核心素养视域下BOPPPS优化模式在中学物理实验教学中的应用

金朝娣 王军

摘 要：针对以往中学物理实验教学的不足，在学科核心素养的培养中，将BOPPPS教学模式进行优化并应用于实验课堂中，在教学实践中立足于实验探究和创新，引导学生在小组互助的学习模式中发掘、强化、保持学习动力，在收获学科知识的同时提升学科核心能力和核心品质.

关键词：核心素养;BOPPPS优化模式;实验教学

文章编号：1008-4134（2020）05-0025中图分类号：G633.7文献标识码：B

基金项目：北京市物理学会2020-2021年度教育科研立项课题“从实验探究角度培养中学生物理核心素养的研究”（课题编号：WLXH202095）.

作者简介：金朝娣（1984-），女，安徽安庆人，博士，中学高级教师，研究方向：物理教学与核心素养培养.

实验是物理学科的课程灵魂，是完善学生认知过程的重要渠道.高中新课程标准明确提出在物理学科核心素养的培养过程中，建议一线教师开展生动活泼的实验课堂，引导学生经历科学探究过程，学会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力，最终通过问题解决促进学科核心素养的达成.而以往实验教学存在课时有限、设备不完备、教师改进实验或优化实验的意识淡薄，加上升学压力这一客观因素，导致实验课堂多数以教师讲授为主，学生被动接受.长此以往，学生的主动性、自主性、积极性没有得到发挥，导致核心素养培养目标落实不到位.鉴于此，如何营造一种新型实验教学环境，达到课程标准基本理念和核心素养对于实验教学的要求，构建学生自主学习的氛围，是推进实验教学进一步改进的迫切要求.

笔者从中学生的物理学习心理特点和需要出发，立足于实验创新和探究，对加拿大兴起的BOPPPS教学模式的核心环节及其操作要点进行了详细分析[1].对该教学模式中的主要环节，即引入环节（Bridge in）、目标展示环节（Objective）、前测环节（Pre-assessment）、参与式环节（Participatory）、后测环节（Post-assessment）、总结环节（Summary）等六个环节进行部分优化[2]，力求激发学生的兴趣，让学生通过自主性学习、探索式学习、合作式学习高效地完成具体教学目标的同时，核心素养和关键能力得到提升.

1 BOPPPS模式优化

有些一线教师将BOPPPS教学模式应用于中学物理课堂中，尝试并探讨了该模式中6个环节的具体实施情况和注意事项，并在实施过程中做了适度的调整，强化了“以学生为中心”的教学策略，这为将该模式与当下核心素养培养目标结合以及在高中物理教学中的实践应用奠定了基础[3-5].

1.1 基于核心素养的BOPPPS教学模式优化

物理学科核心素养的培养建议，一线教师要开展生动活泼的课堂氛围，将物理学科核心素养的培养贯穿于物理教学活动的全过程，通过问题解决促进物理学科核心素养的达成.

为此，笔者提出了核心素养视角下B0PPPS教学模式在中学物理教学中的优化与实践改进研究，针对传统模式的不足，在物理学科核心素养视角下，笔者对BOPPPS教学模式部分环节进行优化，使传统的BOPPPS教学模式更加完善和细致化，为教师落实学科核心素养的培养目标提供了一种新的思路和参考，优化后的具体操作流程如图1所示.

1.2 解决的实际问题和创新点

该流程不仅明晰了每个步骤背后的设计目标，更是将核心素养明确提出纳入教学，将合作学习和多元化评价方式纳入操作环节，在提高学生兴趣和参与度的同时，更有助于促进学生综合素养的发展.在课堂实施时，且有具体的操作流程，在具体目标的驱动下，开展小组互助的学习方式，教师在每个环节都会对学生及时引导和把控，具有避免部分学生盲目跟从形式化的学习，能及时反馈学生的问题，且每个环节都对应了核心素养的培养目标等优势，该实施途径较以往实验课堂教学流程的創新点见表1.

2 案例分析

物理课堂教学中，采用优化的BOPPPS教学模式，促进学生合作学习，通过优化后的六个环节的合作学习，学生不仅加深了对概念和规律的认知，其操作技能、观察、思维的拓展和解决问题等素养的培养都有着具体的落实.

下面以“探究加速度与力、质量的关系”新授课为例，分析BOPPPS优化模式在课堂实践中的具体运用.

