基于核心素養(yǎng)的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例研究*
——以“庫(kù)侖定律”教學(xué)為例

(1. 江蘇省泰興市教師發(fā)展中心，江蘇 泰興 225400；2. 江蘇省泰興市第二高級(jí)中學(xué)，江蘇 泰興 225400 )

·名師論壇·

基于核心素養(yǎng)的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例研究*
——以“庫(kù)侖定律”教學(xué)為例

顧建新1陸振華2

(1. 江蘇省泰興市教師發(fā)展中心，江蘇 泰興 225400；2. 江蘇省泰興市第二高級(jí)中學(xué)，江蘇 泰興 225400 )

筆者以“庫(kù)侖定律”教學(xué)為例，從物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵以及翻轉(zhuǎn)課堂的價(jià)值出發(fā)，提出以翻轉(zhuǎn)課堂為載體，從利于學(xué)生終身發(fā)展的角度實(shí)施教學(xué)，著力提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

物理教學(xué)；核心素養(yǎng)；翻轉(zhuǎn)課堂；案例研究

1 核心素養(yǎng)概述

在普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中，提出了核心素養(yǎng)的概念。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面的要素構(gòu)成，是指學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成，是關(guān)于學(xué)生知識(shí)、技能、過(guò)程、方法、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多方面要求的總體要求，是對(duì)新課程三維目標(biāo)的總結(jié)、提煉與升華[1]。

核心素養(yǎng)是學(xué)生成長(zhǎng)過(guò)程中最基礎(chǔ)的、最有生長(zhǎng)性的關(guān)鍵素養(yǎng)，其他素養(yǎng)都建立在其上，或者說(shuō)是從其中生長(zhǎng)、延伸、拓展出來(lái)的。核心素養(yǎng)就像房屋的地基，它的牢固程度決定了房屋的高度[2]。物理核心素養(yǎng)的形成，需要通過(guò)教育教學(xué)的具體實(shí)施才能找到落腳點(diǎn)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是典型的“先教后學(xué)，以教導(dǎo)學(xué)”，學(xué)生在課堂上按照教師的節(jié)奏被動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)，課后完成老師布置的作業(yè)，內(nèi)化知識(shí)。而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，是“先學(xué)后教，以學(xué)定教”，學(xué)生在課前自主完成基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)中的疑惑、想法帶到課堂上來(lái)，作為課堂教學(xué)的素材，課堂變成了師生、生生之間互動(dòng)的平臺(tái)，包括交流展示、拓展運(yùn)用等思維碰撞過(guò)程，從而內(nèi)化知識(shí)、提升能力、發(fā)展品質(zhì)，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式，從結(jié)構(gòu)上將課上學(xué)習(xí)知識(shí)，課后內(nèi)化知識(shí)，轉(zhuǎn)變成課前學(xué)習(xí)知識(shí)，課上內(nèi)化知識(shí)。從效果上可以最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升思維的品質(zhì)，發(fā)展自主學(xué)習(xí)、合作探究、創(chuàng)新實(shí)踐的能力，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

翻轉(zhuǎn)課堂始終以學(xué)習(xí)者為中心，把發(fā)展人作為第一目標(biāo)。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，可以真正轉(zhuǎn)變長(zhǎng)期以來(lái)被應(yīng)試教育桎梏的被動(dòng)的、同質(zhì)化的學(xué)習(xí)方式和思維模式，改變?nèi)狈?chuàng)意的教育，發(fā)展人的基本品質(zhì)和關(guān)鍵能力，更為有效地增強(qiáng)學(xué)生思維能力，對(duì)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成具有重要意義。

3 翻轉(zhuǎn)課堂與核心素養(yǎng)有效結(jié)合的教學(xué)研究

筆者以“庫(kù)侖定律”的教學(xué)為例，談?wù)勅绾我苑D(zhuǎn)課堂為載體，有效提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

