基于BOPPPS理念的高中物理翻转课堂教学实践

李美霖 高永伟

摘   要：针对传统物理教学中学生参与度低、教学针对性弱等问题，开发基于BOPPPS理念的高中物理翻转课堂设计，以灵活创新的教学手段和妥善高效的时间安排引导学生进行参与式学习，提高课堂教学效果，并为高中物理教师提供模式借鉴。

关键词：BOPPPS；翻转课堂；参与式学习；高效课堂

以教师为主导的传统课堂教学是中学物理课堂教学中最常见的活动，它在教学的效率性和对学生的约束性上具有独特优势。然而，新课改倡导的“对话、自主、探究、协作”等理念与当下社会对“具备自主学习能力的人才”的需求使传统教学面临巨大挑战[ 1 ]。为适应教育发展的新阶段，“一刀切”的教学方式和参与度低的课堂状态都亟待改进。

《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》的颁布证明多媒体融入课堂已成为大势所趋。翻转课堂作为典型的信息化教学范式，一方面有利于为学生提供个性化学习环境，加强师生间互动交流[ 2 ]。另一方面，从物理学科具备实验科学的特性出发，翻转课堂可通过重组课堂内外教学时间、缓解有限课时内的教学压力，来为学生提供更多探究实践机会，这对构建高效率的生本化课堂具有重要意义。

鉴于一些学生自律性不足，未能合理安排时间来完成课前学习内容[ 3 ]，拟在翻转课堂模式的基础上融入BOPPPS理念。BOPPPS教学模式将课堂教学分为导言（Bridge-in）、目标（Objective/Outcome）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory learning）、后测（Post assessment）和总结（Summary） 6个模块[ 4 ]。该模式中的前测环节既可对课前学习产生监控和激励作用，又能够帮助教师分析学生的“经验起点”，从而有的放矢地开展教学。这两种模式均强调学生的主体地位和课堂深度参与。鉴于二者的相似性与互补性，本研究拟将两种教学模式进行组合与重构，以“探究产生感应电流的条件”一节为例提供教学策略。

1  理论可行性分析

1.1  学习金字塔理论

Edgar用数字形式形象地表明了不同学习方式与学习效果之间的关系[ 5 ]。例如听讲、阅读、视听和演示等传统学习方式均属于被动接受，所学内容的平均留存率在30%以下。而讨论、实践和教授他人等活动需要学生主动参与，属于主动学习，学习内容留存率可达50%～90%，如图1所示。

翻轉课堂与BOPPPS模式存在相呼应的切合点，提倡学生的积极参与和师生的良好互动。二者结合涵盖了包括视听、演示、讨论、实践以及团队合作等多种学习方式，对于改善学生注意力低下，促进课堂教学效果的提升更具作用。

1.2  十分钟法则

Medina研究发现，人的专注力只能持续10～15 min[ 5 ]。据此规律进一步发现学生在课堂教学中间20 min注意力低下的普遍现象[ 6 ]。翻转课堂模式将基础知识的学习放在课前，BOPPPS模式将课堂划分成六个环节，在学生注意力涣散的时间段内引入参与式学习，两者结合以保证学生在学习时的专注力。

2  翻转课堂与BOPPPS模式重组

为使课堂时间得以最大程度利用，重构翻转课堂与BOPPPS模式，得到P1S—BOP1IPP2S教学模型，如图2所示。

课前包括前测和自学两部分，利用前测将自学转变为任务导向学习形式以提高自学的约束力，学生将有更多的时间进行课上的深度参与和主动探究。

课中包括引入、目标、前测检验、参与式学习、后测和总结6个环节。重组模式在原模式的基础上加入前测检验环节。教师可通过该环节了解学生的已有经验储备以调整教学内容和方式。

课后依据课中的后测结果，若教学效果理想，引导学生完成高阶目标，将理论转化为实践。若教学效果欠佳，通过生生互助或个别指导进行查缺补漏。

重构后的模型将课堂45 min划分成三个部分，第一部分为课前准备阶段，包括各5 min的引入、目标领航和前测检验三个模块，第二部分为15 min的参与式学习阶段，第三部分为验收阶段，包括10 min后测和5 min总结，共6个模块，每个模块都低于15 min以保证学生的专注力，使每节课分段但不零散。

