劉燕 王斌

[摘 要] 力學(xué)是物理學(xué)本科專(zhuān)業(yè)的基本理論知識(shí)體系中的第一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，即機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象與規(guī)律。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于課時(shí)限制，學(xué)生無(wú)法在課堂內(nèi)完全掌握教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于實(shí)驗(yàn)部分而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難形成完整、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)鏈;因此，將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于力學(xué)教學(xué)，既有利于學(xué)生提前預(yù)習(xí)，又有利于師生互動(dòng)交流，同時(shí)能夠充分培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的大幅度提高。

[關(guān)鍵詞] 翻轉(zhuǎn)課堂;力學(xué)課程;教學(xué)嘗試;教學(xué)開(kāi)發(fā)

[基金項(xiàng)目] 2017年度西華師范大學(xué)教改項(xiàng)目“力學(xué)的‘第二課堂教學(xué)模式探索”（Xjjgxh20177241）

[作者簡(jiǎn)介] 劉 燕（1982—），女，四川新都人，碩士，講師，主要從事力學(xué)教學(xué)工作及非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)與控制方面的研究;王 斌（1996—），男，湖南湘潭人，西華師范大學(xué)物理與空間科學(xué)學(xué)院2015級(jí)物理學(xué)本科生，研究方向?yàn)閷W(xué)科教學(xué)。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.3 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）36-0246-03 ? ?[收稿日期] 2020-04-02

物理學(xué)本科專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)體系包括七個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，其中力學(xué)是第一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，即機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象與規(guī)律。而大學(xué)開(kāi)設(shè)的第一組基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)就是力學(xué)實(shí)驗(yàn)，它既是大學(xué)物理教學(xué)的開(kāi)端，又是后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)，它有利于加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能;讓學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)初步的科學(xué)素養(yǎng)。目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要從預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、復(fù)習(xí)、作業(yè)練習(xí)、考試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行，但是有些環(huán)節(jié)存在一些瑕疵。例如：由于課時(shí)限制，教師大部分時(shí)間充當(dāng)“主角”，而學(xué)生的“舞臺(tái)”時(shí)間置于末尾。同時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)部分而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又很難形成完整、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)鏈。首先，學(xué)生依靠書(shū)本描述，很難開(kāi)展實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和操作訓(xùn)練，熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心每年承接大量學(xué)生實(shí)驗(yàn)，時(shí)數(shù)巨大的教學(xué)任務(wù)影響了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)考核及評(píng)判、考試，尤其是動(dòng)手操作考試，造成考試評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不具客觀性和唯一性，同時(shí)存在憑印象打分、成績(jī)因教師而異的現(xiàn)象，這樣的考試嚴(yán)重影響學(xué)生的積極性。

翻轉(zhuǎn)課堂即將課堂內(nèi)外的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，把學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生能夠最大程度發(fā)揮主動(dòng)性，并與教師、同學(xué)共同研究解決疑難問(wèn)題，從而獲得更深層次的理解。教師占用課堂的時(shí)間由傳統(tǒng)模式下的整節(jié)課轉(zhuǎn)變?yōu)?0分鐘左右，尤其強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課前完成自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過(guò)教學(xué)視頻、聽(tīng)播客、閱讀電子書(shū)，在網(wǎng)絡(luò)上與別的同學(xué)討論，查閱需要的材料進(jìn)行學(xué)習(xí)。在課后，學(xué)生自主復(fù)習(xí)整理，及時(shí)向教師進(jìn)行課堂反饋;教師則采用講授法和協(xié)作法來(lái)滿(mǎn)足學(xué)生的需要以及促成他們的個(gè)性化學(xué)習(xí)，其目標(biāo)是為了讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐獲得更真實(shí)的學(xué)習(xí)。

將翻轉(zhuǎn)課堂運(yùn)用于力學(xué)課程教學(xué)，既有利于學(xué)生提前預(yù)習(xí)，又有利于師生互動(dòng)交流;既有利于將大部分“舞臺(tái)”時(shí)間交還給學(xué)生，又有利于教師在大眾教學(xué)的模式下對(duì)學(xué)生進(jìn)行特色最大化、優(yōu)勢(shì)最大化的教育教學(xué)。

一、力學(xué)課程翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)方案

（一）課前準(zhǔn)備及課前自主學(xué)習(xí)

