高中物理线上翻转课堂教学模式探究

冯惠琳 任新成

摘  要：2020年初的新型冠状病毒肺炎疫情导致全国各地中小学无法如期开学，教育部发出“停课不停教，停课不停学”的号召，各大中小学校广泛开展了线上直播授课。笔者分析了高中物理线上教学与传统课堂教学和网络课程教学的区别和特点，以苏科版高中物理必修一《自由落体运动的规律》为例开展线上翻转课堂教学，分析了线上翻转课堂教学模式在实施过程中存在的问题，并提出了若干建议。

关键词：高中物理;线上直播教学;翻转课堂

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）8-0070-4

2020年初，为防控疫情，民众居家隔离，企业工厂停工，学校停学，疫情对我国经济和教育都造成一定损失。经过多方努力，目前我国疫情得到控制，人民生产生活恢复正常秩序，但学校作为疫情防控的重要场所，仍将长期处于常态化防控阶段。

疫情期间，在教育部“停课不停教，停课不停学”的号召下，各大中小学都开展了线上授课，但多数教师只是简单地将线下课堂教学模式照搬到线上，并未花费过多的时间和精力探索线上教学。相比传统课堂教学和线上线下混合式教学，线上翻转课堂教学要求学生主动学习和利用互联网优质教育资源，能充分培养学生独立学习、动手实践和解决问题等能力。此外，课堂和教师的功能也发生了变化。课堂是学生提升思维、答疑解惑的地方;教师的职责则变为帮助学生理解问题，引导学生学习并运用知识。

1    疫情期间线上直播教学的特点

由于部分教师直接照搬线下教学模式，所以疫情期间线上直播教学呈现以下特点：

1.1    学生注意力难以集中

线下课堂教学采用班级授课制，一个班的学

生集中在一个教室学习，以教师为主导传授知

识。教师和学生彼此相互熟悉，也便于开展课堂内容讨论。但是线上授课时，学生大都在家学习，学习环境复杂，学生容易受外界干扰而转移注意力。

1.2    互动性低

线下授课时，教师会根据教学内容和课堂氛围随机提问，吸引学生的注意力;学生之间可以面对面地互相交流，如图1所示。而由于网络和环境限制，大多数线上直播教学都是垂直授课形式，师生互动较少，基本无生生互动，如图2所示。

2    线上翻转课堂教学的优势

在线教学有同步、异步和混合式等不同形式，并不需要同步直播所有教学环节[1]。即使以同步方式开展在线教学，也不建议教师在整个直播环节单纯讲授知识，否则在线教学只是简单照搬线下“满堂灌”的教学模式。因此，我们有必要重构在线教学模式，让教师远程的“教”能够有效触发学生“学”的行为。线上翻转课堂教学就是一种有效的线上教学模式，具有如下优势：

2.1    教学视频短小精悍

研究表明，中小学生线上学习思想高度集中的平均时间为开课第2～8分钟。在短短6分钟内，教师很难通过语言和教学素材传授线下45分钟课堂教学的知识量。但如果采用翻转课堂模式，教师提前将知识点录制成若干个短小精悍的小视频，学生课前先观看视频，上课时教师利用学生思想较集中的6分钟进行强化，然后再进行学生感兴趣的实验演示等教学环节，则可以高效利用学生注意力高度集中的时间段。

2.2    学习过程可重复

学生在学习教学小视频时，比较难的知识点可以多次重复学习;学习能力较强的学生则可以利用互联网查询拓展资料。这样的教学过程既能保证“差生吃饱”，也能促进“优生吃好”，达到因材施教的目的。此外，线上授课过程可录屏保存，课程结束后学生可以再次播放视频，自主复习，有利于养成学生总结反思的好习惯。

2.3    课堂内容延伸性较强

教师在录制翻转课堂教学视频时，可以在视频最后设置几个开放性问题，促进学生自主解决问题，促进知识内化。教师还可以引导学生进行异步互动思考，让每个学生都有机会在总结环节进行反思，而不局限于某些较活跃的学生[2]。

