基于OBE理念的BOPPPS教學模式探究*
——以光的全反射為例

2022-11-07 00:50:48張寧高永偉賴毅標

物理通報 2022年11期

張寧高永偉賴毅標

(寧夏大學物理與電子電氣工程學院寧夏銀川 750021)

1 前言

BOPPPS教學模式最初是由ISW加拿大教師技能培訓工作坊針對教師的資格認證所創建，近年來才在我國得到推廣和應用[1]．該教學模式由6個階段組成，他們分別對應BOPPPS教學模式的6個字母：導入(Bridge-in)、學習目標(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式教學(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)、總結(Summ-ary)[2]．BOPPPS教學模式將課堂分為 15 min 左右的教學單元，符合學生注意力集中的自然規律，大大提升了學生的學習效率．

OBE(Outcomes-Based-Education)成果導向教育由美國學者Spady最早提出[3],是一種以學習成果為導向的先進的教育教學理念．課堂教學過程由學生所要達到的學習成果決定該理念對教學準備、教學設計、教學評估與反饋等教育環節的相互配合提出了更高的要求．我國最早于2003年才開始對成果導向教育進行研究，成果導向教育研究機構主要是工科類院校和職業院校，教學改革主要應用在工程教育、高職、實踐、教學等應用類專業與學科中[4]，通過中國知網檢索發現對于高中階段OBE理念的研究2019年才得到關注，尤其是對于高中物理教學的研究較少．

OBE理念與BOPPPS模式存在相互對應的關系,“以學習成果為導向”在BOPPPS模式“O”(學習目標)中得以體現．OBE理念所強調的其他方面，如怎樣有效地達到學習成果在BOPPPS模式的參與式教學中也能得到對應，以OBE理念為指導的BOPPPS教學模式，顛覆了以往的教學模式，以學生為中心，教學不流于形式，更加注重學生核心素養的提升．

2 基于OBE理念的BOPPPS教學模式在高中物理課堂教學中的探索

對于教學模式的各種研究與探索，最終目的是提高教學質量與效率．這就需要教師接受好的教育理念，轉變傳統的教學方式，以學生為中心，化學生被動接收為主動探究．教師要設計出能夠吸引學生注意力、提高學習熱情的教學設計，來提高學生的課堂參與度．BOPPPS教學模式是一種思路更是一種工具，它能夠幫助教師進行教學準備與課堂教學，它的普適性高，無論是純線上還是純線下亦或是線上線下相結合的教學方式均能按照其6個階段進行課堂教學．

2.1 教學模式構建思路

基于OBE理念，要始終以預期成果為目標，課前準備、課堂教學、教學反思等教學環節都要僅僅圍繞“實現預期成果”這一主題．預期成果要緊密聯系課程標準，將課程目標分解，精確到每一章每一節，教師進而設計課前導學清單，學生獨立進行自主預習，并完成教師布置的前測．教師進行匯總并統計預習情況，然后根據學生的學習基礎進行有針對性的教學設計和制作課堂教具、PPT課件等．以上部分要求教師和學生在課前完成．在課堂教學階段，教師首先要向學生明確本節的學習目標，其次進行新課引入，組織學生進行實驗與討論，教師進行點評與總結，為檢測是否達到預期成果對學生進行后測，根據后測結果有針對性地進行答疑解惑，最后進行知識梳理．課后教師可進行預期成果分析，課堂問題分析等，從而反向優化教學設計．教學流程圖如圖1所示.在整個教學活動中不僅教師的教學水平與課堂教學質量得到提升，學生的核心素養也得到了鍛煉與提高．

圖1 教學流程簡圖

2.2 實施方案

2.2.1 課前教學準備

首先，教師要遵循OBE理念指導，緊密結合課程標準并進行教材分析來設置光的全反射的預期成果．根據課標要求，學生應知道光的全反射現象及其產生的條件，初步了解光纖的工作原理、光纖技術在生產生活中的應用．在探究光的全反射現象這一過程中學生需要充分利用所學知識與技能，進而提升學生的核心素養．此前學生已經學習了光的反射、折射定律，對入射角與反射角的關系有了一定了解，對本節課全反射及臨界角的學習具有一定的鋪墊作用．對光的全反射預期成果(教學目標)分析如下：

(1)物理觀念

1)能通過觀察激光筆照射玻璃磚實驗，分析現象，得出全反射的概念;

2)能敘述全反射的概念，知道全反射的產生條件;

3)能敘述光纖的工作原理，及光纖的應用、目前所取得的成就;

4)能用全反射原理解釋生產生活中的全反射現象，如“海市蜃樓”.

