探究翻转课堂在高中物理概念教学中的应用

汪青敏　马照连

摘 要：设计了高中物理概念课翻转课堂的教学模式;通过翻转课堂在高中物理概念教学中的实践，提高了学生学习的主动性，发展了学生的物理学科核心素养。

关键词：翻转课堂;高中物理教学;物理概念;物理学科核心素养

一、 引言

近年来，“翻转课堂”受到了国内外教育者的关注。“翻转课堂”是科技与互联网发展下产生的一种教学模式，它将传统教学中的知识传递和知识内化进行颠倒，课前学生通过学习材料（包括教师准备的视频）完成知识的传递，课上通过教师的指导及合作交流完成知识的内化。

物理概念是物理学的基础，是物理观念的重要组成部分。对于高中阶段的学生来说，物理概念课是物理教学中的关键环节，学生后续的学习都是建立在物理概念这个基础之上的。传统教学注重对物理概念的记忆，忽视学生自主构建物理概念的科学思维。将“翻转课堂”引入到物理概念课的教学中，学生课前通过自主学习教师准备的课前学习资料掌握基本内容，课上在教师的引导下通过合作交流及教师对重难点的进一步讲解，解决学生的疑难问题，使学生在记忆的基础上进一步理解;这不仅可以引导学生自主思考，构建物理概念，还可以发展学生的物理观念。

《普通高中物理课程标准》（2017年版）指出物理学科核心素养包含物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任，明确了发展高中生物理学科核心素养的必要性;在课程的基本理念中指出，注重体现物理学科本质，培养学生物理核心素养;引导学生自主学习，提倡教学方式多样化。翻转课堂突出了学生在学习中的主体地位，而将教师作为学习的指导者和辅助者，充分发挥了学生的自主学习能力，同时，与传统教学相比较，翻转课堂使得教学方式多样化，正好符合课程标准基本理念的要求。

二、 物理概念课翻转课堂教学模式设计

（一） 教师准备课前学习资料

教师通过对教材、教学目标以及学情的分析，进行第一次备课。首先，制作相关的教学微视频，或在网上下载优秀的视频资源，进行整理;然后，结合教辅资料，做出相应的学习任务单，同时制作出上课用的课件和教案，以及课前检测题。

（二） 学生课前自主学习

由于学校学生大部分来自农村，没有人手一个平板或电脑的条件，所以不能借助网络进行翻转课堂的课前学习，但是每个教室配置有多媒体，学校晚上有统一的晚自习，这为翻转课堂的课前学习提供了技术支持。

在进行新课教学的前一天，教师将准备好的课前学习资料拷贝在教室多媒体电脑上，在晚自习上，学生可以在教室统一进行学习，学生通过自主思考，观看教学视视频，自主构建物理概念;对于疑难点或有疑问的知识点，除了进行小组合作交流外，同学们也可以请学习好的同学谈谈他的理解。在这个过程中，学生不仅可以完成相应的学习任务单，还培养了学生的团队合作精神，另外，同学们相互之间还可以交流学习方法，特别是自主学习过程中应该注意的问题。这不仅培养了学生自主学习的能力，还为学生的终生学习打下基础。最后，每个小组将自己的疑难问题记录下来交给课代表，课代表在第二天早自习将其交给老师。

在这个过程中，教师也可以将物理概念形成的过程，物理学家的故事，时代背景，STS（science Technology and society）以微课的形式展示给学生。传统教学中，由于時间紧、内容多，这些内容给学生展示的比较少，或留给学生自己阅读，大多数学生课后不会自主阅读，因此大部分学生对物理的感受是——除了逻辑紧密，就是抽象和枯燥;而将这些内容展示给学生，不仅可以拓宽学生的视野，增加物理的趣味性，还可以提高学生学习物理的兴趣，加深学生对物理概念的理解;通过对物理学家背景及伟大贡献的了解，激励学生更加努力的学习科学文化知识;通过对STS的了解，使学生认识到物理知识在科学技术中的应用以及给我们的生活带来的改变和影响，由此提高学生学习物理的积极性。

（三） 课堂学习

教师通过审查学生反馈的疑难点，对课件和教案做相应的修改，即进行二次备课。在课堂上，首先可以对自主学习的效果进行检测，然后，教师将概念进行辨析，突出重点及多数学生的疑难点，答疑解惑，引导学生自主思考，帮助学生完成知识的内化与提升;也可以开展有针对性的探究活动，进行小组合作，然后抽小组展示，教师进行补充，完成知识的理解与深化;还可以将物理知识与生活经验相联系，引导学生思考，解决生活中的物理问题，激发学生的求知欲。

（四） 课后巩固，反馈评价

学生在课后完成教师布置的作业及教辅资料中的相关习题，教师进行检查。

另外，通过学生的反馈、其他同行的反馈与评价以及教学效果，不断改进自己的教学策略，以学生为本，改进不足之处，逐渐完善教学过程，提高学生的学习效率，同时提高翻转课堂在物理概念教学中的实用性。

三、 教学案例——《向心力》

（一） 教师准备课前学习资料

制作学习任务单，《向心力》是人教版普通高中物理必修二第五章的内容，是在《向心加速度》的基础上学习的新内容，所以，首先是知识的回顾，其次是新课的内容;然后分别制作向心力及实例中向心力方向的微视频（学习任务单中的问题1和问题2），并制作相应的课件和教案。