3    线上翻转课堂教学组织与设计

由于中学生普遍缺乏主动学习的热情和能动性，在缺乏课堂氛围和教师监督下，往往存在“直播在讲，人不在听”的情况[3]。因此，如何确保45分钟在线教学的生动性与互动性，设计好课前、课中和课后的组织关系成为在线翻转课堂成败的关键。接下来，笔者将以苏科版高中物理必修一第二章第二节的《自由落体运动的规律》为例，展示如何进行线上翻转课堂教学设计。

这节内容与实际生活联系较强，是匀变速直线运动的一种特例，课本安排在运动学基础知识章节后面。本节课的教学重点是自由落体运动的规律，难点是让学生理解速度-时间图像中速度曲线与时间轴所围成的图形面积等于位移，进而引导学生推导得出位移与时间的关系。在教学内容安排上，可以先将教学重难点录制成微课让学生课前预习，开放微课的同时发放任务单，让学生利用生活物品进行自主实验。

3.1    教学资源准备

线上翻转课堂教学准备阶段需要教师选择适宜的授课教材和教辅资料，收集整合线上优质资源，并对资源进行再加工。传统翻转课堂多为线上线下相结合，疫情期间完全采用线上形式，故教师需在课前自行录制教学使用的微课。其次，教师要综合调研各个线上教学平台的优缺点，确定最佳线上教学平台，并精通平台的各项直播与互动功能，确保教学过程高效有序地进行。本次课笔者选择“雨课堂”为授课平台，该平台可将微课和任务单嵌入课件，实时监测学生播放情况，还可以设置小结测试题，方便教師掌握学生学习情况。

3.2    课前发布学习任务

根据教学安排，教师提前在“雨课堂”发布学习视频并布置学习任务，并同时在“发布试卷”板块发布检测学习效果的小结测试题（图3）。学习任务包括如下内容：

（1）知道影响物体下落快慢的因素;

（2）理解自由落体运动的概念;

（3）动手制作研究自由落体运动规律的简易实验装置;

（4）自测自由落体运动的加速度并总结规律;

（5）尝试计算自由落体运动位移与时间的关系。

在学习视频中教师将指导学生利用家中常用工具制作简易的实验装置。利用手机支架固定手机，设置手机摄像头为慢动作模式，并设置慢动作拍摄帧频率。以iPhone 11手机为例，操作步骤为“设置—相机—录制慢动作视频—选择‘1080P HD 240 fps”，意思是以每秒钟240帧拍摄像素为1080的高清画面。然后，在白墙上竖直贴上一个较长的标有黑色刻度的透明直尺（零刻度位置在最上方）。用夹子夹住一颗金属小球，使小球中心与零刻度线齐平，将夹子悬挂于直尺旁。打开摄像按钮的同时松开夹子拍摄小球自由下落的视频。在电脑上使用暴风影音播放该视频，按住“Ctrl+→”或“Ctrl+←”可逐帧播放下一帧或上一帧画面。为方便处理数据，每十帧画面统计一次数据，则相邻两组数据间隔时间为1/24 s。

3.3    学生自主学习

学生根据任务清单，利用视频课先学习制作探究自由落体运动规律的简易实验装置，然后完成实验，最后收集处理实验数据，画出速度-时间（v-t）关系图。学生在复习匀速直线运动位移与时间的关系后，可尝试探究自由落体运动位移与时间的关系（提示：刘徽的“割圆术”）。完成学习任务后，学生需完成小结测试，检测自学学习效果（若测试结果低于八十分则需要重新学习），最后整理出问题清单。

3.4    线上翻转课堂教学的开展

教师在学生完成课前学习任务的基础上再引导学生开展线上翻转课堂教学。在课堂中设置问答、探究、演示、释疑、综合运用和知识升华环节。教师在线上教学环节要注意精讲，不要简单重复教学视频中已经讲清楚的内容。

