翻轉課堂模式下的物理教學效果精準診斷策略初探*
——以粵教版必修1“研究摩擦力”一課教學為例

方紅德*

(佛山市西樵高級中學 廣東 佛山 528211)

翻轉課堂模式下的物理教學效果精準診斷策略初探*
——以粵教版必修1“研究摩擦力”一課教學為例

方紅德*

(佛山市西樵高級中學 廣東 佛山 528211)

物理教學應該以培養學生核心素養為教學出發點．在翻轉課堂教學模式中，學生通過課前自主學習和交流，既提高了學生自主學習能力，又培養了良好學習習慣．而且學生課前自主學習，還能充分突出學生主體作用，充分挖掘學生學習潛力．所以，翻轉課堂教學模式是提高學生核心素養的一種很有效教學模式．同時，在課堂教學中引進IRS系統后，利用IRS即時反饋系統的及時性、精準性和可視化的特點，教師可根據反饋數據信息開展教學，能有效提高課堂教學的針對性和有效性．

自主學習 摩擦力 困惑 課堂

物理學科提出了要培養學生“物理觀念、科學思維、實驗探究和科學態度與責任”的核心素養.要培養學生這些核心物理素養，教師就要為學生自主學習提供更多的時間和空間，讓學生潛能得到正常發揮.筆者的教學實踐表明，采用翻轉課堂教學模式開展物理教學，不僅是發揮學生主體地位的一種有效方式，也是培養學生核心素養的一種重要方式.本文以“研究摩擦力”一課教學為例，闡述如何實施翻轉課堂模式下的物理課堂教學效果精準診斷的策略.

翻轉課堂教學模式，是指在學生還沒有正式學習新課內容之前，教師將學習要求和微視頻、Flash動畫等學習資源提前發布給學生，學生在家中或課外觀看微視頻中教師的講解或理解Flash動畫呈現的物理原理等，再回到課堂上進行師生面對面交流并完成學習目標的一種教學模式.翻轉課堂教學模式充分體現了“先學后教，以學定教”的教學思想和“以學生為主體、以教師為主導”的現代教育理念.基于翻轉課堂學習的物理教學分為兩個階段，第一個階段是學生課前自主學習，第二個階段是師生在課堂內共同研討.下面按照兩個階段分別展開論述.

1 為學生課前自主學習提出目標和提供報務

在課前自主學習階段，教師主要是為學生自主學習提供資源服務和技術支持，關注學生自主學習的狀態和效果，歸納和總結學生在此階段學習中所反饋的問題，思考解決這些問題的方式和策略.

1.1 明確學習目標是驅動學生自主學習的動力

要想學生取得優秀的課前自主學習效果，教師要讓學生有明確的學習目標，讓學習目標成為引導和驅動學生學習的動力.

根據新課標要求和學生自主學習的特點，筆者將學習內容分解為以下8個可操作的學習目標，其中后3個目標(題號帶*號)對初學者來說要求比較高，可以降低達標要求.對于學生來說，這8個學習目標實際上也就相當于學習任務，學生帶著任務并在任務引導和驅動下自主學習，不僅能提高自主學習的能力和培養良好的學習習慣，而且在學生完成自主學習后，還可以對照學習目標自主檢查學習效果.

(1)準確說出靜摩擦力、最大靜摩擦力和滑動摩擦力的概念.

(2)理解靜摩擦力的可變性和滑動摩擦力不變性.

(3)說出動摩擦因數與什么因素有關和會用公式f=μN求解滑動摩擦力的習題.

(4)會用根據二力平衡的知識判斷靜摩擦力的有無、大小和方向.

(5)理解什么是相對運動(趨勢)，并能根據相對運動(趨勢)正確判斷摩擦力的方向.

*(6)理解摩擦力的大小與物體的速度大小和接觸面的面積大小無關.

*(7)理解物體有靜摩擦力時可以是運動的，有滑動摩擦力時可以是靜止的.

*(8)理解物體摩擦力既可以充當阻力，也可以充當動力.

1.2 優質資源是提高學生自主學習效果的保證

圍繞學習目標、學習重點和難點，并根據本節內容與學生直接經驗比較密切的特點，筆者分別提供了導學案、課件和達標自測試題等靜態文本資源；考慮到只有學案等靜態文本資源，學生很難突破學習難點的實際，筆者還提供了4個微視頻和兩個Flash動畫等能呈現物理過程的資源，幫助學生更清晰地理解學習內容，產生更好的自主學習效果.

