以“終”為“始”：指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)*
——以“電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度”的概念教學(xué)為例

湯家合

(南京師范大學(xué)附屬揚(yáng)子中學(xué) 江蘇 南京 210048)

新修訂的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出了學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)體系，體現(xiàn)了高中物理學(xué)科在全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育中的獨(dú)特作用，是高中物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是三維目標(biāo)的整合與提升，是學(xué)生通過高中物理學(xué)習(xí)之后要逐步形成的關(guān)鍵能力、必備品格與正確價(jià)值觀念．本文在分析傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)不足的基礎(chǔ)上，提出了以“終”為“始”的教學(xué)設(shè)計(jì)，用學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)引領(lǐng)教學(xué)，從而很好地在教學(xué)中落實(shí)了學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)．

1 常態(tài)教學(xué)設(shè)計(jì)的不足

常態(tài)的教學(xué)是一種“壘磚”式的設(shè)計(jì)，壘磚人按部就班地操作，通常不清楚自己工作的意義，只有到所有的材料用完，建筑物壘成之后，才能理解自己工作的目標(biāo)和價(jià)值．常態(tài)的教學(xué)也大抵如此，學(xué)生因不明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和意義，故而會(huì)學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，也極易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，更不宜落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)．“壘磚”式教學(xué)常見的有兩種.

第一種是以活動(dòng)為中心的設(shè)計(jì)．這類教學(xué)是基于教師的立場(chǎng)，教師會(huì)按照教學(xué)的時(shí)空設(shè)計(jì)活動(dòng)，會(huì)按照自己的教學(xué)習(xí)慣來安排這些活動(dòng)．在這類教學(xué)中，教師會(huì)預(yù)設(shè)各種各樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)供學(xué)生參與，這些活動(dòng)多以學(xué)生動(dòng)手為主．這些活動(dòng)往往能激發(fā)學(xué)生的興趣，但常使學(xué)生處于“動(dòng)手多而動(dòng)腦少”的狀態(tài)，就算學(xué)生真的有所領(lǐng)悟和收獲，也是伴隨有趣的體驗(yàn)偶然發(fā)生．以活動(dòng)為中心的教學(xué)缺乏對(duì)學(xué)生頭腦中重要概念和恰當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的明確關(guān)注，學(xué)生認(rèn)為自己的任務(wù)只是參與，認(rèn)為學(xué)習(xí)只是活動(dòng)，而不是對(duì)活動(dòng)意義的深刻思考．

第二種是以內(nèi)容為中心的設(shè)計(jì)．這類教學(xué)是基于內(nèi)容的立場(chǎng)，教師會(huì)受到必須要完成的教學(xué)內(nèi)容的壓力，迫使學(xué)生根據(jù)教材(講稿或?qū)W(xué)案)逐頁(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，盡最大努力地在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)更多的內(nèi)容．更糟糕的是，教師有時(shí)不顧教材的優(yōu)先順序、預(yù)期結(jié)果、學(xué)生興趣，或者恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估方式而對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全盤講授，這極可能導(dǎo)致教學(xué)會(huì)偏離目標(biāo)．以內(nèi)容為中心的學(xué)習(xí)，就像是漫無目的的逛街，沒有總括性的目標(biāo)來引導(dǎo)．

總的來說，“以活動(dòng)為中心”的設(shè)計(jì)整個(gè)教學(xué)過程很熱鬧，“以內(nèi)容為中心”的設(shè)計(jì)只是教師講授和學(xué)生安靜地記筆記，但這兩個(gè)的設(shè)計(jì)結(jié)果卻是一樣的：沒有引導(dǎo)性的智力目標(biāo)，或沒有清晰的優(yōu)先次序來架構(gòu)學(xué)習(xí)體驗(yàn)．在這兩種設(shè)計(jì)中，學(xué)生都不能理解并回答如下問題：學(xué)習(xí)要點(diǎn)是什么?核心內(nèi)容是什么?教學(xué)幫助我們理解什么，做什么?學(xué)習(xí)與什么有關(guān)?為什么我們要學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)?因此，學(xué)生竭盡所能地跟隨教師的步伐參與學(xué)習(xí)，希望能發(fā)現(xiàn)其中的意義所在．

2 以“終”為“始”的教學(xué)設(shè)計(jì)

