李思敏 朱巧萍

(寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院 寧夏 銀川 750021)

新課程改革的大背景下對物理教育提出了新的挑戰(zhàn)，要求教育工作者在教學(xué)實踐中不斷提高課程實施的水平，改革教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式.學(xué)生是教學(xué)活動的主體，教師要認識到“教主于學(xué)”，即教學(xué)效果的好壞是通過學(xué)生學(xué)習(xí)效果判斷的[1].2017年版的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出“在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進一步促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展”的目標(biāo)，具體指明了學(xué)生通過高中物理課程的學(xué)習(xí)，在物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任上應(yīng)達到的標(biāo)準(zhǔn)[2]，教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)教學(xué)往往能達到事半功倍的教學(xué)效果.

1 目標(biāo)導(dǎo)向教育

以目標(biāo)作為教學(xué)導(dǎo)向的“目標(biāo)導(dǎo)向教育”最初在1981年由Spady在《成果導(dǎo)向教學(xué)管理：以社會學(xué)的視角》一文中提出并使用，自從提出后在英國、加拿大和我國的香港、臺灣等地區(qū)的教育改革中得到廣泛應(yīng)用，并成為教育改革的主流浪潮[3].以目標(biāo)為導(dǎo)向的教育模式與傳統(tǒng)教學(xué)最大的不同之處在于教學(xué)方向，傳統(tǒng)的“正向教學(xué)”是教師按照教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，先將教學(xué)所規(guī)定的內(nèi)容、方法和規(guī)律等傳授給學(xué)生，期望學(xué)生能夠達到所要求的目標(biāo)，然后以此作為教學(xué)評價的標(biāo)準(zhǔn)，而以目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)則強調(diào)一種“逆向教學(xué)”，教師先設(shè)計好學(xué)生應(yīng)達到的各個程度的目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)指引教學(xué)，設(shè)計教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，可以在最大程度上保證教育目標(biāo)與教學(xué)結(jié)果的一致性，實現(xiàn)教學(xué)的真正高效[4].

2 BOPPPS模式

BOPPPS是起源于加拿大的一種新穎實用的教學(xué)模式[5]，其特點在于模塊化的教學(xué)過程和以學(xué)生為中心的教育理念，該模式根據(jù)人的專注力只能維持10～15min左右的規(guī)律，將整個教學(xué)過程分為6個小單元——導(dǎo)言(Bridge-in)、目標(biāo)(Objective)、預(yù)評估(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后評估(Postassessment)以及總結(jié)(Summary)，將各個環(huán)節(jié)的首字母結(jié)合起來就是“BOPPPS”教學(xué)模式.在實際教學(xué)中，每個環(huán)節(jié)的教學(xué)時間盡量不超過15 min，以保證課堂教學(xué)的完整和高效，同時各個環(huán)節(jié)的教學(xué)方式多樣，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活調(diào)整，強調(diào)學(xué)生的參與式學(xué)習(xí)，重視師生間的互動.

本文將目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)理念與BOPPPS教學(xué)模式結(jié)合，以布魯姆教育目標(biāo)分類系統(tǒng)(修訂版)為基礎(chǔ)[6]，將教育目標(biāo)由低級到高級分為6個方面：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認知發(fā)展情況設(shè)計每個教學(xué)環(huán)節(jié)的目標(biāo)，如表1所示.

表1 基于BOPPPS模式的目標(biāo)導(dǎo)向式教學(xué)設(shè)計

3 “帶電粒子在電場中的運動”教學(xué)實踐過程

3.1 課堂引入(Bridge-in)

(1)目標(biāo)

吸引學(xué)生注意，將學(xué)生的注意力從課間轉(zhuǎn)移到課堂上；引起學(xué)生關(guān)于乒乓球運動狀態(tài)的疑問；激發(fā)學(xué)生的猜想和假設(shè)，回憶相關(guān)知識.

(2)實踐過程

教師演示帶電粒子在電場中運動的裝置，如圖1所示，開始時讓包裹著錫紙的小球貼著極板左側(cè)，當(dāng)靜電起電機工作時，小球會向另一側(cè)加速運動.通過小球的運動讓學(xué)生產(chǎn)生疑問并且猜想其運動情況及原因.

圖1 帶電粒子在電場中加速裝置

(3)設(shè)計意圖

實驗是發(fā)現(xiàn)物理問題、觀察物理現(xiàn)象和探索物理規(guī)律的關(guān)鍵，也是吸引學(xué)生注意力最好的手段，學(xué)生通過物理現(xiàn)象的觀察增強感性認識，根據(jù)現(xiàn)象思考原因，依據(jù)實踐檢驗假設(shè)，建立起理論與實踐的橋梁.