1．2．1 真實的微視頻能有效幫助學生理解學習內容

翻轉課堂教學模式的一個主要特征就是要提供優質微視頻資源供學生自主學習，優質微視頻是幫助學生提高自主學習效果的重要資源.根據本節課學習內容特點，筆者分別提供了4個微視頻資源,并把這4個微視頻放到學生常用的專題網站上,供學生自主學習時使用.4個視頻中,第1個微視頻時長是5 min，主要是呈現與身邊摩擦力有關的風趣幽默的內容，目的是提高學生學習摩擦力的興趣和引起學生思考與摩擦力有關的問題；第2個微視頻時長3 min，主要是通過兩個毛刷的相對運動，幫助學生理解靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反；第3個視頻是皮帶運輸機運送行李的內容，幫助學生理解靜摩擦力是可以充當動力的；第4個視頻是通過實驗探究，介紹靜摩擦力的大小與什么有關.

1.2．2 交互的Flash動畫能有效降低學生學習難度

根據Flash動畫具有互動性、可視性、操控性和清晰準確再現物理概念和規律形成過程的優點，本節課中為了突破學生對“摩擦力的方向與相對運動(趨勢)方向相反”這個難點內容，筆者專門設計制作了兩個Flash動畫,一個是通過呈現兩個物體距離靠近的3種方式,幫助學生理解運動的相對性,另一個是幫助學生理解靜摩擦力的可變性(動態顯示靜摩擦力與外力大小等量反向)及最大靜摩擦力到滑動摩擦力的突變性和最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力的Flash動畫，這兩個動畫也都放到了學生常用的物理學習網站上(網址是：http://www.xqgz.net/wuli/list.aspx?cid=124),供學生課前自主學習研究，助力學生提高自主學習效果.

1.3 互助解惑平臺是消除學生困惑的有效途徑

摩擦力的學習內容與學生生活關系比較緊密，這是學生自主學習摩擦力的優勢，但摩擦力的一些常見的表象也成了阻礙學生學好摩擦力的思維絆腳石.此時，教師為學生創設的解惑平臺就能較好地發揮互助解惑作用了.在平時教學中，筆者已經為學生創設了兩個學習交流平臺，一個學習平臺是筆者的個人物理網站，在每個學習內容下方都有一個交流評論區，學生可以在評論區內進行疑難問題探究和學習體會交流等；另一個學習平臺就是班內物理QQ群，學生可以在QQ群內便捷地進行學習交流和互助解惑.

1.4 參與交流了解動態歸納學生困惑所在

教師要時時關注學生課前學習動態，了解學生困惑所在，分析學生產生困惑的原因，思考幫助學生解惑的方式方法.根據學生在交流平臺中和物理QQ群中反饋的信息，筆者將學生的困惑問題歸納為以下4個方面：

(1)大約三分之一的學生對靜摩擦力有無和摩擦力方向判斷的知識掌握得不夠好.

(2)大約一小半學生對“摩擦力是阻礙物體相對運動或相對運動的趨勢”理解得不夠透徹.

(3)大約有一半學生錯誤地認為物體受靜摩擦力時只能是靜止的，物體受滑動摩擦力時只能是運動的.

(4)大約超過一半學生認為摩擦力只能起到阻礙物體運動作用，不可能充當動力作用.

2 營造課內達成學習目標的良好環境

翻轉課堂教學模式的第二個階段，是組織學生在課堂內開展交流研討活動，解決課前自主學習過程中的困惑，以求更好地完成學習任務.在課前學生自主學習基礎上，學生一方面對本節課內容有了初步認識和了解；另一方面,每位學生又存在自己等待解決的問題.基于這種情況,筆者大致將課堂教學分為以下幾個環節.

2.1 自主自由交流討論解決各自疑難困惑

一是先給出3～4 min左右時間,讓學生梳理課前自主學習的思路和存在的困惑，并思考如何用語言表達自己的困惑；二是給出約10 min左右的時間,讓學生自由討論自己的困惑，此時，學生可以離開座位自由地尋找與之交流的對象(小組)，可以是幾個困惑與某一個同學(小組)交流，也可以是幾個困惑與不同同學(小組)交流，學生會選擇適合他們消除學習困惑的方式進行交流討論；

2.2 圍繞問題針對點評消除學生共同困惑

根據歸納課前學生自主學習過程中出現的主要學習困惑，筆者進行了相應的教學準備，并逐條進行針對性提示或評講：

(1)針對有近一半學生對靜摩擦力有無的判斷和摩擦力方向的判斷這個知識點掌握不夠好的情況，筆者引導學生從摩擦力產生條件的角度思考，還引導學生用假設法判斷摩擦力的有無和摩擦力的方向等，力爭讓更多學生掌握判斷靜摩擦力有無和靜摩擦力方向的方法.

