微项目学习在物理翻转课堂中的应用*

唐建华

(苏州阳山实验中学 江苏 苏州 215151)

1 谈微项目学习和翻转课堂

微项目学习是苏州金陵馆长创建的“微课程教学法”中关于课堂创新的一部分，是将单位课时的核心知识情境化，转化成现实生活中的实际问题，激发学生探索发现、解决问题、形成作品的学习过程[1].项目学习持续长，一般要好几课时甚至几周，而微项目学习则是在单位课时里完成.微项目学习的理论基础是建构主义学习理论、杜威的实用主义教育理论和布鲁纳的发现学习理论.

“翻转课堂”是当今一种新的教学模式，它颠覆了传统基于印刷术的课堂教学结构与流程.“翻转课堂”教学模式下，学生课前通过观看教师预先录制的视频学习知识，所以课堂以传统“传授知识的教”已经没有存在的必要，课堂必须抓住知识的内化.课堂如何内化呢？苏州金陵馆长创建的“微课程教学法”中提出“基础检测”“进阶作业”“协作探究”“班级展示”4步.“基础检测”是检测学生课前学习的成效，目的是夯实基础，增加成就感；“进阶作业”是依据最近发展区理论让学生练习可能出错的作业，通过师生互助，达到对知识的深度学习，为进一步的探究活动奠定基础；“协作探究”就是探究教师设置的来自生活的微项目，使学生能够置身于真实的生活情境，根据自己的经验主动加工处理外部信息，并与伙伴交流分享，在思维碰撞中产生新的创意，通过协助探究，形成作品，最终进行“班级展示”.教师设置的微项目直接决定课堂知识内化的程度，影响学生的学习效果.

2 例说微项目在翻转课堂中的应用

2.1 重新设计探究实验内化知识

物理是一个以实验为基础的学科,物理实验是人们利用科学器材设备模拟自然现象，去除干扰因素，留下“干货”，在最有利的条件下研究自然规律.这些实验好处是学生学得快(在传统课堂中尤为必要)，但知识应用能力要差些，因为生活中的问题不像学生实验时那么简单，客观问题千变万化，充满着许多干扰因素，这就需要学生有排除干扰的能力.在翻转模式下，课前视频中“排除干扰的经典实验”学生已经学习了，但缺少动手体验的过程，课堂中如何处理呢，笔者认为可以选用生活中的物品，设计含有干扰因素的“实验”完成探究，验证结论.这个过程不仅具有传统物理实验应有的功能，还丰富了学生体验，加深了对物理概念和规律的理解.

笔者在执教苏科版物理“杠杆”一课时，课前学生观看了视频完成了自学任务单，学生已经学习了杠杆平衡条件的知识.课堂中，笔者对于“探究杠杆平衡条件”这个重要实验故意设置障碍，舍弃实验室里现成的杠杆，选取了生活中的筷子、大小相同的螺母(重0.2 N)、小铁丝、细绳、三角板，让学生再次探究.学生先设计实验，通过讨论提出实验方案：筷子作为杠杆，把其中间用细绳挂起来，使之水平位置静止；再用细绳系着螺母挂在杠杆两边,调整位置使之再次在水平位置静止；最后三角板测量力臂探究杠杆平衡条件.教师提出疑问，没有平衡螺母怎样解决筷子水平位置平衡问题.学生给出两种正确方法：一是不断调整细绳位置；二是筷子上翘一端系上细铁丝，调整铁丝位置如图1所示.教师提出，实验前筷子在水平位置静止和实验时筷子在水平位置静止时作用问题.学生很自然地说出作用，前者是消除筷子自重对实验的影响；后者是为了方便测量力臂.教师又提出，筷子一端粗一端细，是否会影响实验.部分学生觉得不会影响，但还有些学生有些迟疑.这样大家热情高涨地开始了实验.

图1 一端系有小铁丝的筷子

实验结束后，师生交流.实验结论和视频里一样，筷子的粗细不会影响杠杆平衡条件.教师再次提出，如何利用杠杆平衡的条件，利用螺母测出筷子自身的重力.学生开始了激烈的讨论，主要围绕这几个问题：一是没有弹簧测力计不能测筷子重力；二是筷子太轻了，有测力计也不能测；三是把筷子和螺母挂在杠杆的两端，调节杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件，由螺母的重力以及它们的力臂得到筷子的重力；四是先找出筷子的重心，然后筷子一端挂上螺母，另一端不挂，如图2所示.调整支点位置使筷子水平位置平衡，测出螺母作用于筷子的力臂和筷子自身重力作用于筷子的力臂，根据螺母的重力就能得到筷子的重力.最后学生采用一致认可的方法四测出筷子的重力.教师再提出，大家可以拿着自己小组的筷子到教师这里用电子称验证一下，用杠杆平衡条件测出的筷子重力是否准确.学生自然很兴奋，验证后去除测量误差的影响，用电子称测出的重力和运用杠杆平衡条件得出的重力是一致的，更加验证学生运用筷子得出杠杆平衡条件的正确性.