3.2 前測 (Pre-assessment)

(1)目標(biāo)

回憶帶電粒子電場力、電勢差、靜電力做功等物理量的公式計算；描述平拋運動的相關(guān)知識.

(2)實踐過程

教師通過口頭提問和試題問卷的形式對學(xué)生進行摸底檢驗.

口頭提問：展示前測試題如圖2(a)，提問靜電場的相關(guān)知識.

試題問卷：教師分小組布置平拋運動相關(guān)知識的前測試題如圖2(b)，組織小組成員進行討論作答，并將各個小組的答題結(jié)果投影展示，最終集體討論總結(jié)結(jié)果.

圖2 前測試題

(3)設(shè)計意圖

學(xué)生剛剛學(xué)過電場力的知識，采用口頭提問的方式即可幫助學(xué)生快速回憶起相關(guān)的概念和公式，但是學(xué)生距離學(xué)習(xí)平拋運動知識的時間較長，所以平拋運動相關(guān)知識是本環(huán)節(jié)重點的前測內(nèi)容.通過習(xí)題的形式，讓每位學(xué)生都思考作答，小組結(jié)果的展示和討論可以使教師了解到學(xué)生對該方面知識的掌握程度，既可以讓基礎(chǔ)稍好的學(xué)生加深知識記憶，又可以讓在這方面知識基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生進行再次學(xué)習(xí)和理解，做好基礎(chǔ)知識的鋪墊.

3.3 教學(xué)目標(biāo)(Objective)

(1)目標(biāo)

了解本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容是帶電粒子在電場中的加速、偏轉(zhuǎn)及其相關(guān)物理量的計算和帶電粒子本身的重力問題；知道重點內(nèi)容是研究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)，難點在于理論分析加速與偏轉(zhuǎn)過程；明確主要的學(xué)習(xí)方法是理論與實驗相結(jié)合，在理論中分析，在實驗中檢驗.

(2)實踐過程

將教學(xué)目標(biāo)展示給學(xué)生(如圖3)并帶領(lǐng)學(xué)生了解其中的重點內(nèi)容，使學(xué)生明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點和方向.

圖3 “帶電粒子在電場中的運動”教學(xué)目標(biāo)

(3)設(shè)計意圖

教學(xué)目標(biāo)概括了本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容和重點，學(xué)生可以根據(jù)目標(biāo)中教學(xué)內(nèi)容的修飾詞了解所學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵點和掌握程度，有側(cè)重點地進行學(xué)習(xí)，為新知識的學(xué)習(xí)作鋪墊.

3.4 參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)

(1)目標(biāo)

可以將實驗裝置轉(zhuǎn)換成物理模型；能對帶電粒子進行準(zhǔn)確的受力分析并模擬粒子運動軌跡；能整合牛頓定律和動能定理求解相關(guān)物理量問題；可以根據(jù)問題和條件靈活選擇合適的分析思路和定律、定理；能類比平拋運動思路分析帶電粒子的偏轉(zhuǎn)和物理量的計算；能區(qū)分帶電粒子在習(xí)題應(yīng)用中是否考慮自身重力.

(2)實踐過程

內(nèi)容1：帶電粒子在電場中的加速

環(huán)節(jié)1：理論檢驗

教師：展示引入環(huán)節(jié)的實驗中乒乓球運動軌跡圖片(如圖4)，引導(dǎo)學(xué)生猜想運動的性質(zhì)并進行理論驗證，從受力情況和速度方向分析其運動狀態(tài)的原因.

圖4 乒乓球運動軌跡圖

學(xué)生：觀察圖片4，猜想帶電乒乓球的運動可能為勻加速直線運動，進而從理論上對乒乓球水平方向受力情況進行分析，如圖5所示.

圖5 乒乓球水平方向受力分析圖

環(huán)節(jié)2：探究規(guī)律

教師：假設(shè)物理條件，給出相關(guān)物理量，提問乒乓球第一次運動到右側(cè)的速度，再根據(jù)學(xué)生的解答方法進一步提出“在非勻強電場中如何求解速度”的疑問.

學(xué)生：小組作答，主要有兩種解答思路，一種是運用動能定理，另一種是運用運動學(xué)定律，根據(jù)教師的提問比較思考兩種方法，發(fā)現(xiàn)用動能定理解決帶電粒子在電場中運動的速度問題更加合適，從而發(fā)現(xiàn)這兩種解題方法的適用規(guī)律.

內(nèi)容2：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

環(huán)節(jié)1：演示實驗

教師：分別演示帶電液滴通過不帶電平行極板和帶電平行極板的兩種運動情況，實驗裝置如圖6.引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)軌跡猜想其運動狀態(tài)的原因.

學(xué)生：對液滴的運動軌跡和受力情況的分析，如圖7所示.