(2)科學思維

1)能通過各種實驗現象，推理歸納出全反射發生的條件;

2)通過對生活中實際現象的探究，培養學生將生活實例轉變成物理模型的思維能力與發現問題、解決問題的能力.

(3)科學探究

1)通過小組討論、合作探究的形式，解釋課前兩個問題，培養學生探究的興趣、分析問題解決問題的能力;

2)通過分組實驗探究，鼓勵學生得出發生全反射的條件.

(4)科學態度與責任

1)通過生活實例的展示研究，激發學生學習物理的熱情;

2)通過對光纖的原理與應用的學習，激發學生對科研的向往與民族自豪感.

其次，根據學生現有學習情況，制定導學清單及時發送給學生．如在課前，教師可在導學清單中設置以下問題：發生全反射的條件，舉出生活中涉及到全反射的現象；查閱相關資料解釋光纖的原理，舉例說出生活中光纖的應用，以此來吸引學生的關注度，興趣對于學生是否想繼續學習相關知識是非常重要的．導學清單不拘泥于問題這一種形式，教師可根據不同的教學內容制作不同形式的導學清單，如在講液體表面張力一節，教師可讓學生利用手邊工具，例如清水、洗潔精、小鐵絲進行一些小實驗，課上進行分享展示等，更符合學生認知發展規律，激發學生的學習興趣．

學生根據導學清單明確學習目標，進行預習并完成前測，將問題與建議反饋給教師．教師根據反饋信息進行課堂教學設計，包括引入、參與式教學、后測、總結等，教師課前的整個準備階段，始終要以OBE理念為核心，結合教學實際，科學合理地進行教學設計，確保課堂教學活動能夠順利進行．

2.2.2 課堂教學實施

課堂教學是整個教學過程的核心環節，不僅要激發學生的學習興趣，也要使學生能夠參與到課堂活動中來，以知識為載體，開闊學生眼界、提升學生的核心素養是主要目的．

教學環節一:學習目標(O)

教師在課前闡述本節課學習目標，學生對學習目標進行記憶，明確本節課需要學習哪些知識及運用所學知識解決哪些問題，預計用時2 min．

教學環節二:引入(B)

教師活動：播放名偵探柯南動畫片片段，利用瓷杯、卡片、塑料袋做“消失術”小實驗，如圖2所示.

圖2 導入部分動畫與實驗截圖

學生活動：思考為什么人在游泳池下岸上人卻看不見以及思考為什么圖畫會消失.

設計意圖：活躍課堂氣氛，激發認知沖突，提升學習興趣(對應物理觀念)，預計用時3min．

教學環節三:參與式教學(P)

教師活動：復習提問折射定律內容、光密光疏介質如何界定.

設計意圖：通過復習建立舊知與新知的聯系，培養學生的科學思維，預計用時2 min．

教師活動：引導學生分組探究．讓學生畫出光從光密介質射入光疏介質以及從光疏介質射入光密介質的光路圖并思考逐漸增大入射角，會出現什么變化.提供多種實驗儀器，介紹實驗儀器的使用及注意事項，讓學生分組、自由選擇實驗儀器進行探究．

學生活動：嘗試作圖、猜測并進行實驗驗證．分組自由選擇實驗器材進行實驗.

用激光筆從裝滿水的凹槽射入空氣等．根據實驗現象歸納結論：(1)光從光密到光疏時，隨著入射角增大，折射角增大．折射光線變弱，反射光線變強．當入射角增大到某個角度時，折射角達到90°，折射光線消失．(2)光從光疏到光密時，隨著入射角增大，折射角增大．折射光線變弱，反射光線變強．當入射角增大到某個角度時，折射角總是達不到90°，折射光線不消失．光路圖如圖3所示，全反射實驗現象如圖4所示.

圖3 光路圖

圖4 全反射實驗圖

教師活動：教師對學生歸納的結論進行評價、總結．展示動態光路圖引導學生總結全反射現象以及發生全反射的條件．給出臨界角概念并用習題引出臨界角，引導學生推導臨界角公式．

學生活動：推導臨界角公式，由折射定律得出.

