基于翻转课堂的极简教育技术辅助物理教学研究①——以“机械振动”教学为例

徐钱欣 丁益民 谢 琴

(1. 湖北大学物理与电子科学学院，湖北 武汉 430062；2. 湖北省武汉市实验学校，湖北 武汉 430014)

1 引言

随着信息技术的不断发展和“双减政策”的出台，传统线性的、单一的、碎片化的课堂教学已不能适应当下形势需求。在新的教育形势下，遵循学生的认知特点，尊重学生的个性化需求，聚焦学生的核心素养，从多元视角来设计课程教学，提高学生的创造力，是课堂转型、重构课程的主要目标。翻转课堂的本质不再是单纯地将“课上”转变为“课下”，也不是将传统的教学流程进行盲目的信息化，而是要结合教师日常教学和学生个性特点，使用方便、实用、易学、易用、能够有效提高学习效率的极简教育技术，实现信息技术与学科教学的深度融合。目前多数研究都是针对“双减政策”进行顶层设计，对于极简教育技术支持下的高中物理翻转课堂的研究较少。笔者基于“翻转课堂”构建极简教育技术环境，以“机械振动”教学为例，从课前、课中到课后，通过整合多种教学资源，形成完整的教学闭环，为提高学科育人水平、切实落实减负增效提供方案。

随着物理学科核心素养的提出，高中物理课堂教学面临新的挑战，如何革新教学方式、更好地落实物理核心素养的培养目标是当前物理教学亟待解决的问题。《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出：物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。核心素养导向下的物理教学的最终目的不再是对物理知识进行简单的复现和机械的记忆，而是需要学生将知识内化，强调知识的理解和应用等。

物理教学方式需要不断创新，但是由于教学水平、实验室条件等的限制，目前高中物理教学存在诸多问题。与初中物理相比，高中物理具有一定的难度，具有严密性和系统性的特点。许多教师只根据课本向学生讲解知识，忽略了学生对知识的接受程度，导致学生对物理学习的兴趣下降。在传统物理课堂上教师多采用多媒体进行演示，但PPT课件大多用于展示图片、概念和习题，并未有效发挥其功能，缺乏创新，没有充分发挥信息化教学手段的优势。

2 “翻转课堂”“极简教育技术”简介

“翻转课堂”与传统教学相比，具有突破传统课堂局限、重构教学结构、体现教学新理念的优势。厦门大学郭建鹏教授认为：“翻转课堂”是一种手段，它有效增加了学生与老师的交流时间，改变了师生的交流方式；“翻转课堂”与传统教学相比，更具个性化，在该模式下学生必须对自己的学习负责，从而提高了学生的学习主动性和积极性。“翻转课堂”借助信息技术平台的优势，有利于显化难点、疑点，促进核心素养培养目标的落实。

随着《教育信息化2.0行动计划》以及《智慧校园总体框架》的全面推进，中学课堂的教学环境发生了深刻的变革，也进一步加速了教育技术与学科教学的融合，许多信息化和智能化软件极大地丰富了课程资源，而如何高效地在课堂中有效运用这些信息技术、提升教学效率和课程质量是教育工作者一直关注的问题。上海师范大学黎加厚教授认为：“极简教育技术”是在学校教学工作中，倡导师生使用方便、实用、易学、易用、能够有效提高工作学习效率的技术。他概括了极简教育技术的特点：(1) 操作简便。易学、易用、方便、省时。(2) 解决问题。实用、有效，能够解决工作中的实际问题。(3) 提高效率。减轻工作强度，提高教学效率和质量。

3 极简教育技术辅助高中物理翻转课堂的案例

“机械振动与机械波”是高中物理教学的重点，也是学生学习的难点。简谐运动是最简单的机械振动，但对学生而言则是一种复杂的机械运动。课程标准要求：“通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。”在实际教学中，教师通常采用播放视频等方式，直接给学生“灌输”简谐运动知识，形成传统课堂“人灌”+“机灌”的混合灌输模式，忽视了学生对物理概念和物理模型的理解。笔者通过整合多种极简教育技术，基于翻转课堂模式，从课前、课中到课后，线下、线上多场景衔接，促进教学的最优化。

3.1 课前教学

教师活动学生活动能力培养极简教育技术1. 创建班级QQ群,传送学习资料。2. 设置“问卷星”调查问卷,收集学情。3. 利用NOBOOK课件创作管理系统,录制微课和微视频,与其他教师协同备课。1. 下载学习资料,提前预习。2. 填写调查问卷,反馈预习结果。3. 观看微课和微视频,完成课前作业。培养自主学习能力、发现问题能力,初步形成物理观念。QQ群、“问卷星”、NOBOOK课件创作管理系统、“快剪辑”微课制作。

3.2 课中教学

3.2.1 新课引入，情境创设

教师活动学生活动能力培养极简教育技术展示短视频和生活中的图片:钟摆来回摆动、水中浮标上下浮动、担物行走时扁担下物体的颤动、树梢在微风中的摇摆等。思考问题:在生活中我们会观察到很多类似的运动,这些运动的共同点是什么呢?认真观察,积极思考,从生活中发现物理问题。多媒体PPT、短视频。

3.2.2 新知讲解，动态探究

教师运用NOBOOK软件，创建虚拟实验环境，绘制弹簧振子的振动图像(图1)，学生仔细观察，提出问题和猜想。

图1

采用师生交互演示的方式，分别研究竖直弹簧振子和水平弹簧振子在理想条件下的振动(图2、图3)。借助直观图形展示抽象的物理过程，加深学生对知识点的理解，有效解决教学难点，提高课堂效率。

图2

图3

通过对弹簧振子运动过程的观察和受力分析，从力与运动的关系角度认识简谐运动的特征，进一步深化对质点运动的认识，发展运动与相互作用观念。通过分析弹簧振子在不同位置的速度大小、加速度大小和方向，帮助学生深化对位移、速度、加速度等重要物理概念的认识，形成有关机械振动的物理观念。进一步通过虚拟演示实验，引导学生学习“共振摆”和“受迫振动”(图4)。通过查阅资料，了解共振在生产生活中的应用。

图4

3.3 课后学习

4 结语

极简教育技术通过动态图形和虚拟实验展示抽象的物理过程，可以辅助翻转课堂教学，从而培养学生的探究能力和创新能力，有效提高学生的学习主动性和积极性。