图2 测量筷子的重力方法四

2.2 解决物理原始问题内化知识

物理原始问题取自生活中的客观问题，这些问题不同于经过抽象、概括、建模的理想物理习题，缺少了关键词和数据作为解题的拐杖，需要的是学生解决实际问题的能力、建模的能力，解决该问题有利于培养学生适应将来社会的核心素养.而传统课堂教学中,大部分时间花在知识的传授上，在最后解决问题时，只能仓促地以解决高度概括的物理习题来巩固知识，至于从物理走向社会解决实际问题，那只能是学有余力的学生课后自己去寻找、分析、解决了.所以，翻转课堂学习的课堂中教师有必要寻找生活中的物理原始问题并呈现在学生面前，让学生分析解决.

笔者执教苏科版物理“物态变化”这一章复习课，学生课前观看视频完成任务单，已经能说出6个物态变化的名称，以及伴随着吸热还是放热；能说出水在自然界的循环过程，知道冰融化、水沸腾的条件.为了深度学习这些内容，笔者寻找了一个生活中由物态变化组成的原始问题，将涉及这个原始问题的过程用手机拍摄成视频，让学生分析这其中包含有哪些物态变化.

笔者选用了看起来像冰块的固体，投入装水的玻璃杯中，然后用手机拍摄“冰”投入水后，水“沸腾”的壮观全过程.课堂播放给学生看，学生看到后很兴奋，因为看到杯子中有很多气泡产生，杯子上方有大量的“白气”，这个现象类似于学生前面做的“水的沸腾”实验，但这个实验更加壮观，水中气泡更多，产生的“白气”更多.看完视频后让学生思考这是什么现象？图3是反映原始问题的视频截图和师生交流的教学片断.

生甲：这个实验现象符合水沸腾时的现象，应该是水的沸腾.

生乙：不是水的沸腾，水沸腾的条件是温度达到沸点后还要继续加热，这里没有热源.

生甲反驳：放进去的固体一定能放热.

这时教室安静下来，学生们都紧锁眉头，生丙打破僵局：不是水的沸腾，原因有二，一是水沸腾后水面上方的“白气”要上升的，因为热空气是上升的，而视频中“白气”下降；二是水要加热到沸点才能沸腾，假设放进去的固体是热源，也不会一放进水中，水就能沸腾.

说完后大家都很赞同，但随之而来的疑问是放进去的神奇固体是什么.

(a)

(b)

(c)

生丙：放进去的固体温度肯定很低，因为杯子上方的“白气”是往下流动的，应该是冷空气.

放进去的固体温度很低，那是什么呢？大家又在不断猜想.

生丁：我猜是干冰，干冰在常温下会迅速升华变为气体二氧化碳，所以水中有许多气泡产生.

教师追问:那杯口周围产生的白色气体是怎么回事？

生丙：干冰升华要吸热，水中气泡实际是气体二氧化碳，但温度很低，所以到杯口上方时，导致了空气中的水蒸气液化，变成小水珠随着冷空气流动，我们看到的不是二氧化碳，二氧化碳是看不见的气体，我们看见的是小水珠.至此，一个来自生活的原始问题得到了很好的解决.

2.3 研究生活中的商品内化知识

物理是自然科学中的重要基础学科，其发展又推动社会的不断进步，生活中琳琅满目的商品中就包含着各种物理原理、物理规律.让学生研究生活中的现成商品，既有利于学生理解所学知识，还能有助于培养学生发明创造的能力.

笔者在2013年江苏省第二届初中物理课程改革活动中，执教了九年级物理“磁体与磁场”.其中课前给学生看了笔者在实验室里预先录制的探究磁体性质的微视频，并且学生完成了相应的课前自学任务单，学生已经了解磁体的吸铁性、指向性、磁极间相互作用等磁体的性质.课堂中为内化知识，笔者课堂上让学生拆卸儿童磁性写字板(图4)，分小组分别研究写字板的笔、板、擦3个部件与磁有关的问题.

图4 拆卸后的儿童磁性写字板

这种磁性写字板是他们小时候熟悉的入学前练习写字画画的必备装置，对于写字板上的笔为何轻易就在板子上写出字来，背面的神奇擦子上下移动一下，板子上的内容就全部消失了，这些现象小时候只觉得神奇、好玩，但不知道其原因.所以选择这种熟悉而神奇的商品来研究与磁体有关的知识时，学生情绪高涨.教师给每个小组还准备了铁钉、条形磁体、回形针、小磁针，给每个小组营造一个开放的实验环境，让学生去发现、去探索.