設計意圖：學生親身經歷實驗探究這一過程，不僅培養了學生觀察、分析實驗現象，分析歸納能力，也使學生獲得了自身探索的成就感，有利于成果目標的達成．全反射等相關概念自然得出，解決概念教學困難問題，預計用時15 min．(對應科學探究)

教師活動：解釋全反射現象本質．從電磁波入手，畫出微觀圖，如圖5所示．并向學生解釋，光是電磁波，電磁波在發生全反射時，入射波不是全部反射回光密介質，只是能量全部返回，而是存在透射波，在光疏介質中繼續傳播一段距離，投射后變成了指數衰減的震蕩波，導致能量幾乎為零，肉眼觀察不到，也叫隱失波，隱失波只在表面存在[5]．因此它可以儲存介質表面信息，通過對隱失波的觀察可以得到物體表面的高精度圖像，近場光學顯微鏡分辨率可達幾十納米．

圖5 全反射微觀圖

設計意圖：理解概念本質，使學生對全反射有更深層次的了解，預計用時5 min．

教師活動：揭秘環節．解釋引入問題，讓學生嘗試畫出消失術的光路圖．

學生活動：學生分組討論，用所學全反射相關知識進行解釋與做圖(圖6)．

圖6 引入實驗光路圖

設計意圖：前后呼應，解決引入問題(對應物理觀念)，預計用時5 min．

教師活動：介紹全反射的應用．小實驗引入(圖7)，教師說明和水流相同原理的應用——光纖，介紹光纖的結構與原理(圖8)并對全反射應用進行拓展，簡單介紹自行車燈、內窺鏡、光學顯微鏡等的構造與原理．

圖7 激光水流實驗圖

圖8 光纖原理實驗圖

設計意圖：拓寬學生思維，使學生對所學知識應用場景有一定的了解，激發學生的探究興趣，預計用時7 min．(對應科學態度與責任)

教學環節四:后測(P)

教師首先根據預期成果設置相關習題，查看學生學習情況，其次向學生分發教師授課評價表，讓學生對教師本節授課進行評價．

設計意圖：檢測預期成果達成情況，反向優化教學設計．學生對教師的教學方法、教態、課堂管理等方面進行評價，可以使教師明確教學能力等在學生中的認可度及自身缺點與不足，是鞭策教師的一種方法，有利于教學能力的提升，預計用時5 min．

教學環節五:總結(S)

教師讓學生繪制思維導圖，展示自己所作思維導圖，總結所思所學并延伸下一節要講內容，預計用時5 min．

在教學過程中將BOPPPS教學模式中的前測提前，可以根據學生的答題情況，了解學生預習情況，確定授課重難點．課堂伊始明確學習目標，使學生了解本節課需要掌握哪些內容，通過動畫與小實驗引入物理問題、構建物理模型．再通過小組合作完成實驗、小組討論等形式使學生參與到課堂中來，使學生自然而然地得出全反射的概念與發生全反射的條件，教師針對學生實驗與討論結果及時點評．讓學生通過所學知識對引入問題進行解釋，進而延伸出全反射的應用，學生親自參與這一過程，將知識內化，從而提升核心素養．再通過后測了解學生掌握情況，根據反饋情況回顧疑點盲點，最后對本節知識點進行總結歸納，并對下節課內容進行適當延伸，整個課堂教學過程層層遞進．由于課堂時間有限，采取分層教學的形式，對后測結果較差的學生下發額外的學習任務，進而達到預期效果．

2.2.3 課后教學反思

本研究以OBE理念為指導，利用BOPPPS教學模式對光的全反射這一節進行了教學設計，該教學設計以實驗為主體，通過學生的主動探究、對比觀察、歸納總結，明確了光的全反射概念、形成條件、全反射的本質以及臨界角的概念與公式，講解了光導纖維的原理及應用，做到了以學生為中心，以預期成果為導向，幫助學生克服了重難點．運用討論法、探究法進行教學，使學生真正參與到課堂中來，問題也通過最自然的方式得以解決，教學過程銜接密切．課堂中除注重問題本質以外，教學環節也與物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任相對應．

3 總結

高中物理課程旨在通過物理課程的教學，培養學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定堅實的科學基礎，培養學生的物理學科核心素養是高中物理課程教學的最終目標．與傳統課堂相比的優勢在于它以OBE理念為指導，將課程目標細化、分解，明確教學目標；以BOPPPS教學模式為載體，將課前、課中、課后緊密聯系起來、突出課堂教學學生參與度，使學生在思考、交流、實驗探究中逐漸形成物理觀念、發展科學思維，運用所學知識解決實際問題，了解物理與生活的聯系，培養學生的科學態度與責任．