本節(jié)課借助多媒體技術(shù)，采用圖1所示的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)模型[3]，學(xué)生通過(guò)課前自主學(xué)習(xí)、課上交流內(nèi)化的過(guò)程，不僅掌握了庫(kù)侖定律的基本內(nèi)容，而且還提升了學(xué)生科學(xué)探究的基本技能和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的探索精神，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，一舉兩得。

圖1

3.1 注重物理核心概念的生成、理解、提煉和升華,培養(yǎng)“物理觀念”

很多學(xué)生抱怨物理難學(xué)，其根本原因是沒(méi)有吃透物理概念。培養(yǎng)學(xué)生“物理觀念”的最佳方式是注重核心概念的生成過(guò)程，物理概念的教學(xué)需要以感知、表象為基礎(chǔ)，經(jīng)歷分析、綜合，再到抽象、概括，形成物理模型，并應(yīng)用于分析問(wèn)題的實(shí)踐，是一個(gè)學(xué)習(xí)不斷內(nèi)化的過(guò)程[4]。學(xué)生在領(lǐng)會(huì)物理概念來(lái)龍去脈的基礎(chǔ)上，通過(guò)類比分析、思維碰撞等方法，就可以進(jìn)一步加深對(duì)概念的內(nèi)涵和外延的理解。

例如，對(duì)本節(jié)的一個(gè)核心概念“點(diǎn)電荷”的教學(xué)，筆者依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，分層實(shí)施教學(xué)，逐步深入，加深學(xué)生對(duì)概念的理解。首先，在課前自主學(xué)習(xí)階段學(xué)生通過(guò)閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，觀看微視頻，完成配套練習(xí)，初步對(duì)點(diǎn)電荷的概念形成感性的認(rèn)識(shí)。課上針對(duì)學(xué)生對(duì)于“體積大的帶電體也可以看成點(diǎn)電荷”的質(zhì)疑，進(jìn)行深入討論和交流，并在“質(zhì)點(diǎn)”概念的啟發(fā)之下，認(rèn)識(shí)到物理概念間的聯(lián)系，讓學(xué)生在對(duì)比分析中加深對(duì)物理概念的掌握，進(jìn)一步理解帶電體能否看成點(diǎn)電荷與帶電體自身的大小、帶電的多少?zèng)]有必然聯(lián)系，能否看成點(diǎn)電荷只是一個(gè)“相對(duì)”的概念，進(jìn)而認(rèn)識(shí)建立理想化模型的重要意義。

基于對(duì)物理核心概念和規(guī)律理解的教學(xué)，采用漸進(jìn)、螺旋式上升的教學(xué)策略，運(yùn)用類比分析、質(zhì)疑尋根的方法，逐步深入對(duì)核心概念的理解，符合學(xué)生對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的基本規(guī)律，有利于學(xué)生對(duì)核心概念的本質(zhì)和內(nèi)涵的理解，培養(yǎng)其抽象概括、類比遷移、質(zhì)疑探究的能力，促進(jìn)其“物理觀念”的形成。

3.2 注重推理能力、分析綜合能力的培養(yǎng)，發(fā)展“科學(xué)思維”

古希臘哲人普魯塔克曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“學(xué)生的頭腦不是一個(gè)要被填滿的容器，而是一支需要被點(diǎn)燃的火把。”教師在教學(xué)過(guò)程中，要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和啟發(fā)，做“點(diǎn)燃火把的火種”，適時(shí)“制造”矛盾，讓學(xué)生在矛盾沖突中激蕩觀念，碰撞出思維的火花，完成推理能力、分析綜合能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，從而發(fā)展“科學(xué)思維”能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

例如，對(duì)“影響點(diǎn)電荷之間相互作用的因素”的猜想，學(xué)生在此之前，還沒(méi)有認(rèn)識(shí)庫(kù)侖力，就讓他們?nèi)ゲ孪霂?kù)侖力的決定因素以及定性關(guān)系，會(huì)讓學(xué)生無(wú)從下手，就需要教師引導(dǎo)和啟發(fā)。因此，筆者從電子繞核運(yùn)動(dòng)模型開(kāi)始，引導(dǎo)學(xué)生回憶出類似的天體運(yùn)動(dòng)模型，通過(guò)它們運(yùn)動(dòng)形式的相似，猜想受力情況的相似，進(jìn)而猜想其決定因素、定性關(guān)系的相似(如圖2)。通過(guò)兩個(gè)模型和規(guī)律的類比，讓學(xué)生的思考有了方向和著落點(diǎn)，對(duì)規(guī)律的猜想順理成章，不會(huì)顯得過(guò)于突兀。

