陳傳燦

【摘要】自制教具是指選取生活中常見的素材、資源，自己動手進(jìn)行加工，制作和教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)風(fēng)格相一致的教具。相較于批量生產(chǎn)的教學(xué)工具而言，既可以實(shí)現(xiàn)對資源的二次開發(fā)和利用，又可以實(shí)現(xiàn)對教師教學(xué)思維和學(xué)生學(xué)習(xí)能動性的調(diào)動。利用自制教具實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)中的翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學(xué)方式的嘗試，可以有效的、有目標(biāo)的突破教學(xué)重難點(diǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué)? 自制教具? 翻轉(zhuǎn)課堂? 教學(xué)策略

【基金項(xiàng)目】福州市教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃 2020 年度規(guī)劃課題《借助“翻轉(zhuǎn)課堂”突破高中物理教學(xué)重難點(diǎn)的策略研究》 （課題編號：FZ2020GH083）;福清市教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃 2020 年度規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)下農(nóng)村初中物理 DIY 小實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與應(yīng)用探索”（課題編號：FQ2020GH048）。

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）37-0094-02

中學(xué)物理是一門培養(yǎng)學(xué)生思維與動手能力的基礎(chǔ)課程，在新課標(biāo)的要求下，當(dāng)前物理教學(xué)更加注重對課堂的創(chuàng)新性教學(xué)方法的探索。利用自制教具“翻轉(zhuǎn)課堂”充分利用課內(nèi)與課外，校內(nèi)與校外的教學(xué)資源調(diào)動學(xué)生的積極性，增加對物理知識的直觀性認(rèn)識，有效突破物理教學(xué)難點(diǎn)。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐對中學(xué)物理教學(xué)中利用自制教具“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用所做嘗試進(jìn)行論述。

一、利用自制教具開展翻轉(zhuǎn)課堂對物理教學(xué)的意義

（一）鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維

自制教具是搭建生活常見物品與物理學(xué)聯(lián)系最有效的橋梁，當(dāng)看到該教具時(shí)，學(xué)生最先想到的是在生活中的應(yīng)用形式，再通過教師的物理展示去思考生活與科學(xué)之間的聯(lián)系。教師還可以利用諸如“還可以利用哪些生活中的材料完成該實(shí)驗(yàn)”或“該教具還可以應(yīng)用在哪些物理實(shí)驗(yàn)中”的問題啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，引導(dǎo)其從多角度看待問題，分析問題，認(rèn)知問題[1]。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

自制教具不只是教師的自制，更是學(xué)生的自制，教師引導(dǎo)學(xué)生將翻轉(zhuǎn)課堂視頻中看到的內(nèi)容結(jié)合自己的思考進(jìn)行整合，搜尋到可用于替代實(shí)驗(yàn)的工具，在課上進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證或討論自己已經(jīng)驗(yàn)證過的結(jié)果，可以帶動學(xué)生實(shí)踐能力、實(shí)踐意識的提高，達(dá)成中學(xué)物理教學(xué)的實(shí)踐性目標(biāo)。教師還可以請學(xué)生將自己的預(yù)習(xí)結(jié)果分享至班級群內(nèi)，共同討論思考，激活整體學(xué)習(xí)氛圍。鼓勵學(xué)生在有能力的情況下，通過進(jìn)一步的預(yù)習(xí)或相關(guān)資料的查找豐富自己的學(xué)習(xí)結(jié)果，在課程開始之前既實(shí)現(xiàn)知識的傳遞又實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識的調(diào)動。

二、例談利用自制教具“翻轉(zhuǎn)課堂”突破物理教學(xué)難點(diǎn)的策略

（一）課前傳遞知識

“測量小燈泡的電功率”一課的教學(xué)重點(diǎn)是要讓學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)的方法測量小燈泡的功率，在實(shí)際探索中了解功率、額定功率等相關(guān)概念，并學(xué)習(xí)使用電流表、電壓表、滑動變阻器等測量工具。教學(xué)難點(diǎn)則是如何確定實(shí)驗(yàn)方案，并讓學(xué)生在探索中學(xué)會應(yīng)用以上工具。[2]