2.1 情感策略引导——兴趣引导助学困生建立信心

在教学中，情感输入是提高学生学习物理兴趣的前提，物理学科的学困生多半是对物理失去兴趣.因此，在本节课正式授课之前，笔者给予学困生特殊关注，指导他们提前准备这节课课堂上所需要的“道具”，而在准备工作中尽可能以学困生的兴趣为切入点，不仅让其提前预习相关知识点，更重要的是借以激发其学习动力，充分调动其积极性.图2是笔者为所教授班级的物理学科学困生准备的“道具”，这一环节笔者认为是发挥主观能动性的方式之一，有利于推动BOPPPS小组互助学习，让尽可能多的学生积极融入小组探究学习中.

2.2 环节一：引入——创设问题情景，激发学生学习兴趣和探究欲望

实验探究课，如果直接告诉学生实验目的，学生只能被动接受，而他们没有真正明白为什么要探究这个实验.用包装一样的乒乓球和小铁球小实验（如图3所示）引入，并让学生代表参与演示，引导学生思考隐藏在实验现象背后的物理规律，通过小组讨论形成有价值的问题.

2.3 环节二：目标展示——多元化的评价标准，尊重个性，促进全体学习

笔者在目标展示环节，强调重点关注以下三个方面的评价：尽可能尊重学生个性，让其非智力因素在新知识的学习中起促进作用，从而确定建立信心的切入点;更要注重培养学生实验探究的能力和素养，让其体会发现问题，解决问题，收获知识和能力的乐趣，最终实现个性化学习和全体互动学习相融合.

评价方式1：关注认知构建——发现问题、解决问题的方法和策略.

在实验探究中发现问题并解决问题是形成物理概念和规律的必要途径，也是提升学生思维和能力的必要环节，利用好小组学习，对学生观察能力的培养、思想品德的形成、思维的发展和分析问题、解决问题能力的培养有着重要的意义.在此环节，教师适当引导，学生合作交流，

评价方式2：关注核心素养提升——获取并处理信息的能力.

学生通过小组合作学习讨论，可以获得很多信息，引导学生提出值得研究的问题，本评价方式意在以学生为主体，加强学生综合方法的培养和训练，使学生养成多角度、全面看问题的习惯和思维品质.

评价方式3：关注思维的延伸——预设“冲突”，激励探究欲望.

在常规的实验教学中加入实验探究环节，在教学中给学生设置一些认知“冲突”，让学生产生质疑，与已有的认知引起冲突，最后自查原因，在学生发现认知冲突，到解决冲突的过程中，学生不仅收获知识，更是收获了解决问题的能力.

2.4 环节三：前测——设置问题串突破学生思维障碍，推进小组合作学习

学生直接想出用小桶的重力近似替代合外力F有些困难，需要引导启发.这里可以设置一些由浅入深的问题与学生互动.

设置问题：重力、弹力和摩擦力，哪个力最方便测量？

大部分学生能回答：重力.

继续追问，能用一个物体的重力作为外力F吗？

学生回答：能.

继续追问，怎么做？

学生知道小车与轨道之间有摩擦，但是利用小车重力分力来平衡摩擦力需要教师引导.教师提问：我们测的是分力还是合力？

教师提问：小车受到牵引力外应该还受到什么力？

学生会回答：摩擦力.

教师提问：摩擦力怎样测？我们能否不用测，利用装置自身的条件？

（将小车的轨道倾斜，提示学生）

小车倾斜之后，对小车进行受力分析，引导学生怎样平衡摩擦力.

2.5 环节四：合作学习——设置认知冲突，引导互助探究

笔者根据学生学习情况和动手能力，将班级学生分为四组，编制A，B，C和D组，并在学生不知情的前提下，提前将每组的实验器材设置不同（如图4）.

（1）保持小车质量不变，研究力与加速度间的关系（A，B组）.

A组：保证小桶质量远小于小车质量.

B组：小桶质量没有远小于小车质量.

（2）保持合外力不变，研究力与质量间的关系（C，D组）.

C组：小桶质量远小于小车质量.

D组：小桶质量没有远小于小车质量.

教学中欲将四组实验的结果一起呈现，让学生自己发现结果有何不同，规律为什么会不同？

学生分小组讨论，大部分学生在讨论的过程中会发现老师设置的实验差异——部分器材不同.通过这样的环节能直接给学生视觉冲击，引导学生要善于发现问题，同时在问题解决中深化和拓展思维.

2.6 课堂检测——“答辩”式反馈，提升思辨能力

优化的BOPPPS教学模式中的“答辩”式总结环节，遵循问题、证据、交流、答辩的顺序，师生一起突破知识难点.

2.6.1 观察结果，发现问题

四组实验结果呈现，如图5所示.