(2)針對有小部分同學對“摩擦力方向物體相對運動或相對運動趨勢方向相反”的表述理解得不夠透徹的問題，筆者請兩位暫時沒有理解的同學到講臺前，先讓他們分開站立，然后讓他們思考互相接近的方式有幾種，再讓他們又通過走動的方式接近對方.兩位學生在互相接近過程中完成了對相對運動的理解，其他學生看到這兩位同學滑稽的走動，也在輕松氣氛中完成了對相對運動的理解，教師無需再進行過多的解釋了.

(3)有較多學生有一個錯誤認識，即“物體有靜摩擦力時只能是靜止的,物體有滑動摩擦力時只能是運動的”.筆者認為，這是學生對物理概念望文生義產生的思維定勢造成的，符合學生表象認知特點.對于這個問題，主要是當堂演示運動中的物體間也有靜摩擦力的實驗，播放皮帶運輸機微視頻等，引導和幫助學生理解運動物體可以產生靜摩擦力，靜止物體也可以受到滑動摩擦力.與此同時，還幫助學生糾正“摩擦力只能是阻礙物體運動，而不能推動物體運動”的錯誤認識.

2.3 緊扣目標當堂訓練出現問題及時解決

學生對所學知識的理解，剛開始時往往是處于淺層次的表象狀態，要加深學生對相關知識的理解，還必須及時進行練習鞏固，并對練習結果進行定量反饋.傳統課堂對練習結果的反饋一般是提問式、舉手式或集體回答式，這些反饋方式常常是部分優生回答的聲音代替了全班答題的效果，這種反饋效果顯然具有較大的模糊性和片面性.為了及時、準確地掌握學生答題效果，本節課應用了教育技術手段----即時互動反饋教學系統(簡稱IRS系統)輔助定量測評答題效果.IRS反饋系統主要包括學生手持信號發射器和一個用于采集信號的接收終端.當學生通過發射器發出答題信息后，接受終端接收答題信號，系統就會及時、準確地在屏幕上生成教師需要的報表或圖表.教師根據圖表呈現的信息和數據，就能準確地掌握學生的學習狀態和效果，并可根據反饋的效果進行相應的教學策略調整.IRS即時反饋系統具有當堂測評、當堂反饋和信息統計等基本功能，同時它還有提供學生參與的全員性、反饋的即時性、思考的獨立性、信息的準確性、結果的可視性和數據的儲存性6大特性，為課堂教學效果的定量測評提供了有力的技術支持.

根據本節課學習目標要求，筆者設計了4道鞏固練習題.這4道題都是根據學習目標需求和幫助學生消除學習困惑設計的，具有很強的針對性，有助于強化學生對相關內容的理解.通過IRS即時反饋系統呈現的答題信息，教師就能快速準確地判斷學生對所學內容掌握的情況.

在4道題中，第(1)題靜摩擦力可變性和最大靜摩擦力與滑動摩擦力關系和第(2)題靜摩擦力的有無及方向判斷和滑動摩擦力方向的判斷，正確率超過都超過了82%，教師只需要簡單點評，或適當地分配一點時間給學生自己解決即可；而第(3)題和第(4)題(見例1和例2)的柱狀圖反映答題錯誤率都超過40%，說明有超過三分之一的學生對這兩個知識點還存在理解上的錯誤，這時就需要教師給予適當的評講，幫助這些學生正確理解相關內容.

【例1】如圖1所示，人向右勻速推動水平桌面上的長木板，在木板翻離桌面以前，則( D )

A．木板露出桌面后，推力將逐漸減小

B．木板露出桌面后，木板對桌面的壓力將減小

C．木板露出桌面后，桌面對木板的摩擦力將減小

D．推力、壓力、摩擦力均不變

圖1 例1題圖

圖2 例1的柱狀圖

如圖2所示的柱狀圖顯示，只有不到60%的學生知道摩擦力、推力和壓力大小與接觸面積大小無關，還有40%的學生做出了各自錯誤的選擇，說明了學生表面上知道摩擦力的大小與面積無關，但在具體習題情景中，又不會做出正確的選擇，教師此時的點評就顯得很有必要.