1.根據(jù)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式，將力學(xué)課程分成幾大模塊。模塊1：物理學(xué)和力學(xué)基本知識(shí)點(diǎn);模塊2：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué);模塊3：動(dòng)量、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量守恒定律;模塊4：動(dòng)能和勢(shì)能;模塊5：角動(dòng)量;模塊6：萬(wàn)有引力定律;模塊7：剛體力學(xué);模塊8：振動(dòng);模塊9：波動(dòng)和聲。

2.對(duì)應(yīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)如下：長(zhǎng)度測(cè)量;固體和液體的密度測(cè)定;重力加速度的測(cè)定（單擺法）;在氣墊導(dǎo)軌上測(cè)量速度和加速度;牛頓第二定律的驗(yàn)證;諧振動(dòng)的研究;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和切變模量的測(cè)量;扭擺法測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;楊氏彈性模量的測(cè)量;弦線(xiàn)振動(dòng)的研究;復(fù)擺。

3.根據(jù)模塊知識(shí)制作視頻、PPT、相關(guān)教程資料等提供給學(xué)生，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)給學(xué)生布置課前預(yù)習(xí)任務(wù)，供學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。同時(shí)，根據(jù)每一個(gè)模塊的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)提前在互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)置3～5個(gè)題目，大約10～15分鐘時(shí)間完成，學(xué)生完成后及時(shí)交給老師，老師可以根據(jù)學(xué)生完成具體時(shí)間點(diǎn)、時(shí)間長(zhǎng)度和正確率等分析學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度調(diào)整上課討論內(nèi)容，提高上課時(shí)間的有效利用率。學(xué)生在完成測(cè)試題后，設(shè)置測(cè)試疑問(wèn)專(zhuān)欄，讓學(xué)生總結(jié)自己對(duì)該知識(shí)點(diǎn)課前的疑惑，標(biāo)注疑問(wèn)知識(shí)點(diǎn)，在課堂上教師進(jìn)行全面解答。

（二）課中學(xué)習(xí)

1.課堂上教師把上課主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生以小組討論的形式完成知識(shí)探究，同時(shí)要求老師加入課程討論，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效指導(dǎo)。

2.經(jīng)過(guò)課前知識(shí)傳遞，學(xué)生已基本掌握知識(shí)要點(diǎn)，教師即可充分利用課堂時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行課堂探討。在課上，教師已根據(jù)疑問(wèn)專(zhuān)欄與課前測(cè)評(píng)創(chuàng)建針對(duì)性問(wèn)題，以小組形式對(duì)教師提出的問(wèn)題或者小組想解答的課前測(cè)評(píng)遺留問(wèn)題開(kāi)展課堂討論。經(jīng)過(guò)小組共同探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)，使課堂真正做到“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”，實(shí)現(xiàn)教育目的。在課堂最后10分鐘進(jìn)行教學(xué)效果測(cè)評(píng)，以達(dá)到課堂教學(xué)目的。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，教師對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，為下次課做好充分準(zhǔn)備。

3.為促進(jìn)教學(xué)更加先進(jìn)化、高效性，教師采取融入TPACK（整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)）理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，即以技術(shù)為手段，顛倒知識(shí)內(nèi)化和知識(shí)教授順序，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課堂的結(jié)合。TPACK理念更加有助于翻轉(zhuǎn)課堂的進(jìn)行。

（三）課后復(fù)習(xí)和總結(jié)

1.根據(jù)學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)方面掌握的實(shí)際出相關(guān)練習(xí)題，由學(xué)生完成，通過(guò)學(xué)生完成具體時(shí)間、時(shí)間長(zhǎng)度和正確率等分析學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

2.如果課前是初步認(rèn)知學(xué)習(xí)，課中是有效掌握學(xué)習(xí)，那么課后就是對(duì)知識(shí)進(jìn)行鞏固和內(nèi)化學(xué)習(xí)。在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式中，教師可以嘗試采取學(xué)生自我總結(jié)的方式，從學(xué)生獲取知識(shí)程度得到課堂反饋。比如在掌握一定教學(xué)制作技能后，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容制作相應(yīng)的課件。在制作過(guò)程中，學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和教師進(jìn)行交流，教師也可以借此為學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。這不僅解決了傳統(tǒng)教學(xué)的限制，也使教師能得到及時(shí)反饋，同時(shí)促進(jìn)師生關(guān)系的良好發(fā)展。另外，在課后任務(wù)完成后，學(xué)生可以將制作成果通過(guò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行上傳，教師通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)行歸納總結(jié)，并了解學(xué)生潛在的問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)方案。

