基于BOPPPS模式的目标导向式教学策略*——以“带电粒子在电场中的运动”一节为例

李思敏 朱巧萍

(宁夏大学物理与电子电气工程学院 宁夏 银川 750021)

新课程改革的大背景下对物理教育提出了新的挑战，要求教育工作者在教学实践中不断提高课程实施的水平，改革教学方法，创新教学模式.学生是教学活动的主体，教师要认识到“教主于学”，即教学效果的好坏是通过学生学习效果判断的[1].2017年版的《普通高中物理课程标准》中提出“在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展”的目标，具体指明了学生通过高中物理课程的学习，在物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任上应达到的标准[2]，教师依据教学目标指导教学往往能达到事半功倍的教学效果.

1 目标导向教育

以目标作为教学导向的“目标导向教育”最初在1981年由Spady在《成果导向教学管理：以社会学的视角》一文中提出并使用，自从提出后在英国、加拿大和我国的香港、台湾等地区的教育改革中得到广泛应用，并成为教育改革的主流浪潮[3].以目标为导向的教育模式与传统教学最大的不同之处在于教学方向，传统的“正向教学”是教师按照教学大纲和课程标准的要求，先将教学所规定的内容、方法和规律等传授给学生，期望学生能够达到所要求的目标，然后以此作为教学评价的标准，而以目标为导向的教学则强调一种“逆向教学”，教师先设计好学生应达到的各个程度的目标，根据目标指引教学，设计教学的各个环节，可以在最大程度上保证教育目标与教学结果的一致性，实现教学的真正高效[4].

2 BOPPPS模式

BOPPPS是起源于加拿大的一种新颖实用的教学模式[5]，其特点在于模块化的教学过程和以学生为中心的教育理念，该模式根据人的专注力只能维持10～15min左右的规律，将整个教学过程分为6个小单元——导言(Bridge-in)、目标(Objective)、预评估(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后评估(Postassessment)以及总结(Summary)，将各个环节的首字母结合起来就是“BOPPPS”教学模式.在实际教学中，每个环节的教学时间尽量不超过15 min，以保证课堂教学的完整和高效，同时各个环节的教学方式多样，可根据教学内容灵活调整，强调学生的参与式学习，重视师生间的互动.

本文将目标导向的教学理念与BOPPPS教学模式结合，以布鲁姆教育目标分类系统(修订版)为基础[6]，将教育目标由低级到高级分为6个方面：记忆、理解、应用、分析、评价、创造，并根据教学内容和学生认知发展情况设计每个教学环节的目标，如表1所示.

表1 基于BOPPPS模式的目标导向式教学设计

3 “带电粒子在电场中的运动”教学实践过程

3.1 课堂引入(Bridge-in)

(1)目标

吸引学生注意，将学生的注意力从课间转移到课堂上；引起学生关于乒乓球运动状态的疑问；激发学生的猜想和假设，回忆相关知识.

(2)实践过程

教师演示带电粒子在电场中运动的装置，如图1所示，开始时让包裹着锡纸的小球贴着极板左侧，当静电起电机工作时，小球会向另一侧加速运动.通过小球的运动让学生产生疑问并且猜想其运动情况及原因.

图1 带电粒子在电场中加速装置

(3)设计意图

实验是发现物理问题、观察物理现象和探索物理规律的关键，也是吸引学生注意力最好的手段，学生通过物理现象的观察增强感性认识，根据现象思考原因，依据实践检验假设，建立起理论与实践的桥梁.

3.2 前测 (Pre-assessment)

(1)目标

回忆带电粒子电场力、电势差、静电力做功等物理量的公式计算；描述平抛运动的相关知识.

(2)实践过程

教师通过口头提问和试题问卷的形式对学生进行摸底检验.

口头提问：展示前测试题如图2(a)，提问静电场的相关知识.

试题问卷：教师分小组布置平抛运动相关知识的前测试题如图2(b)，组织小组成员进行讨论作答，并将各个小组的答题结果投影展示，最终集体讨论总结结果.

图2 前测试题

(3)设计意图

学生刚刚学过电场力的知识，采用口头提问的方式即可帮助学生快速回忆起相关的概念和公式，但是学生距离学习平抛运动知识的时间较长，所以平抛运动相关知识是本环节重点的前测内容.通过习题的形式，让每位学生都思考作答，小组结果的展示和讨论可以使教师了解到学生对该方面知识的掌握程度，既可以让基础稍好的学生加深知识记忆，又可以让在这方面知识基础薄弱的学生进行再次学习和理解，做好基础知识的铺垫.

3.3 教学目标(Objective)

(1)目标

了解本节课的主要学习内容是带电粒子在电场中的加速、偏转及其相关物理量的计算和带电粒子本身的重力问题；知道重点内容是研究带电粒子的加速和偏转，难点在于理论分析加速与偏转过程；明确主要的学习方法是理论与实验相结合，在理论中分析，在实验中检验.

(2)实践过程

将教学目标展示给学生(如图3)并带领学生了解其中的重点内容，使学生明确本节课的学习重点和方向.

图3 “带电粒子在电场中的运动”教学目标

(3)设计意图

教学目标概括了本节课学习的内容和重点，学生可以根据目标中教学内容的修饰词了解所学内容的关键点和掌握程度，有侧重点地进行学习，为新知识的学习作铺垫.

