基于BOPPPS理念的高中物理翻轉課堂教學實踐

李美霖 高永偉

摘 ? 要：針對傳統物理教學中學生參與度低、教學針對性弱等問題，開發基于BOPPPS理念的高中物理翻轉課堂設計，以靈活創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勢。然而，新課改倡導的“對話、自主、探究、協作”等理念與當下社會對“具備自主學習能力的人才”的需求使傳統教學面臨巨大挑戰[ 1 ]。為適應教育發展的新階段，“一刀切”的教學方式和參與度低的課堂狀態都亟待改進。

《教育信息化十年發展規劃（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，翻轉課堂可通過重組課堂內外教學時間、緩解有限課時內的教學壓力，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 ]。該模式中的前測環節既可對課前學習產生監控和激勵作用，又能夠幫助教師分析學生的“經驗起點”，從而有的放矢地開展教學。這兩種模式均強調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“探究產生感應電流的條件”一節為例提供教學策略。

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、視聽和演示等傳統學習方式均屬于被動接受，所學內容的平均留存率在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研究發現，人的專注力只能持續10～15 min[ 5 ]。據此規律進一步發現學生在課堂教學中間20 min注意力低下的普遍現象[ 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節，在學生注意力渙散的時間段內引入參與式學習，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為任務導向學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個環節。重組模式在原模式的基礎上加入前測檢驗環節。教師可通過該環節了解學生的已有經驗儲備以調整教學內容和方式。

課后依據課中的后測結果，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

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

學生在初中已接觸過電磁感應現象，了解了磁能生電，但對于產生感應電流的條件和本質了解較少。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。

本節以法拉第經過多年不懈探究的史實作為德育切入點，培養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

此環節通過拋出層層遞進的問題喚起學生認知結構中的已有經驗，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，探究感應電流產生條件的過程、歸納結論和建構空間模型是本節課的難點，在設計微課時要重點體現。

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，發現燈泡變亮。（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生的？

（2）目標（Objective-outcome）

a.知道感應電流的產生條件，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度。

d.利用所學內容開展個性化設計。

e. 查閱資料，解釋生活中與所學內容相關的應用和現象。

（3）前測檢驗（Pre-assessment inspect）

學生按照“同質分層、異質分組”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（如根據電磁感應現象，學生可能誤以為產生感應電流的原因是導體切割磁感線）為后續教學做準備。

（4）參與式學習（Participatory learning）

通過課前學習，學生已經了解到產生感應電流的條件為磁通量的變化。本環節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產生勻強磁場，當接通、斷開電源或調節電壓大小旋鈕時，哪些物理量會發生改變？

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，各操作是否產生感應電流？

問題6：我們已經驗證了B變S不變→φ變、B不變S變→φ變均能產生感應電流，以上操作均通過改變B與S來改變φ，如何證明產生感應電流的本質只在于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均產生感應電流。6-7的操作線圈中B與S均未發生改變，未產生感應電流。若能證明B與S變化時，只要φ不變依然不能產生感應電流，即可得出產生感應電流的本質只在于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值上等于穿過某個閉合回路的磁感線的凈條數的模型。

【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，發現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沒有變化，即φ不變。可以看出產生感應電流的本質在于閉合回路中磁通量發生變化。

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

設計意圖：學生親身經歷驗證過程，會對該部分內容形成更加清晰、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、質疑思維共同構成新的物理觀念，整節課通過構建閉環的四維目標促進學生核心素養的全方位提升。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，是否有感應電流產生，可能有幾種情況，為什么？

題目2：讓圖片中的線圈ABCD產生感應電流應該怎樣做？（見圖6）

⑥總結（Summary）

鞏固課堂內容，將所學內容制成思維導圖以便后續復習。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“閉環學習”。

（3）課后

根據后測反饋彈性調整教學安排，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電機等。）也可查閱資料對生活中的現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，顛覆傳統教學的思維慣性。如果說傳統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：

［1］ 秦煒煒. 翻轉學習：課堂教學改革的新范式[J]. 電化教育研究， 2013，34（8）：84-90.

［2］ 吳忠良，趙磊. 基于網絡學習空間的翻轉課堂教學模式初探[J]. 中國電化教育， 2014（4）：121-126.

［3］ 張定海，趙有益，史戰紅，等. 基于BOPPPS模型的“概率統計”翻轉課堂教學模式研究[J]. 蘭州文理學院學報（自然科學版）， 2022，36（1）：111-115.

［4］ 尹慶豐. BOPPPS教學模式在高中物理課堂中的探索與實踐——以“導體的電阻”為例[J]. 物理教師， 2018，39（4）：2-7.

［5］ 姜艷玲，徐彤. 學習成效金字塔理論在翻轉課堂中的應用與實踐[J]. 中國電化教育， 2014（7）： 133-138.

［6］ 李貴安，董莎. 基于翻轉課堂理念的BOPPPS教學模式重構——以“楞次定律”為例[J]. 中學物理，2021，39（17）：35-38.