3  基于P1S—BOP1IPP2S模型的教学实践

3.1  教材与学情分析

“探究感应电流的产生条件”一节位于高中物理必修第三册第十三章第三节，本节课解释了电与磁的联系，在电学部分占据重要地位。

学生在初中已接触过电磁感应现象，了解了磁能生电，但对于产生感应电流的条件和本质了解较少。在此阶段，虽然学生已初步具备因果推理思维，但在没有一定基础知识作为支撑的情况下，完全独立自主设计实验进行探究，对于学生来说较为困难。因此，在完成微课自学后，再以自主探究的方式对磁生电的规律进行归纳和验证会更接近当前学生能够达到的水平。

本节以法拉第经过多年不懈探究的史实作为德育切入点，培养科学责任与探究精神。

3.2  教学过程

课前（P1S）

（1）前测（Pre-assessment）见表1

此环节通过抛出层层递进的问题唤起学生认知结构中的已有经验，为新旧知识间的过渡做准备。相较于单次前测，双测能起到错题本的作用，帮助学生了解已经学过的知识中是否存在漏洞，而不是在自学后不加思考地直接将答案照搬到前测问题中。同时又能帮助教师了解学生自学前的迷思概念，并通过前后对比来检验课前自学效果。

（2）自学（Self-studying）

学生在课前通过视频、PPT、导学案等教学资源进行自主学习，探究感应电流产生条件的过程、归纳结论和建构空间模型是本节课的难点，在设计微课时要重点体现。

课中（BOP1IPP2S）

（1）导言（Bridge-in）

自制教具，长导线绕成线圈连接小灯泡构成闭合回路，打开电磁炉开关，手持回路向下接近电磁炉，发现灯泡变亮。（见图3）引导学生思考没有电源，导体回路中的电流是怎样产生的？

（2）目标（Objective-outcome）

a.知道感应电流的产生条件，能结合具体实例对磁通量的变化进行定性和定量判断。

b.能设计探究方案，掌握小组合作、分析归纳的科学研究方法。

c.体会科学探究过程，感受科学探索道路上严谨认真的态度。

d.利用所学内容开展个性化设计。

e. 查阅资料，解释生活中与所学内容相关的应用和现象。

（3）前测检验（Pre-assessment inspect）

学生按照“同质分层、异质分组”原则划分小组，就前测和自学过程中存在的的问题进行组内探讨、互相答疑。教师利用前测表分析学生迷思概念的成因，并收集集中存在的问题和个别性问题（如根据电磁感应现象，学生可能误以为产生感应电流的原因是导体切割磁感线）为后续教学做准备。

（4）参与式学习（Participatory learning）

通过课前学习，学生已经了解到产生感应电流的条件为磁通量的变化。本环节将在教师的引导下由学生自主设计实验对结论进行检验验证。每组提供电磁感应演示器、电源、软硬线圈各一支和灵敏电流表一个。

【教师引导】

问题1：回忆上一节对磁通量的学习，磁通量φ可以通过怎样的方式被改变？

问题2：电磁演示器接通电源即可在边界内产生匀强磁场，当接通、断开电源或调节电压大小旋钮时，哪些物理量会发生改变？

问题3：软硬线圈的不同之处在哪里，能通过软硬线圈改变什么？

问题4：自制表格，归纳信息，注意观察未产生感应电流的情况。

【学生活动】

学生利用软硬线圈和电源设计不同实验方案，改变磁通量，观察电流设计是否有感应电流产生，结果如表2所示。

【教师引导】

问题5：以上操作中磁通量φ是否变化，它是如何被改变的，各操作是否产生感应电流？

问题6：我们已经验证了B变S不变→φ变、B不变S变→φ变均能产生感应电流，以上操作均通过改变B与S来改变φ，如何证明产生感应电流的本质只在于φ的变化，而不在于B与S变化本身？

【学生活动】表2中1-3的操作通过改变磁感线垂直穿过的面积S来改变φ，4-5的操作通过改变磁感应强度B来改变φ，1-5均产生感应电流。6-7的操作线圈中B与S均未发生改变，未产生感应电流。若能证明B与S变化时，只要φ不变依然不能产生感应电流，即可得出产生感应电流的本质只在于φ的变化。