二、翻轉(zhuǎn)課堂在力學(xué)課程中的應(yīng)用

以周衍柏版本《理論力學(xué)》中第一章第四節(jié)的“牛頓第三定律”為例，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行對(duì)比。

（一）傳統(tǒng)課堂

1.課前根據(jù)教材自主預(yù)習(xí)。

2.課中。

（1）情景導(dǎo)入。結(jié)合科幻圖片，展示宇宙飛船起飛情況，播放第14屆國(guó)際泳聯(lián)世界游泳錦標(biāo)賽選手蛙泳與自由泳過(guò)程片段。通過(guò)以上活動(dòng)向?qū)W生提問(wèn)：為什么火箭能夠被發(fā)射，選手通過(guò)游泳能夠前進(jìn)？

（2）新課教學(xué)。教師根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的誤區(qū)進(jìn)行糾正，并帶著學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)入新課。教師配合多媒體課件展示視頻：錦標(biāo)賽蛙泳選手腳部運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)構(gòu)圖、嫦娥四號(hào)探月從地球起步過(guò)程。教師向?qū)W生提問(wèn)，讓學(xué)生進(jìn)行討論，分析出作用力與反作用力的含義，即一個(gè)物體a對(duì)另一個(gè)物體b施加一個(gè)作用力，同時(shí)，物體b也會(huì)對(duì)物體a施加一個(gè)反作用力。接下來(lái)，教師讓學(xué)生分組進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，找出作用力與反作用力大小關(guān)系。學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)做相互連線(xiàn)對(duì)拉以及松開(kāi)的實(shí)驗(yàn)，觀察兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小，對(duì)作用力與反作用力大小進(jìn)行比較、總結(jié);再讓學(xué)生緩慢松開(kāi)彈簧，觀察得出作用力與反作用力具備同時(shí)性。接下來(lái)觀看幻燈片給出的案例：自由泳運(yùn)動(dòng)員的腳步動(dòng)作與蛙泳運(yùn)動(dòng)員的腳部運(yùn)動(dòng)過(guò)程。教師邊提問(wèn)邊交流，分析總結(jié)得出：作用力與反作用力的反向性，并以板書(shū)形式畫(huà)出示意圖，體現(xiàn)作用力與反作用力在一條直線(xiàn)上。最后進(jìn)入互動(dòng)環(huán)節(jié)，每?jī)晌煌瑢W(xué)為一組，進(jìn)行伸掌對(duì)推，并向?qū)W生提問(wèn)：在一個(gè)小組中，感覺(jué)到推力的是一人還是兩個(gè)人？教師結(jié)合學(xué)生的探討與交流，讓學(xué)生得出結(jié)論：作用力與反作用力作用在兩個(gè)互相作用的不同物體上。

（3）牛頓第三定律。在分析以上“三要素”條件之后，教師邀請(qǐng)一位同學(xué)進(jìn)行作用力與反作用力的總結(jié)，并根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)出本節(jié)課的核心牛頓第三定律。

（4）作用力與反作用力跟平衡力的區(qū)別。聯(lián)系本章節(jié)前面所學(xué)的平衡力，以桌面上的水杯為例，討論平衡力與作用力反作用的區(qū)別。教師再對(duì)照表格向?qū)W生呈現(xiàn)各個(gè)力之間的異同，相同點(diǎn)為大小相等，不同點(diǎn)為方向相反、同一直線(xiàn)上前者作用在兩個(gè)物體上，具備同種性質(zhì)、同時(shí)性，但不可求合力，作用效果不可抵消;后者作用在一個(gè)物體上，而是否同時(shí)、是否同種性質(zhì)具有不確定性，合力為零，作用效果相互抵消。教師對(duì)本堂課進(jìn)行總結(jié)，歸納本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)，進(jìn)行課后習(xí)題布置。

3.課后學(xué)生自主復(fù)習(xí)，按時(shí)完成課后作業(yè)。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂

1.課前。

（1）學(xué)生根據(jù)教師下發(fā)的教學(xué)視頻，用時(shí)15～20分鐘進(jìn)行如下學(xué)習(xí)：觀看“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭的發(fā)射過(guò)程，觀看第14屆國(guó)際泳聯(lián)世界游泳錦標(biāo)賽選手蛙泳與自由泳過(guò)程。通過(guò)以上活動(dòng)向?qū)W生提問(wèn)：為什么會(huì)出現(xiàn)幾種與作用力和反作用力有關(guān)的現(xiàn)象？感知作用力與反作用力在科技時(shí)代中的表現(xiàn)，嘗試再自行列舉給了作用力就可以得到反作用力的效果。