教師選擇生活常見的小燈泡、膠布和數(shù)顯監(jiān)測儀等演示實(shí)驗(yàn)過程。第1階段為串聯(lián)連接的兩組小燈泡，通電后通過數(shù)顯監(jiān)測儀可以看到電流的數(shù)值是相等的，但結(jié)果卻是燈泡的亮度不一致，請學(xué)生在此時(shí)思考一下為什么亮度不一致，亮度與此時(shí)的電流是否有關(guān)，進(jìn)一步排除了電流與燈泡亮度之間的關(guān)系。此時(shí)學(xué)生可能會開始思考串聯(lián)不行、那并聯(lián)的情況下是否會有不一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在停頓20～30秒之后開始第2段演示視頻：將兩個(gè)小燈泡并聯(lián)連接，接通電流后數(shù)顯監(jiān)測儀上顯示此時(shí)兩個(gè)小燈泡的電壓是一致的，但學(xué)生卻觀測到燈泡的亮度仍然不同，說明燈泡的亮度也與電壓大小沒有關(guān)系。提出問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和本課即將學(xué)到的功率的內(nèi)容請學(xué)生去思考電燈泡的亮度與功率是否有關(guān)，又會有怎樣的關(guān)系，記錄下自己的推測結(jié)論，在課上再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的結(jié)論。

同樣，以“科學(xué)探究凸透鏡成像”一課的內(nèi)容為例，該課的教學(xué)重點(diǎn)是要讓學(xué)生了解透鏡的焦點(diǎn)、焦距和主光軸，能夠根據(jù)凸透鏡的匯聚作用測量凸透鏡焦距，而難點(diǎn)則是要知道凸透鏡能產(chǎn)生平行光、凹透鏡能使平行光發(fā)散，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一結(jié)果。為提高學(xué)生的課上學(xué)習(xí)效率，教師可以提前向?qū)W生傳遞相關(guān)知識，如利用微課視頻展示照相機(jī)拍照的過程，提問學(xué)生生活中有哪些情境或現(xiàn)象與照相機(jī)拍照獲取影像、形成照片這一過程相似，引出學(xué)生關(guān)于眼球視物的思考。

（二）課中內(nèi)化知識

在翻轉(zhuǎn)課堂開始之后，教師可以先為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，如課前預(yù)習(xí)之后是否通過相關(guān)的資料收集解答了預(yù)習(xí)中存在的問題，那如果沒有得到解決，我們課上一起通過自制教具來解答相關(guān)問題。設(shè)計(jì)的問題還可以是照相機(jī)是否可以自由的拍清楚遠(yuǎn)近距離不同的物體，為什么？與之相類似的眼睛是否可以看清遠(yuǎn)近距離不同的物體，原理又是什么？在觀察事物時(shí)眼球中的哪部分結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵性作用？[3]

請學(xué)生利用蠟燭、玻璃透鏡、小紙板、直尺等完成成像實(shí)驗(yàn)，記錄成像結(jié)果和此時(shí)蠟燭、透鏡、紙板之間的距離;再延長或縮短三者之間的距離，看得到的成像結(jié)果是否會出現(xiàn)變化。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的整理分析，小組得出的學(xué)習(xí)結(jié)論是玻璃透鏡不能變焦。

提問學(xué)生可以利用哪些裝置模擬凹凸鏡或模擬眼球，實(shí)現(xiàn)變焦成像，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程。有部分小組學(xué)生結(jié)合預(yù)習(xí)結(jié)果、自己整理到的資料和第1步實(shí)驗(yàn)反饋結(jié)果，提出可以嘗試?yán)盟哥R再次開展實(shí)驗(yàn)，即在透明塑料袋中注滿水，用以替代玻璃透鏡的作用和位置。教師肯定學(xué)生的這一思路，并和學(xué)生一起選擇合適的器材改變實(shí)驗(yàn)裝置，再次完成成像實(shí)驗(yàn)，觀察調(diào)整不同距離時(shí)，蠟燭成像會出現(xiàn)怎樣的變化。學(xué)生在統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)會發(fā)現(xiàn)雖然出現(xiàn)了變焦影像，但是各小組的記錄結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不一致，教師引導(dǎo)學(xué)生去思考導(dǎo)致這種差異性結(jié)果的根本原因或步驟在哪里，從分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心裝置即水透鏡入手，發(fā)現(xiàn)透鏡的體積、薄厚，即用水注滿的塑料袋的大小影響到了最終的成像結(jié)果;再提問學(xué)生為了能夠取得一致的、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生從總結(jié)實(shí)驗(yàn)的失敗教訓(xùn)入手，發(fā)現(xiàn)只需要選擇同樣大小的塑料袋注入體積相等的自來水，再利用支架固定水透鏡位置則可能會取得科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生再次進(jìn)行嘗試。

