相關(guān)的資料，確保學(xué)生自身對本課學(xué)習(xí)內(nèi)容有一定的了解。課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)需要教師的引導(dǎo)，教師要為學(xué)生制定課前學(xué)習(xí)目標(biāo)，并分析本課教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，教師可以通過制作微課視頻的方式為學(xué)生提供課前學(xué)習(xí)資源，并在微課視頻中加入一些簡單的練習(xí)題來讓學(xué)生自行檢測課前學(xué)習(xí)效果。在教師制作的課前學(xué)習(xí)視頻中，應(yīng)該具有以下內(nèi)容：

教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)：（1）教師需要通過實(shí)驗(yàn)講解的方式，讓學(xué)生明確閉合電路歐姆定律的基本內(nèi)涵。（2）教師需要通過實(shí)驗(yàn)講解的方式，讓學(xué)生感受控制變量法在本課實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，確保學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法有一定的了解。（3）本課教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ⒆寣W(xué)生掌握一定的數(shù)據(jù)處理方法。

教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)：本課實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)方法，即E=U+Ir，測量多組U和I的數(shù)值、E=IR+Ir，測量多組I和R的數(shù)值以及E=U+U/Rr，測量多組U和R的數(shù)值。（2）數(shù)據(jù)處理方法：利用公式E=U+Ir，將多組U和I代入，聯(lián)立方程求E和r的值;利用公式E=-rI+E，畫出的U-I圖像是一條直線，直線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為電源電動勢E與I軸焦點(diǎn)為I短，并讓學(xué)生能夠根據(jù)公式r=E/I短來計(jì)算電池中的內(nèi)阻r數(shù)值。

教學(xué)流程設(shè)計(jì)：教學(xué)流程是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠順利開展的基礎(chǔ)，因此教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)間與教學(xué)內(nèi)容，對教學(xué)流程進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程科學(xué)性。在本次“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題來讓學(xué)生思考，例如“在本次實(shí)驗(yàn)中始終保持不變的量是哪一個(gè)？”“本次實(shí)驗(yàn)中主要使用了哪種實(shí)驗(yàn)探究方法？”等，引發(fā)學(xué)生對本課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行思考，從而使學(xué)生的思維更加活躍，能夠更加準(zhǔn)確地掌握需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，從而能夠全面提高課堂教學(xué)效率。

三、 翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)驗(yàn)課堂中的應(yīng)用

在學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)后，學(xué)生對于本課需要學(xué)習(xí)的“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”相關(guān)內(nèi)容有了一定的了解，因此能夠節(jié)省實(shí)驗(yàn)課堂的講解環(huán)節(jié)花費(fèi)時(shí)間，從而提高課堂教學(xué)效率，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)為學(xué)生講解更多的教學(xué)內(nèi)容。

1. 首先，教師需要提出本次課堂實(shí)驗(yàn)的名稱，即“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”，可以通過采用水果電池的方式來開展實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生明確水果電池的工作原理，教師需要準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，橙子若干以及線路若干，確保實(shí)驗(yàn)材料充足。在實(shí)驗(yàn)正式開展前，教師需要講解水果電池的工作原理，“同學(xué)們，橙子是大家較為喜愛的水果之一，但是你們知道橙子可以用來發(fā)電嗎？將粗銅線和鐵線插入橙子中，并保證他們相隔一段距離，就完成了一個(gè)簡單的水果電池制作，銅線作為電池的正極、鐵線作為電池的負(fù)極”。在講解水果電池的工作原理后，教師可以為學(xué)生呈現(xiàn)水果電池的工作原理線路圖，讓學(xué)生更加理解本次實(shí)驗(yàn)的原理。

2. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)正式開展前，教師需要為學(xué)生展示本次實(shí)驗(yàn)所需要用到的裝置，并講解每一個(gè)裝置的名稱及其作用，讓學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法。之后教師需要再為學(xué)生展示本次實(shí)驗(yàn)的原理，可以通過提前制備好多媒體課件的方式，減少不必要的課程教學(xué)時(shí)間浪費(fèi)，本次利用水果電池的方式來測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理是：