圖2

再比如，在探討“當(dāng)兩帶電體間的距離趨近于零時(shí)，靜電力為什么不是趨向無(wú)窮大”的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生在明白了相距較遠(yuǎn)的帶電小球可視為電量集中于球心的點(diǎn)電荷，并求出靜電力之后，呈現(xiàn)相距較近的帶等量同種電荷的帶電小球，讓學(xué)生求解庫(kù)侖力，絕大多數(shù)學(xué)生因?yàn)橹暗膶W(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，依然會(huì)套用庫(kù)侖定律的公式直接求解。筆者果斷否定其結(jié)果，學(xué)生很感疑惑，這就產(chǎn)生了矛盾沖突，激發(fā)了思維的碰撞，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生比較兩個(gè)問(wèn)題的異同，學(xué)生通過(guò)觀察比較、分析推理等過(guò)程，會(huì)很自然地發(fā)現(xiàn)第二種情況中兩帶電小球間距較近，他們已不能看作是電量集中于球心的點(diǎn)電荷，需重新考慮電荷的分布情況，此時(shí)，要得到正確的答案便是水到渠成的事了，進(jìn)而處理相距較近的帶等量異種電荷的帶電小球的問(wèn)題就沒(méi)有什么障礙了。

在“核心素養(yǎng)”理論的統(tǒng)領(lǐng)下，教師在教學(xué)中有目的地引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、制造學(xué)生思維的矛盾沖突，激發(fā)學(xué)生求知的欲望，鼓勵(lì)學(xué)生合作探究，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的精神、分析推理的能力，以發(fā)展其“科學(xué)思維”能力。

3.3 重視物理實(shí)驗(yàn)，突出問(wèn)題、證據(jù)、理解、交流與合作等要素，提升“科學(xué)探究”能力

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基本內(nèi)容、方法和手段，更是物理教學(xué)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析、動(dòng)手實(shí)踐的能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神以及創(chuàng)造性思維能力。

比如，對(duì)“庫(kù)侖定律”規(guī)律的教學(xué)，此前已經(jīng)有對(duì)“影響點(diǎn)電荷之間相互作用的因素”猜想的合理引導(dǎo)，學(xué)生已經(jīng)能夠感覺(jué)到庫(kù)侖力應(yīng)該與萬(wàn)有引力相似，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生很容易就會(huì)想到用控制變量法進(jìn)行探究，讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(實(shí)驗(yàn)步驟、表格、數(shù)據(jù)分析等)，再利用“物理仿真實(shí)驗(yàn)室”軟件，進(jìn)行探究，進(jìn)而檢驗(yàn)猜想。課上，讓學(xué)生分組交流自己的設(shè)計(jì)，并提出各小組的最佳方案，然后，各小組進(jìn)行交流展示，接受其他小組的質(zhì)疑和提問(wèn)，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方案，由各小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

學(xué)生在親身經(jīng)歷推理、猜想、探究、驗(yàn)證的過(guò)程中，逐步加深了對(duì)庫(kù)侖定律基本內(nèi)容及其內(nèi)涵的理解，同時(shí)也學(xué)會(huì)了基本的實(shí)驗(yàn)方法，有效地培養(yǎng)了學(xué)生觀察分析、實(shí)踐動(dòng)手和交流合作的能力，全方位地提高學(xué)生的“科學(xué)探究”能力[5]。