3.4 参与式学习(Participatory Learning)

(1)目标

可以将实验装置转换成物理模型；能对带电粒子进行准确的受力分析并模拟粒子运动轨迹；能整合牛顿定律和动能定理求解相关物理量问题；可以根据问题和条件灵活选择合适的分析思路和定律、定理；能类比平抛运动思路分析带电粒子的偏转和物理量的计算；能区分带电粒子在习题应用中是否考虑自身重力.

(2)实践过程

内容1：带电粒子在电场中的加速

环节1：理论检验

教师：展示引入环节的实验中乒乓球运动轨迹图片(如图4)，引导学生猜想运动的性质并进行理论验证，从受力情况和速度方向分析其运动状态的原因.

图4 乒乓球运动轨迹图

学生：观察图片4，猜想带电乒乓球的运动可能为匀加速直线运动，进而从理论上对乒乓球水平方向受力情况进行分析，如图5所示.

图5 乒乓球水平方向受力分析图

环节2：探究规律

教师：假设物理条件，给出相关物理量，提问乒乓球第一次运动到右侧的速度，再根据学生的解答方法进一步提出“在非匀强电场中如何求解速度”的疑问.

学生：小组作答，主要有两种解答思路，一种是运用动能定理，另一种是运用运动学定律，根据教师的提问比较思考两种方法，发现用动能定理解决带电粒子在电场中运动的速度问题更加合适，从而发现这两种解题方法的适用规律.

内容2：带电粒子在电场中的偏转

环节1：演示实验

教师：分别演示带电液滴通过不带电平行极板和带电平行极板的两种运动情况，实验装置如图6.引导学生根据轨迹猜想其运动状态的原因.

学生：对液滴的运动轨迹和受力情况的分析，如图7所示.

(a)极板不带电 (b)极板带电

环节2：联系旧识

教师：引导学生回忆相似的运动轨迹以及轨迹的分析思路.

学生：回忆相似轨迹——平抛运动，类比两种粒子的运动轨迹(如图8)，发现带电液滴的偏转为类平抛运动.

(a)平抛运动轨迹 (b)液滴运动轨迹

环节3：应用新知

教师：假设物理条件，求解液滴射出电场时垂直极板方向偏转的距离.

学生：根据仪器装置进行物理图形建模，对液滴进行受力分析(如图9)，分析水平和竖直方向的运动情况计算相应的物理量，最后得出答案.

图9 液滴在电场中的偏转

环节4：带电粒子的重力问题

教师：梳理总结上述问题，引导学生思考带电粒子的重力是否可忽略.

学生：小组思考讨论，分别列举可忽略重力和不可忽略重力的两类带电粒子的例子.

教师：汇总结论——基本粒子：如电子、质子、离子等，除有说明以外其重力一般都可忽略不计；带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明以外其重力一般都不能忽略.

(3)设计意图

用演示实验使学生真正观察到带电粒子在电场中的加速与偏转，增加感性认识，通过构建物理模型，发展物理建模能力，培养物理思维.将电场中带电粒子的运动情况与之前所学知识建立联系并纳入原有运动学的框架中，加强学生对新知识的理解和应用能力，拓宽了运动模块的知识体系，体会到物理知识的系统性和逻辑性.

3.5 后测(Post-assessment)

(1)目标

根据问题合理应用牛顿定律和动能定理；能用类平抛运动规律解决带电粒子偏转问题.

(2)实践过程

习题1：基础检测题如图10所示.

图10 基础检测题

习题2：综合应用题如图11所示.

一电子经U=5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直射入平行板间的匀强电场，如图11所示，若两板间距d=1.0 cm, 板长l=5.0 cm，要使电子刚好从平行板间飞出，两个极板上要加多大的电压？

图11 综合应用题

(3)设计意图

运用填空题使学生对知识进行整合和巩固，同时检验学生对基础知识和公式的掌握情况，选用综合性的习题是为了考察学生对知识的整体运用情况和计算能力，通过观察学生在做题过程中的疑问和难点，教师也可以反思教学，加强对教学的调整和完善.

3.6 总结(Summary)

(1)目标

建立本节知识的框架；体会物理对社会科技进步的重要性；示波管的内容预习.

(2)实践过程

①总结知识框架，如图12所示.

图12 知识框架图

②铺垫下节内容.

教师展示示波管及其原理图，组织学生课后探究示波管的工作过程，搜集生活中应用了“带电粒子在电场中运动”原理的仪器和设备.

图13 示波管及其原理图

(3)设计意图

对本节课所学的内容进行框架总结，条理清晰，重点明确，查缺补漏，帮助学生捋顺知识点，提高学生的学习效果.设计下节内容的铺垫，也正是为下节课的前测环节打下了基础，学生课后通过相关资料的查找和收集，不仅应用原理巩固了课上知识，而且还感受到了物理对社会生活、科技进步的重大作用，发展探索物理学科的内在动力.

4 总结

在实际教学过程中，生动的课堂引入、明确的目标设计、有效的前期检测、积极的互动参与、合理的课后测试和清晰的知识总结是组成一套有效BOPPPS模式的必备因素，教师可根据教学内容要求灵活调整各个环节的顺序，也可以将其中几个环节进行重组合并.BOPPPS模式保证了课堂教学的灵活性和完整性，目标教学又提高了教师教学和学生学习的高效性，将两者有机融合，对改革物理教师的课堂教学具有重要的参考价值.