组内讨论后，组间交流.判断笔是否具有磁性时，出现3种方法：一是用条形磁体与笔相吸就行；二是回形针与笔相吸就行；三是条形磁体与笔相斥才能说明有磁性.经过讨论后发现第一种方法不行，第三种方法不仅能判断笔是否是磁体，还能找出笔尖处的磁极.判断板里的粉末状颗粒可能是什么物质时，学生根据磁体笔能吸引板子深处粉状颗粒，得出可能是磁粉，也可能是无磁性铁粉的猜想，最终用铁钉尝试写字失败的实验说明是铁粉.有前面基础，学生自然而然就能判断出背后的擦子是磁体，在擦的过程中把浮在板子上层的铁粉全部吸到板子下层如图5所示.教师提出，若用条形磁体去擦板子会是什么效果？学生有两种猜想：一是也能起同样的效果，理由是条形磁体也能吸铁粉；二是两头能擦除、中间不能，理由是条形磁体两头是磁极.最后实验检验说明猜想二是对的,如图6所示，这时学生讨论焦点落在磁性写字板后面的擦子为何能全部擦除，学生又提出两个新猜想：一是擦子是磁体但无两个磁极(与知识不符但很多学生都赞同)；二是两个磁极分布在擦子与板子接触位置和反面处.然后又设计实验，学生们想到用小磁针去检验猜想，得出猜想二是对的如图7所示，同时又丰富了学生的知识，条状磁体的磁极不一定在几何最长处，如生活中的钕铁硼强磁体、冰箱的磁封等.

图5 擦子擦板子

图6 条形磁体擦板子

图7 小磁针检验擦子

2.4 根据规律制作产品内化知识

“从生活到物理，从物理到社会”这是新课标的基本理念，这也是学习物理的出发点，就是要将学到的知识在社会实践中得到应用，这也是科学技术转化成生产力的要求.生活中各式各样的产品原理都或多或少的涉及到物理知识，甚至有些物理规律的发现直接导致相应的应用产品的发明.所以教师在让学生学完相应知识后，可以制作成现成“产品”的，要创造条件，让学生制作，感受知识的价值.但传统课堂就显得力不从心，课堂上为了尽量不让每个学生掉队，就要集中精力把知识点的来龙去脉一一理清，最后到知识应用时，只能蜻蜓点水，点到为止，学生回家自己领悟感受知识的应用.而在翻转课堂中，教师把讲授知识的过程精心制作成微课，学生学习知识前置，课堂就可以深度学习，甚至可以运用物理知识进行“创作”.

笔者执教苏科版八年级物理“物质的三态 温度的测量”这节课，课堂上提供药瓶、吸管、墨水、一个注射器等器材，让学生自制一个温度计.这个看似简单的制作却包含了许多等待解决的现实问题.很快每个小组都完成了产品雏形的制作，笔者找了两个小组的作品，一个是瓶子中装满红墨水、一个瓶子没装满如图8(a)所示.拿着两个作品提问：这两个“温度计”放在热水中，哪个温度计上升得快？学生们都认为是墨水装得多的“温度计”上升快，因为液体越多，受热膨胀后液体体积增加就越多.于是笔者将两个“温度计”同时放入热水烧杯中，将这一过程进行投影.学生很快发现现象不是预期的，红墨水装得少的“温度计”反而受热后液体上升快，而且上升的液体有部分已经喷出来如图8(b)所示.大部分学生看到这个奇怪现象不知原因，教师进行及时的点拨：上升快的“温度计”除了液体会受热膨胀，还有什么也会受热膨胀？这样学生想到还有气体受热也膨胀，而且相对液体来说，膨胀得更多，但由于吸管插入液体中了，气体的膨胀又压迫了液体，于是液体就被挤上去了.教师抓住机会给学生介绍了世界上第一支伽利略气体温度计，讲完后紧接着提出：这个上升快的“温度计”很灵敏，但现在为什么不用了？教师顺势演示了将该温度计放入透明的塑料瓶中盖紧，然后挤压瓶子，学生迅速看到温度计里的液柱在下降.教师不用解释，学生便可以分析到大气压对该温度计有影响.接下来教师又准备了两个烧杯，里面有正在融化的冰块(从保温杯先后相隔5 min倒出)，一个快融化完，一个才刚开始融化.教师提出：这两个烧杯中液体的温度谁更低？结果温度计放进去测得是一样的如图8(c)、(d)所示，这也就解决了课前视频中提出摄氏温标的关于零摄氏度的来历问题.

(a) (b)

(c) (d)

3 总结

“知识从生活中来，到生活中去”，“翻转课堂”的课前通过学生观看视频，完成自学任务单，解决的是知识获得问题，而课堂上我们就需要解决知识应用问题，因此就需要教师设置真实情境的微项目.由于物理学科特点，我们运用取自生活的物品设计实验重温规律的获得；分析解决物理原始问题提高学生解决实际问题的能力；分析现有商品和制作产品培养学生知识创新能力.所以，翻转课堂中课堂知识内化的效果很大程度上取决于教师设置的“微项目”质量的高低.