【例2】(多選)下列關于摩擦力的說法，正確的是(C,D)

A．作用在物體上的滑動摩擦力只能使物體減速，不可能使物體加速

B．作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速，不可能使物體減速

C．作用在物體上的滑動摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速

D．作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速

例2是加深學生對摩擦力既可以充當阻力、也可以充當動力的理解，但從圖3所示的柱狀圖呈現的信息來看，還是有60%多的學生認為摩擦力只能作為阻力，而第3,第4選項的正確率也不到70%，這就說明，要改變學生原有的思維定勢還需要加強訓練，使學生真正理解摩擦力既可以充當阻力，也可以充當動力.

圖3 例2的柱狀圖

2.4 當堂測評精準反饋檢測目標達成效果

無論何種授課模式，它的效果如何，都需要進行科學的評價.本節課在學生完成了課前自主學習，課內師生共同解惑和鞏固訓練之后，學生學習效果如何，目標達成度是多少，也需要通過準確的數據來評價.所以，本節課將進入到當堂達標測評的第三環節.圍繞本節課的學習目標、重點、難點和易錯點等內容，筆者設計了5道達標測評題，限時8 min完成，通過IRS系統及時檢測和定量反饋學生達標情況.

在5道測評題中，前3題的正確率都超過了86%，后兩題(見例3和例4)的正確率沒有達到70%，說明了還有部分學生對相關知識的理解存在欠缺.

【例3】如圖4所示，用水平力F將木塊從水平木質桌面上向右拉動，已知木塊重G=60 N，木塊與桌面之間的動摩擦因數μ=0.20，當F=12.5 N時，木塊剛好開始滑動，此時木塊受到的摩擦力是 最

大靜 摩擦力，摩擦力的大小是 12.5 N.

圖4 例3題圖

圖5 例3的餅狀圖

筆者原以為本題的正確率會很高，但餅狀圖顯示正確率只有67.39%，說明還有30%多的學生對靜摩擦力、最大靜摩擦力和滑動摩擦力的概念存在認識上的誤區，還需要后續跟進輔導.

【例4】如圖6所示，重力為20 N的物體與木板間的動摩擦因數為0.1，物體向左運動.同時物體受到大小為10 N，方向向右的水平力F的作用，則物體所受摩擦力的大小和方向是( B )

A．2 N，向左 B．2 N，向右

C．10 N，向左 D．12 N，向右

圖6 例4題圖

圖7 例4的柱狀圖

筆者認為本題正確率不高的原因有二，一是有部分學生對摩擦力的方向與相對運動方向相反的理解還不夠深刻，二是有部分學生審題時受到了向右的力F干擾.通過評講此題，可以進一步加深學生對摩擦力方向判斷的理解.

綜上所述，實行翻轉課堂的教學效果精準診斷教學模式，教師首先要為學生課前自主學習提供時間和空間，其次是要為學生自主學習提供微視頻等優質資源，再次是教師要為學生自助解惑和思維碰撞提供方便，在此基礎上，在課堂自由討論中，學生就能個性化地解決各自的疑難困惑，教師講解時就能解答共同的疑惑.而基于IRS即時反饋系統的精準數據統計，不僅能提高課堂評講的針對性和實效性，還能對教學效果做出科學的評價.而且，在學生課前自主學習與交流過程中，學生的自主建構能力、合作探究能力、科學論證能力和基于事實的抽象概括能力等核心素養也得到了有效的提高.

1 方紅德.基于IRS即時反饋系統的物理課堂精準診斷初探.物理教學探討，2016(9)：28～31

2 倪永金.“翻轉課堂”模式下高中物理教學的幾點思考.中學物理:高中版，2016,34(7):11～12

3 呂琪.翻轉課堂下高中物理教學提問設計的實踐與探索.物理教學,2016(4):9～12

**廣東省教育科學規劃2010年度項目課題“即時互動反饋系統對提高物理課堂教學有效性的研究”課題批準號為2010tjk047作者簡介：方紅德(1965- )，男，中教高級，主要從事高效課堂研究和信息技術與學科融合研究.

2016-08-10)