（二） 课前学习

教师将准备的课前学习资料拷贝到班级多媒体电脑上，并将学习任务单发放给学生。

1. 知识回顾

（1）牛顿第二定律的内容

（2）做匀速圆周运动的物体，v，ω，T，f如何变化？

（3）向心加速度的定义，方向，大小

2. 新课学习

知识点一、向心力

问题1：通过前一节的学习，我们知道：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。请你依据所学的物理规律（牛顿第二定律），指出做匀速圆周运动的物体所受的合力的方向，并推导出物体所受合力的表达式。

通过自主思考及观看微视频，学生完成下列内容：

（1）向心力的定义：

（2）向心力方向：

（3）向心力的作用效果：

（4）向心力的表达式：

问题2：下图是两个匀速圆周运动的实例，分析物体的受力，画出受力图并指出物体做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供，方向如何？

图1 地球绕太阳做（近似的）匀速圆周运动

图2 光滑桌面上小球在细线牵引下绕钉子做匀速圆周运动

通过自主思考，观看微视频完成。

问题3：某学习小组做教材P20“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的实验。甲同学从钢球的运动方面测量，用秒表测得钢球运动n圈的时间t，通过纸上的圆用刻度尺测得圆周的半径为r，用天平测得钢球质量为m;乙同学从钢球的受力方面测量，用刻度尺测得圆周半径r和小球距悬点的竖直高度h，用天平测得钢球质量为m。

请你用所测的物理量得出甲同学计算钢球所受向心力Fn的表达式和乙同学计算钢球所受合力F的表达式。

问题4：观看“向心力大小”视频，实验人员用向心力演示仪验证向心力表达式应用了什么方法？

学生通过合作交流完成这两项内容。

问题5：分析下列做匀速圆周运动的物体，其向心力的来源（进阶训练，通过分析实际事例中向心力的来源，让学生进一步理解向心力是效果力）

（1）质量为m的小球用长为l的细线悬挂在水平面内做匀速圆周运动。

（2）光滑的漏斗/碗中，质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动。

（3）质量为m的物体相对装盘静止，随转盘一起做匀速圆周运动。

（4）质量为m的物体随圆桶一起匀速转动。

知识点二、变速圆周运动和一般的曲线运动

小组自主完成教材P25做一做。

问题6：阅读教材P24完成。做变速圆周运动的物体所受的合力F不指向圆心，根据F产生的效果，如何处理？

（三） 课堂教学

1. 课前检测

课件展示出问题回顾，及知识点一中的问题1，抽小组展示学习情况。

2. 课堂学习

对于问题1，根据学生的展示，教师进一步引导学生思考并得出：由于做圆周运动的物体其加速度指向圆心，根据牛顿第二定律，力是产生加速度的原因，合外力的方向与加速度方向相同，所以做匀速圆周运动的物体，其所受的合外力指向圆心，将这个合外力称为向心力。在此基础上引导学生写出向心力的方向，大小，产生的效果，用课件展示出来，学生在自学的基础上加深了理解。

对于问题2，学生通过微视频已经学习了，通过学生的展示，适当引导学生，师生共同总结归纳出向心力的特点，用课件展示：

（1）方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）;

（2）向心力的作用：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小;

（3）向心力是根據力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。

在此，教师强调说明受力分析时不能多出一个向心力。

对于问题3，可以让小组展示学习结果，教师点评并补充说明。可以将“向心力大小”的演示实验再播放一次，让同学体会影响向心力大小的因素，体会控制变量法在物理实验中的应用，理解向心力表达式的含义。

问题7：分析实例中向心力的来源是本节课的难点，可以先让学生展示第一个实例圆锥摆，教师再仔细讲解，对于圆锥摆，向心力的来源，大小，方向，以及如何求解线速度，角速度;教师分析完以后，可以让学生在教师的引导下分析后面几个实例中向心力的来源，让学生进一步理解向心力是效果力，受力分析时不能多出一个向心力。

对于非匀速圆周运动，学生做过课后做一做了，可以让学生谈谈感受，然后教师引导学生思考，共同归纳总结得到变速圆周运动的处理方法以及一般曲线运动的处理方法，并用课件展示给学生。

（四） 课后巩固与反馈

学生完成教辅资料及课后相关习题，反馈给教师，向心力是圆周运动中的难点，教师可以根据学生的反馈再加一节习题课，提升学生的理解。

四、 结论

翻转课堂应用于物理概念课，课前学生通过自主学习，小组交流，自主思考;课上，教师引导学生进行逻辑推理，通过事例分析和自主探究活动，使学生理解概念形成的过程及原因，体会其中的物理思想方法;学生通过自主思考和理解构建的物理概念，是内化在学生心里的，这样为学生后续的学习打下坚实的基础，同时还有效地发展了学生的物理观念。

综上所述，通过翻转课堂应用于物理概念课的应用，提高了学生学习的主动性，培养了学生的物理学科核心素养，加深了学生对物理概念的理解，发展了学生的物理观念，加强了师生之间以及生生之间的合作交流。笔者会在后续物理概念课的教学活动中继续实施翻转课堂的教学模式，以期提高学生的学习效率，并进一步完善教学策略。

参考文献：

[1]张金磊，王颖，张金辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，30（4）：46-51.

[2]普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社.

作者简介：

汪青敏，马照连，甘肃省天水市，甘肃省天水市张家川县第一中学。