英國(guó)作家路易斯·卡羅爾(Lewis Carroll)在 《愛麗絲漫游仙境記》一書中，有一段對(duì)話寓意深刻．愛麗絲問：“能否請(qǐng)你告訴我，我應(yīng)該走這里的哪條路？”貓回答：“這要看你想去哪兒？”愛麗絲說：“我去哪兒都無所謂．”貓回答：“那么，走哪條路都是一樣的．”這意味著，無論做什么事情，都要有目標(biāo)，目標(biāo)不明則路徑不清甚至錯(cuò)誤．美國(guó)著名的管理學(xué)大師史蒂芬·柯維(Stephen Richards Covey)在《高效能人士的7個(gè)習(xí)慣》一書中指出，“一開始就在頭腦中想好結(jié)果和目標(biāo)，這意味著你對(duì)自己的目的地有清晰的了解，這意味著你知道要去哪里，從而能夠更好地知道你現(xiàn)在的位置以及如何走才能保證你一直朝著正確的方向前進(jìn)．”

這些都啟發(fā)我們，可以以“終”為“始”設(shè)計(jì)教學(xué)，“終”即終點(diǎn)，也就是教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)，“始”即開始．以“終”為“始”就是教學(xué)應(yīng)從想要到達(dá)的學(xué)習(xí)結(jié)果開始設(shè)計(jì)，而不是從我們擅長(zhǎng)的活動(dòng)或內(nèi)容開始．以“終”為“始”的教學(xué)首先要考慮學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后確定達(dá)成目標(biāo)的評(píng)價(jià)，最后規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)．《新課標(biāo)》提出了學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們可以根據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，先確定學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后按照以下4個(gè)階段設(shè)計(jì)教學(xué)：階段一，依據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，確定預(yù)期結(jié)果．在這個(gè)階段，要根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中4個(gè)方面核心素養(yǎng)的要求，結(jié)合學(xué)情和資源等情況，把“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”分解成和學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)．階段二，依據(jù)預(yù)期結(jié)果，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)．學(xué)習(xí)目標(biāo)確定后，需要思考如何評(píng)價(jià)和檢測(cè)這些目標(biāo)是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，因此，需要設(shè)計(jì)與教學(xué)目標(biāo)相匹配的問題．階段三，依據(jù)評(píng)價(jià)任務(wù)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)．在明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)任務(wù)后，我們就要考慮設(shè)計(jì)怎樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)才能使學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，甚至表現(xiàn)更好．階段四，依據(jù)預(yù)期結(jié)果，設(shè)計(jì)鞏固作業(yè)．本環(huán)節(jié)緊扣本節(jié)的學(xué)情和目標(biāo)要求設(shè)計(jì)作業(yè)，以鞏固目標(biāo)，提高認(rèn)知水平，使學(xué)生產(chǎn)生新的學(xué)習(xí)動(dòng)力．

3 以“終”為“始”的教學(xué)設(shè)計(jì)案例

下面就以人教版高中《物理·選修3-1》第一章第3節(jié)“電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度”一節(jié)的教學(xué)為例，對(duì)如何以“終”為“始”設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行說明．

【學(xué)習(xí)主題】3.1 電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度

【內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)】知道電場(chǎng)是一種物質(zhì)．了解電場(chǎng)強(qiáng)度，體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法．

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出了物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等4個(gè)方面的要求，具體涉及到形成觀念、解釋現(xiàn)象、模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新、問題、證據(jù)、解釋、交流、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等13個(gè)要素，每個(gè)要素都有5級(jí)的水平要求．教學(xué)設(shè)計(jì)之初，可以根據(jù)這13個(gè)要素的要求，對(duì)該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分解，設(shè)計(jì)成相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、評(píng)價(jià)任務(wù)和活動(dòng)內(nèi)容，具體設(shè)計(jì)如表1所示.

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】目標(biāo)設(shè)計(jì)如表1所示.

表1 電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)設(shè)計(jì)

續(xù)表1

【學(xué)習(xí)過程】

(1)生疑

活動(dòng)1：教師用透明的細(xì)尼龍線(不易被看見)從遠(yuǎn)處拉玩具小狗,小狗被拉動(dòng)！學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn),老師的手和小狗之間并沒有什么東西連接，小狗卻動(dòng)了起來！這時(shí)找一名學(xué)生上臺(tái)檢查，發(fā)現(xiàn)其間有透明細(xì)線連接．

問題1：老師是通過一根透明細(xì)線與“小狗”之間發(fā)生相互作用的,那么，物體間若不接觸能否發(fā)生相互作用呢？

活動(dòng)2：把小磁針用紙包上，外形做成小鳥形狀．老師戴上手套(內(nèi)裝有小磁鐵)，手在“小鳥”前緩慢移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)小鳥跟著動(dòng)了起來．這時(shí)找一名學(xué)生上臺(tái)檢查，發(fā)現(xiàn)手套內(nèi)裝有小磁鐵．