3.4 關(guān)注和挖掘物理史料，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

楊振寧教授曾將他取得成功的奧秘歸結(jié)為:“要站在問(wèn)題開(kāi)始的地方，要面對(duì)原始的問(wèn)題，而不要淹沒(méi)在文獻(xiàn)的海洋里”，這對(duì)我們的物理教學(xué)有深刻的啟示，物理教學(xué)同樣不能淹沒(méi)在教材、教輔和題目的海洋里，應(yīng)深入挖掘物理學(xué)曲折的發(fā)展史中涌現(xiàn)出來(lái)的科學(xué)思想、科學(xué)精神。寫(xiě)在教科書(shū)上的科學(xué)結(jié)論固然重要，但它背后的孕育發(fā)展、由潛到顯的轉(zhuǎn)化歷程則更富啟迪作用[6]。

例如，關(guān)于“追尋庫(kù)侖定律的發(fā)現(xiàn)歷程”，課前先布置學(xué)生以小組合作的方式，收集并整理相關(guān)資料。學(xué)生課前做了大量的工作，并以各種方式予以呈現(xiàn)。有的用文字?jǐn)⑹?，有的列圖表，有的畫(huà)樹(shù)狀圖，還有的上網(wǎng)搜索影像資料等，學(xué)生以自己獨(dú)特的方式展現(xiàn)了庫(kù)侖定律的發(fā)現(xiàn)歷程，在課上各小組展示自己的成果，交流討論。通過(guò)這種方式，讓學(xué)生明白：物理學(xué)的發(fā)展并非一朝一夕的事，需要一代又一代物理人不斷為之努力奮斗，科學(xué)上也沒(méi)有平坦的大道，要在探索世界奧秘中有所收獲，必須表現(xiàn)出超乎尋常的恒心和毅力，并具備嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

科學(xué)家不斷尋求真理的歷程，會(huì)激勵(lì)、影響學(xué)生的人生。在教學(xué)中可以借助物理史料，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，把學(xué)生自然地帶到歷史上探究的事件中去，借鑒歷史的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，讓學(xué)生在潛移默化之中受到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的教育效果，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。

4 結(jié)語(yǔ)

教育的根本目的是育人，通過(guò)一系列的教育教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生具備基本的思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力，從自然人向社會(huì)人轉(zhuǎn)變。翻轉(zhuǎn)課堂能夠?yàn)閷W(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成提供強(qiáng)大的助推作用。將翻轉(zhuǎn)課堂與發(fā)展學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力有效結(jié)合，可真正地幫助學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，助力學(xué)生身心和學(xué)業(yè)健康成長(zhǎng)。然而，在教育功利化猶盛的背景下，教育的倫理本性回歸與匡正是一項(xiàng)艱巨且緊迫的工程，學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成不是一蹴而就的，仍然需要我們教育工作者在教育實(shí)踐中不斷摸索前行[7]。

[1] 郭玉英.用核心素養(yǎng)引領(lǐng)中學(xué)物理教學(xué)[R].北師大版初中物理教材交流研討會(huì)講座，2016.

[2] 余文森.核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與意蘊(yùn)[J].今日教育，2016，(2).

[3] 馬莉莉.“微課程教學(xué)法”地理翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)、過(guò)程與反思[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2016，(12).

[4] 劉玉俠.淺談中學(xué)物理核心概念教學(xué)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)[J].環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)瞭望，2016，(10).

[5] 顧建新.高中物理理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)與能動(dòng)[J].中學(xué)物理，2012，(3).

[6] 林欽.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考[J].課程·教材·教法，2015，(12).

[7] 林崇德,姜宇,辛濤,劉霞.基于核心素養(yǎng)的教育改革實(shí)踐途徑與策略[J].中國(guó)教育學(xué)刊，2016，(6).

* 本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十一期(2015年度)重點(diǎn)課題《“翻轉(zhuǎn)課堂”模式下高中物理問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)研究》(課題編號(hào)：2015JK11 Z075)的成果。

名師簡(jiǎn)介：顧建新(1966— )，男，江蘇泰興人。正高級(jí)教師，全國(guó)優(yōu)秀高中物理教研員，江蘇省教科研先進(jìn)個(gè)人、“333工程”培養(yǎng)對(duì)象，泰州市學(xué)科帶頭人、中青年突出貢獻(xiàn)專家。