此改進(jìn)步驟可以由學(xué)生自行完成，實(shí)現(xiàn)水透鏡的選材、注水、定型、選擇體積承重相適宜的支架并進(jìn)行安裝固定，開始第3次實(shí)驗(yàn);結(jié)果正如學(xué)生預(yù)期，得到了較為一致的變焦成像結(jié)果。那么再請學(xué)生進(jìn)一步去思考，此時(shí)裝置了支架的水透鏡與眼球有哪些相似之處，水透鏡的整體可以看作眼球中的哪些不同部分？進(jìn)而推出眼球成像的原理。學(xué)生在不斷的反復(fù)思考和推拉距離中可以發(fā)現(xiàn)蠟燭可看做眼睛需要觀察的事物，裝滿水的塑料袋發(fā)揮了眼球中晶狀體的作用，而支架則相當(dāng)于眼球中的睫狀體，小紙板此時(shí)發(fā)揮了視網(wǎng)膜的作用，在不斷調(diào)整水透鏡和待觀察物體之間的距離過程中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水透鏡與物體之間距離過遠(yuǎn)時(shí)，為了得到更清晰的成像結(jié)果需要調(diào)緊支架，即提拉塑料袋，使水透鏡變薄;而當(dāng)水透鏡與待觀察物體之間的距離變近，為得到更佳的成像效果，則需要放松支架，即使塑料袋放松、變厚。

請學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，帶入眼球與觀察事物之間距離、成像結(jié)果之間的關(guān)系，分析該實(shí)驗(yàn)與遠(yuǎn)視眼、近視眼等的形成機(jī)理有怎樣的關(guān)系，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反推，讓學(xué)生認(rèn)知到如何才能矯正遠(yuǎn)視眼或近視眼。

利用小組合作學(xué)習(xí)的方式提升了交流的空間和學(xué)習(xí)的能動性，又讓學(xué)生通過自制教具的開發(fā)、設(shè)計(jì)、選擇，實(shí)驗(yàn)方案的擬定，實(shí)驗(yàn)過程的參與，結(jié)果的整理，進(jìn)一步去思考本課知識重點(diǎn)，達(dá)成主動學(xué)習(xí)模式下學(xué)習(xí)能力的提高，并突破了課程學(xué)習(xí)重難點(diǎn)問題。

（三）課外拓展知識

翻轉(zhuǎn)課堂另一重要作用在于讓學(xué)生可以通過對本節(jié)課的學(xué)習(xí)難點(diǎn)的突破養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)思維，又能帶入到課外實(shí)踐學(xué)習(xí)中，進(jìn)一步鍛煉自己的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)對物理學(xué)科綜合素養(yǎng)的提升。教師要為學(xué)生布置整合利用自制教具資源探索生活中的物理知識，解答生活問題的教育目標(biāo)。

學(xué)生知道地球引力無處不在，那在地球上是否存在地球引力無法發(fā)揮作用的現(xiàn)象，該現(xiàn)象與哪些物理知識或物理因素有關(guān)系，請學(xué)生以小組為單位，設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)過程，上傳至學(xué)習(xí)平臺上共同探討與思考。學(xué)生從觀察身邊現(xiàn)象入手，用物理思維去發(fā)現(xiàn)，去觀察去思考，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：向空玻璃杯中注滿純凈水，用硬紙板完全覆蓋杯口，一手托著紙板一手握著杯子快速翻轉(zhuǎn)，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)紙片穩(wěn)穩(wěn)地貼在杯口，即便松開壓住紙板的手紙板也不會掉落，水也不會流出，學(xué)生給出的解釋答案是在此時(shí)，大氣壓強(qiáng)創(chuàng)造了物理奇跡，也驗(yàn)證了在地球上存在多樣的、不受地心引力控制的現(xiàn)象，其各自與不同的物理因素有關(guān)系，需要學(xué)生進(jìn)行不斷的分析和驗(yàn)證。

三、結(jié)束語

利用自制教具開展中學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)能動性的最大開發(fā)，可以有效地突破教學(xué)中的重難點(diǎn)問題。中學(xué)物理教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的形式、特點(diǎn)，盡可能給予學(xué)生進(jìn)行深度思考、自主探索、分析驗(yàn)證的機(jī)會，讓學(xué)生在開發(fā)、設(shè)計(jì)、應(yīng)用自制教具中實(shí)現(xiàn)對物理知識的消化、理解和再應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃建林，朱春鳳，王華震.應(yīng)用自制教具突破力臂概念教學(xué)難點(diǎn)[J].物理教師，2017（4）：45-47.

[2]陳峰.自制教具在中學(xué)物理教學(xué)中的功能探討[J]. 物理之友， 2019（2）：36-37.

[3]李光輝.運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的方法與途徑[J].語文課內(nèi)外， 2018（22）：156.