【教师引导】

问题7：磁通量是标量还是矢量？当同时有从两侧穿过某平面的磁感线时，如何计算这一平面的磁通量？

问题8：我们在学习电场和磁场时，曾将抽象的电场强度与磁感应强度具象化为电场线、磁感线来表示。为使磁通量概念更加直观，是否能用类似方法建立磁通量与磁感线的物理模型？

【学生活动】磁通量是标量，没有方向，但有正负之分。若规定某方向穿过平面的磁通量为正，则反向穿过的为负，求穿过该平面的磁通量时要正负相抵。因此可以建立磁通量在数值上等于穿过某个闭合回路的磁感线的净条数的模型。

【教师引导】

教师演示实验见图4，按照条形磁铁磁感线走向制作模具，强磁铁置于模具上方，收紧软线圈，沿模具侧壁运动，发现连接线圈的灵敏电流计几乎不偏转。

问题9：从位置1到位置2，B、S与φ分别怎样变化？

问题10：你能得出怎样的结论？

问题11：请试着解释课前实验中电磁炉上方的灯泡变亮原因？

【学生活动】B变小，S变大，穿过线圈的磁感线的净条数没有变化，即φ不变。可以看出产生感应电流的本质在于闭合回路中磁通量发生变化。

前面实验中，電磁炉能产生变化的磁场，穿过回路中的磁通量发生变化，产生感应电流，灯泡变亮。

设计意图：学生亲身经历验证过程，会对该部分内容形成更加清晰、深刻的印象。同时，课堂教学不是对微课的简单重复，而是要在教师的引导下完成更抽象，更难以理解的一部分内容的学习。

学生通过自主分析、验证得出的结论与探究过程中形成的因果推理、质疑思维共同构成新的物理观念，整节课通过构建闭环的四维目标促进学生核心素养的全方位提升。见图5。

⑤后测（Post-assessment）

针对课前暴露的问题，设置测试题目，观察学生在学习后思维是否向正确方向转变，检验学习目标达成程度。

题目1：匀强磁场中静置一个弹簧线圈，用手撑开线圈再放手让其收缩，是否有感应电流产生，可能有几种情况，为什么？

题目2：让图片中的线圈ABCD产生感应电流应该怎样做？（见图6）

⑥总结（Summary）

巩固课堂内容，将所学内容制成思维导图以便后续复习。完成自评、互评和教师评价，及时反馈后测情况与仍存在的疑问，完成“闭环学习”。

（3）课后

根据后测反馈弹性调整教学安排，若课堂教学卓有成效可完成高阶目标。（动手设计制作简易发电机等。）也可查阅资料对生活中的现象或原理进行解释分享。（例如手机无线充电装置）对高阶目标的完成度评分，计入过程性评价。

4  结语

课堂教学方式的变革是迈向素质教育的有益探索，将翻转课堂与BOPPPS模式重构后的P1S—BOP1IPP2S模型在教学结构和师生角色方面均打破常规，颠覆传统教学的思维惯性。如果说传统课堂只有课下是学生自主完成的过程，那么这种新模式在课上、课下都是学生自主构建的过程。虽然该模型对教师的能力和素养要求更高，但只要充分准备设计得当，将既能够促使学生主动进行思维构建，又能为教师提供了具有操作性和条理性的教学框架，为课堂教学开拓新思路。

参考文献：

［1］ 秦炜炜. 翻转学习：课堂教学改革的新范式[J]. 电化教育研究， 2013，34（8）：84-90.

［2］ 吴忠良，赵磊. 基于网络学习空间的翻转课堂教学模式初探[J]. 中国电化教育， 2014（4）：121-126.

［3］ 张定海，赵有益，史战红，等. 基于BOPPPS模型的“概率统计”翻转课堂教学模式研究[J]. 兰州文理学院学报（自然科学版）， 2022，36（1）：111-115.

［4］ 尹庆丰. BOPPPS教学模式在高中物理课堂中的探索与实践——以“导体的电阻”为例[J]. 物理教师， 2018，39（4）：2-7.

［5］ 姜艳玲，徐彤. 学习成效金字塔理论在翻转课堂中的应用与实践[J]. 中国电化教育， 2014（7）： 133-138.

［6］ 李贵安，董莎. 基于翻转课堂理念的BOPPPS教学模式重构——以“楞次定律”为例[J]. 中学物理，2021，39（17）：35-38.