（2）以的蛙泳運(yùn)動(dòng)員為例分析作用力與反作用力：一個(gè)物體a對(duì)另一個(gè)物體b施加一個(gè)作用力，同時(shí)物體b也會(huì)對(duì)物體a施加一個(gè)反作用力。

（3）揭示作用力與反作用的關(guān)系。利用彈簧測(cè)力計(jì)相互連線(xiàn)對(duì)拉以及松開(kāi)的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出作用力和反作用力的大小，具備可等性、同時(shí)性。邀請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行氫氣球漏氣模擬，觀察球口底部水面波動(dòng)情況，從中總結(jié)作用力與反作用力的方向具備反向性且在一條直線(xiàn)上。以自由泳運(yùn)動(dòng)員為例，總結(jié)出作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上。

（4）概括總結(jié)牛頓第三定律。在兩個(gè)物體之間，其作用力與反作用力具有大小可等性、反向性、作用在同一直線(xiàn)上。

（5）將教案設(shè)計(jì)的3～5個(gè)課后練習(xí)題穿插于視頻中，讓學(xué)生進(jìn)行受力分析與完成受力示意圖。

2.課中。

（1）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)拉，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小，以及各個(gè)分段時(shí)間內(nèi)兩個(gè)彈簧示數(shù)的大小變化，表示出作用力與反作用力的關(guān)系。

（2）師生互動(dòng)環(huán)節(jié)。教師以3個(gè)學(xué)生為示范，其中2個(gè)學(xué)生分別用相等的力氣在左右兩側(cè)拉中間的同學(xué)，中間位置的同學(xué)未有大幅度晃動(dòng)。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析3個(gè)同學(xué)受到的力，哪些是作用力與反作用力，哪些是平衡力，作用點(diǎn)如何，總結(jié)平衡力與本節(jié)知識(shí)的異同之處。

（3）學(xué)生分組進(jìn)行交流，回顧本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，各組分派代表進(jìn)行總結(jié)。不同小組之間進(jìn)行互補(bǔ)、交流。

3.課后。自主整理課堂筆記，向教師提出課堂反饋。

（三）小結(jié)

對(duì)比兩種教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂將傳統(tǒng)課堂的新課基本知識(shí)部分排放于課前，為課堂中介紹本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及掌握目標(biāo)增加了更多時(shí)間，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂存在的時(shí)間不足、教師拖堂的不足。此外，傳統(tǒng)課堂基本為“教師傳達(dá)、學(xué)生接受”的教學(xué)模式，而翻轉(zhuǎn)課堂將“學(xué)生主角”與“教師編導(dǎo)”充分結(jié)合，既達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)，也培養(yǎng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，開(kāi)拓了學(xué)生的思維發(fā)散空間。

三、結(jié)論

在力學(xué)課程方面，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)授課，網(wǎng)上遞交批改作業(yè)、成績(jī)管理、智能統(tǒng)計(jì)，微課等;在實(shí)驗(yàn)部分實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)排課、學(xué)生自主選課、遞交批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告、成績(jī)管理、智能統(tǒng)計(jì)等功能，豐富了教學(xué)輔助手段，細(xì)化了各項(xiàng)管理，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性和交互性。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)學(xué)生而言，學(xué)生從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)為主，極大地提高自學(xué)能力，課堂氣氛從沉悶場(chǎng)面轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗M討論模式的活躍場(chǎng)面，加強(qiáng)了學(xué)生獲取知識(shí)的途徑。對(duì)教師而言，教師從傳授者變成引導(dǎo)者、教學(xué)活動(dòng)的組織者，成為導(dǎo)師型的教師。因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在力學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中的使用是非常有意義的。

參考文獻(xiàn)

[1]段青玲，黃嵐，方雄武，馬欽，史銀雪.高校課程混合教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2018（12）.

[2]謝欽，許劍，邵健梅，賴(lài)學(xué)輝.“翻轉(zhuǎn)課堂”熱潮下大學(xué)物理教學(xué)之冷思[J].中國(guó)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)，2019（02）.

[3]靳帆.融入TPACK理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].中國(guó)成人教育，2018（19）.

[4]童雷，探究如何運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)化高校課堂教學(xué)[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2018（04）.

[5]曾玉妍，程敏熙，吳盼盼，江曉勤.翻轉(zhuǎn)裸堂在物理學(xué)科的適用性分析[J].物理教學(xué)，2017（10）.