(a)極板不帶電 (b)極板帶電

環(huán)節(jié)2：聯(lián)系舊識

教師：引導(dǎo)學(xué)生回憶相似的運動軌跡以及軌跡的分析思路.

學(xué)生：回憶相似軌跡——平拋運動，類比兩種粒子的運動軌跡(如圖8)，發(fā)現(xiàn)帶電液滴的偏轉(zhuǎn)為類平拋運動.

(a)平拋運動軌跡 (b)液滴運動軌跡

環(huán)節(jié)3：應(yīng)用新知

教師：假設(shè)物理條件，求解液滴射出電場時垂直極板方向偏轉(zhuǎn)的距離.

學(xué)生：根據(jù)儀器裝置進行物理圖形建模，對液滴進行受力分析(如圖9)，分析水平和豎直方向的運動情況計算相應(yīng)的物理量，最后得出答案.

圖9 液滴在電場中的偏轉(zhuǎn)

環(huán)節(jié)4：帶電粒子的重力問題

教師：梳理總結(jié)上述問題，引導(dǎo)學(xué)生思考帶電粒子的重力是否可忽略.

學(xué)生：小組思考討論，分別列舉可忽略重力和不可忽略重力的兩類帶電粒子的例子.

教師：匯總結(jié)論——基本粒子：如電子、質(zhì)子、離子等，除有說明以外其重力一般都可忽略不計；帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除有說明以外其重力一般都不能忽略.

(3)設(shè)計意圖

用演示實驗使學(xué)生真正觀察到帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)，增加感性認識，通過構(gòu)建物理模型，發(fā)展物理建模能力，培養(yǎng)物理思維.將電場中帶電粒子的運動情況與之前所學(xué)知識建立聯(lián)系并納入原有運動學(xué)的框架中，加強學(xué)生對新知識的理解和應(yīng)用能力，拓寬了運動模塊的知識體系，體會到物理知識的系統(tǒng)性和邏輯性.

3.5 后測(Post-assessment)

(1)目標(biāo)

根據(jù)問題合理應(yīng)用牛頓定律和動能定理；能用類平拋運動規(guī)律解決帶電粒子偏轉(zhuǎn)問題.

(2)實踐過程

習(xí)題1：基礎(chǔ)檢測題如圖10所示.

圖10 基礎(chǔ)檢測題

習(xí)題2：綜合應(yīng)用題如圖11所示.

一電子經(jīng)U=5 000 V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直射入平行板間的勻強電場，如圖11所示，若兩板間距d=1.0 cm, 板長l=5.0 cm，要使電子剛好從平行板間飛出，兩個極板上要加多大的電壓？

圖11 綜合應(yīng)用題

(3)設(shè)計意圖

運用填空題使學(xué)生對知識進行整合和鞏固，同時檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識和公式的掌握情況，選用綜合性的習(xí)題是為了考察學(xué)生對知識的整體運用情況和計算能力，通過觀察學(xué)生在做題過程中的疑問和難點，教師也可以反思教學(xué)，加強對教學(xué)的調(diào)整和完善.

3.6 總結(jié)(Summary)

(1)目標(biāo)

建立本節(jié)知識的框架；體會物理對社會科技進步的重要性；示波管的內(nèi)容預(yù)習(xí).

(2)實踐過程

①總結(jié)知識框架，如圖12所示.

圖12 知識框架圖

②鋪墊下節(jié)內(nèi)容.

教師展示示波管及其原理圖，組織學(xué)生課后探究示波管的工作過程，搜集生活中應(yīng)用了“帶電粒子在電場中運動”原理的儀器和設(shè)備.

圖13 示波管及其原理圖

(3)設(shè)計意圖

對本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容進行框架總結(jié)，條理清晰，重點明確，查缺補漏，幫助學(xué)生捋順知識點，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.設(shè)計下節(jié)內(nèi)容的鋪墊，也正是為下節(jié)課的前測環(huán)節(jié)打下了基礎(chǔ)，學(xué)生課后通過相關(guān)資料的查找和收集，不僅應(yīng)用原理鞏固了課上知識，而且還感受到了物理對社會生活、科技進步的重大作用，發(fā)展探索物理學(xué)科的內(nèi)在動力.

4 總結(jié)

在實際教學(xué)過程中，生動的課堂引入、明確的目標(biāo)設(shè)計、有效的前期檢測、積極的互動參與、合理的課后測試和清晰的知識總結(jié)是組成一套有效BOPPPS模式的必備因素，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容要求靈活調(diào)整各個環(huán)節(jié)的順序，也可以將其中幾個環(huán)節(jié)進行重組合并.BOPPPS模式保證了課堂教學(xué)的靈活性和完整性，目標(biāo)教學(xué)又提高了教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的高效性，將兩者有機融合，對改革物理教師的課堂教學(xué)具有重要的參考價值.