（1）E=U+Ir，測量多組U和I的數(shù)值。

（2）E=IR+Ir，測量多組I和R的數(shù)值。

（3）E=U+U/Rr，測量多組U和R的數(shù)值。

通過讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)原理的方式，能夠讓學(xué)生更加準(zhǔn)確地掌握本次實(shí)驗(yàn)中采用的三種測量方法，從而使學(xué)生理解閉合電路歐姆定律的相關(guān)知識，提高學(xué)生對知識和實(shí)驗(yàn)方法的掌握程度。

3. 在學(xué)生明確本次實(shí)驗(yàn)的基本流程以及原理后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生自主開展水果電池測定電池的電動勢和內(nèi)阻的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)流程為：

（1）學(xué)生在制作簡單的水果電池后，需要保持電源電動勢不變，并將可變電阻設(shè)定為較大的數(shù)值后閉合開關(guān)，通過直流電壓檔測量電阻兩端的電壓情況，用電流檔測通過電阻的電流，之后需要將電流表所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

（2）將電阻依次減少若干數(shù)值，并測量通過電流和電壓的數(shù)值，并將其詳細(xì)記錄。

4. 在實(shí)驗(yàn)完成后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析。首先，利用公式E=U+Ir，將所測得的多組U和I數(shù)據(jù)代入公式中計(jì)算E和r數(shù)值，并計(jì)算平均數(shù)值。其次，利用公式E=-rI+E，并制作相應(yīng)的空間坐標(biāo)圖，空間坐標(biāo)圖的直線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為水果電池的電動勢E，與I中的交點(diǎn)為I短，通過公式r=E/I短計(jì)算水果電池的內(nèi)阻r。

5. 在本次實(shí)驗(yàn)過程中，為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，教師需要引導(dǎo)學(xué)生至少測定5組不同的數(shù)據(jù)，從而能夠有效減少測量誤差;在進(jìn)行空間坐標(biāo)軸繪畫時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)其中存在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，需要將數(shù)據(jù)剔除，并重新確定電阻值進(jìn)行二次測定，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確性。在學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要加強(qiáng)監(jiān)督和引導(dǎo)，但是不能過多干預(yù)，對于學(xué)生提出的問題要及時(shí)解答，將更多的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)交由學(xué)生自主完成，從而能夠提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，對于提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果具有重要的影響。

四、 翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)驗(yàn)課后評價(jià)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在經(jīng)過完整的實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要對學(xué)生的測驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并收集學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，為學(xué)生提供整體的解答，并請同學(xué)發(fā)表自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，例如某同學(xué)在本次實(shí)驗(yàn)過程中測得如下表1的多種數(shù)據(jù)。

在學(xué)生發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，教師需要對其進(jìn)行點(diǎn)評，并對本次實(shí)驗(yàn)過程中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行講解，總結(jié)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所遇到的問題和出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并開展小組交流探討，讓學(xué)生自行總結(jié)在本次實(shí)驗(yàn)過程中的收獲。

翻轉(zhuǎn)課堂在本次物理實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)評價(jià)：通過應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，使得本次“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)得以順利開展，實(shí)驗(yàn)過程井然有序，學(xué)生在課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、課堂實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以及課后評價(jià)環(huán)節(jié)都表現(xiàn)良好，相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效提高了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量，學(xué)生在本次實(shí)驗(yàn)中都取得了很大的收獲，對于“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的相關(guān)知識有了更加牢固的掌握，是一種可以廣泛推行并采用的高效教學(xué)模式。

五、 結(jié)語

綜上所述，文章以“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，詳細(xì)闡述了翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐應(yīng)用方法，希望可以對中國高中物理教學(xué)起到一定的借鑒作用，從而不斷提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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作者簡介：

鄧德志，福建省南平市，福建省南平市建陽一中。