（1）利用课堂讨论简答环节检测学生自学效果，帮助学生复习总结教学视频所学的知识，形成长期记忆。设置以下讨论问题：

①忽略空气阻力，羽毛和铁片同时从同一高度自由落下，谁先落地？

②忽略空气阻力，一个重的物体和一个轻的物体同时从同一高度自由落下，谁先落地？

③利用牛顿管演示实验，深化自由落体运动的定义。

（2）引导学生探究自由落体运动规律。教学环节如下：

①让学生回忆自制实验装置流程，总结实验中应注意的问题。

②小球在下落过程中速度如何变化？

③让学生画出v-t图，并估算小球自由下落加速度的大小。

教师引导学生复习匀速直线运动物体v-t图（图4）中矩形阴影面积就是t时刻物体的位移，位移与时间关系为s=vt。自由落体运动物体的v-t图是一条通过坐标原点的倾斜直线（图5），以此类推，该倾斜直线下方三角形阴影面积即为t时刻物体的位移，即h=■vtt。

（3）让学生观看图6所示的小球自由落体运动视频合成图（相邻数据点间隔时间为1/24 s），要求学生画图并计算自由下落小球的加速度。

方法： 取图6中相邻3个小球为一组研究对象，取中间小球与上下相邻小球间隔内的平均运动速度的平均值为中间小球在该位置的瞬时速度，则可以得到图6中不同位置处小球的近似瞬时速度，如表1所示。根据表格里的数据作出v-t图，如图7所示。

根据匀速直线运动速度公式vt=v0+at，以小球在位置4的速度为vt，以小球在位置3的速度为v0，则：1.644 m/s=1.236 m/s+a·1/24 s，求得小球自由下落加速度a=9.792 m/s2

（4）课程总结：

在教师的引导下，学生总结本节学习内容，以弹幕形式发言。教师要鼓励有疑问的学生积极提出问题，全班学生一起思考解决问题，既深化知识又促进学生交流。

4    线上翻转课堂教学应注意的问题

线上翻转课堂交流活动环节以解决问题为主，我国学生普遍不爱预习、不爱提问，教师很难立刻从课堂主导教学变为引导教学。线上授课为师生提供了时间和空间便利的同时，也拉远了师生和生生之间的距离，因此需要教师刻意营造线上教育的课堂氛围感。此外，线上授课也需要学生家长线下的协助和配合，在学生学习期间尽量减少家庭环境对学生学习的影响。在能力和条件许可的情况下，带领孩子利用家中资源制作适合该节课知识的实验器材并进行实验。

考虑到教师个人能力、时间和精力，制作翻转课堂所需教学资源和资金等多方面的限制，建议学校以教研室为单位，组织教师系统学习网络应用、微课视频录制及剪辑等技能，合作建立物理学科线上翻转课堂教学资源共享库。

5    结  语

虽然此次疫情期间开展线上翻转教学过程中各种问题层出不穷，但希望能总结经验，充分利用线上翻转课堂的优势，为中学物理课堂教学增添活力。回归线下课堂授课之后，教师也应转变原有教育教学观念，在教学中以学生为中心[4]，在疫情防控期间逐步尝试，并在一定范围内推广线上翻转课堂这种自主高效的教學模式。建议教师充分利用各种网络资源，将原来学生在课前需完成的前置作业以线上翻转课堂形式通过探究、讨论、合作和交流等方式完成，使教师从“师本教育”中的“传授者”转变为“引导者”和“协助者”[5]，而这与国家实施的新课程理念完全吻合。

参考文献：

[1]胡小勇，林梓柔.应对疫情，实施在线翻转教学的六大策略[J].中小学数字化教育，2020（04）：9-12.

[2]郝玫，付红霞.面授和在线授课及两种模式混合的利弊[J].黑龙江教育学院学报，2013，32（09）：46-48.

[3]胡壮丽.以“探究自由落体运动”为例的翻转课堂教学实践[J].物理教学探讨，2017，35（12）：23-25.

[4]郭思乐.教育走向生本[M].北京：人民教育出版社，2001.

[5]秋夏成，杨艳平，谭红琴.以新课程理念为指导， 改革物理实验教学——“改进输液管提示装置”的教学实验设计[J].物理通报，2007（11）：40-41.（栏目编辑    邱晓燕）