四个小组学生按照正确的实验步骤进行实验，各组会得到类似图5所示的实验规律.该环节中，笔者将四组实验的结果一起呈现，让学生思考结果有什么不同？结果背后蕴含着怎样的规律？

先讨论AB组为什么不同？给予小组充分的讨论和检查实验器材的时间，根据课堂经验，细心的学生会发现背后的“玄机”在于小桶中质量组合.

2.6.2 问题引導，剖析原因

物理概念和规律的形成是个复杂的过程，笔者认为构建合理的教学模式能转变学生的认知，通过由现象引发问题创设，能启发学生思考，要比直接告诉学生结果更能促进科学思维的形成.

思考以下需要“答辩”的问题，寻找原因：

①小桶受到的重力与受到绳子的拉力相同吗？

②什么情况下小桶的拉力等于重力？

③什么情况下不等呢？

④小桶向哪个方向运动？

⑤实际情况，重力大，还是拉力大？

⑥什么情况下小桶受到的重力近似等于绳子的拉力？

2.6.3 小组“答辩”，教师点拨，形成结论

通过小组讨论交流，并通过抽签的形式，由小组代表回答老师的问题，在问题逐一被解决的过程中，形成结论：在此实验中，如果以小车为对象，研究加速度与质量、力的关系时，需要小桶的重力充当小车的合外力，故小桶的质量要远小于小车的质量.

这一环节通过小组“答辩”式的师生互动学习，不仅能落实知识目标，更能充分调动学生的积极性，激发探索的愿望.学生能仔细观察，缜密地查找原因，当学生知道原因后，收获的不仅是学科知识，还有学科的实验精神和能力.

2.6.4 反馈落实，学会迁移

当学生知道A、B组实验结果呈现规律不同的原因时，让学生再判断C、D组实验结果哪个比较符合实验要求，哪个误差大？这一环节主要是反馈落实对之前讨论的关键问题的理解情况，并引导其学会迁移，进一步深化对问题的认识.

3 尊重学生个性，从核心素养培养角度构建“以学生发展为本”的评价机制

笔者认为，评价应以促进学生物理学科核心素养的提升和学习能力的提高为目的，建立合适的评价机制尽可能且全面评价每一位学生.故在该优化模式课堂实践后，笔者通常采用以下三种方式检测学习效果和客观地评价学生的收获.

3.1 评价方式1——过程性评价量表的实施

过程性评价应以促进学生物理学科核心素养的提升为目的，围绕“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”等物理学科核心素养，笔者设置相应的评价量表，让学生开展自我评价和相互评价，充分了解自己的优势和弱势.

3.2 评价方式2——个性化作业

针对作业反馈模式，应尊重学生个性，不能停留在盲目刷题上，允许他们选择自己喜欢的方式来反馈学习情况，作业的形式可以是撰写小论文、研究报告或者自制教具或学具，图6为某一物理学困生针对该实验课的作业展示，从图中可以看出，孩子完成作业的心态是积极的.

3.3 评价方式3——追踪问卷

笔者通过对问卷调查筛查出来的学困生进行为期2个月的持续追踪，每周一次进行问卷调查.问卷的题目主要涉及通过基于BOPPPS优化模式的实验课堂的实施，对物理信心的逐步建立、克服困难的勇气、掌握物理学习策略等方面的促进情况进行调研，具体结果如图7所示.

从图7中可以看出，学困生的成绩也在不断地提升，主动性、积极性得到明显改善.

4 结论与展望

基于BOPPPS教学优化模式的课堂实践，有以下几点收获.

（1）学生在多元化评价标准的引领下收集同伴们不同的观点，开阔了思维和见识，同时学会有效沟通，加强了团队意识.

（2）探究式实验教学中，学生体验解决问题过程中的乐趣，体验探究过程中的艰辛与喜悦.

（3）尊重学生个性，允许他们选择能展现自己兴趣或优势的学习方式进行学习，发挥其主观能动性.

总之，基于BOPPPS教学优化模式的实验课堂实践，课堂设计从学生新获得的知识入手，以学生的兴趣为主线，用基于核心素养核心要素及團队合作为支撑，在教师恰当的点拨下，学生一步步经历了从简单到复杂的问题解决过程，逐步树立信心，并发展相应的物理学科核心素养.

参考文献：

[1]李钧.优化物理教学过程培育学科核心素养[J].物理教学，2018（07）：45-46.

[2]郑宇晴，朱灵坤.基于BOPPPS教学模式的“大气压强”教学设计 [J].物理教师，2019（01）：7-11.

[3]顾雅彦.BOPPPS模式在新授课教学中的实践应用[J].物理教学，2019（02）：7-10+47.

[4]郭玉英.从三维课程目标到物理核心素养[J].物理教学，2017（11）：2-4+8

[5]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018.

（收稿日期：2019-11-19）