問題2：磁鐵和小磁針間沒有接觸是怎么發(fā)生相互作用的呢？

設(shè)計(jì)分析：本環(huán)節(jié)通過2個(gè)差異性實(shí)驗(yàn)引發(fā)認(rèn)知沖突，使學(xué)生意識(shí)到物體間要發(fā)生相互作用，必須通過“第三者(媒介)”的傳遞，為理解電場(chǎng)的物質(zhì)性打下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)．

(2)探疑

活動(dòng)3：用范氏起電機(jī)使大金屬球帶電，大金屬球上的電荷(場(chǎng)源電荷)就在其周圍空間激發(fā)了一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)——電場(chǎng)．使包有錫箔紙的泡沫小球帶電并用絕緣細(xì)線懸掛，置于大金屬球附近的不同點(diǎn)A和B，發(fā)現(xiàn)細(xì)線偏離豎直方向的偏角不同．

問題3：(1)帶電大金屬球和帶電小泡沫球之間的相互作用是如何發(fā)生的？(2)若要用帶電泡沫研究大帶電金屬球的電場(chǎng)，為什么要求小泡沫球的電荷要電荷量少、體積??？(3)同一泡沫小球在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)A和B受力不同，可知電場(chǎng)中不同點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向不同，如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？(4)若要通過研究帶電泡沫小球的受力來研究電場(chǎng)的強(qiáng)弱，對(duì)泡沫小球有什么要求？

設(shè)計(jì)分析：本環(huán)節(jié)通過演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生借助電場(chǎng)來分析電荷間的相互作用，學(xué)會(huì)應(yīng)用電場(chǎng)解釋簡(jiǎn)單的電現(xiàn)象．借助泡沫小球在電場(chǎng)中不同點(diǎn)的受力，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到電場(chǎng)中不同點(diǎn)有強(qiáng)弱之分，引導(dǎo)學(xué)生借助試探電荷的受力來研究電場(chǎng)的強(qiáng)弱，同時(shí)討論試探電荷要滿足的條件，為下一階段的“辯疑”打下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，提供“支架”．

類比一般情況下，溫度計(jì)與待測(cè)物體接觸后，都會(huì)對(duì)待測(cè)物體的原有溫度產(chǎn)生或多或少的影響．為了減少溫度計(jì)對(duì)待測(cè)物體溫度的影響，則溫度計(jì)的質(zhì)量應(yīng)比待測(cè)物體的質(zhì)量小得多．由于不同空間位置的溫度可能不同，則溫度計(jì)的體積不能太大．

(3)辯疑

活動(dòng)4：教師點(diǎn)撥，學(xué)生分組討論后確定使用控制變量法進(jìn)行探究，方案為：(1)把同一電荷放在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)；(2)把不同電荷放在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)．研究發(fā)現(xiàn)：把同一電荷放在離場(chǎng)源電荷越近/遠(yuǎn)的點(diǎn)受力越大/小，所以可以用電場(chǎng)力的大小來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱；在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)放入不同的電荷其受力大小不同，所以不能用電場(chǎng)力的大小來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱．

問題4：可否直接用帶電泡沫小球的受力來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱？

設(shè)計(jì)分析：比值定義法的實(shí)質(zhì)在于比較，比較的前提是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)．活動(dòng)4中，相同電荷在電場(chǎng)中不同點(diǎn)的受力不同，代表了電場(chǎng)中不同點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，故可以始終用同一個(gè)電荷的受力來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向．在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，具有確定的電場(chǎng)強(qiáng)弱，而不同的電荷在同一點(diǎn)的受力卻不同，可見不能直接用試探電荷的受力來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱．受速度、密度等概念的啟發(fā)，要借助試探電荷的受力來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱必須統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即每次比較都用相同的電荷量的受力，比如單位電荷的受力，為下一步的解疑掃清思維障礙，打下基礎(chǔ)．

(4)解疑

活動(dòng)5：由活動(dòng)4可知，直接用電場(chǎng)力來比較各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱是不合理的，那么，如何統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較呢？下面我們進(jìn)行定量研究，已知在真空中點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，距場(chǎng)源為2r和r處有A和B兩點(diǎn)．將同一電荷q分別放在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)A和B，若它在A點(diǎn)的受力為F，在B點(diǎn)的受力為4F；將同一電荷2q分別放在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)A和B，則它在A點(diǎn)的受力為2F，在B點(diǎn)的受力為8F，……．分別作出A，B兩點(diǎn)的“F-q”圖像，發(fā)現(xiàn)同一點(diǎn)的“F-q”圖像為直線，不同點(diǎn)“F-q”圖像的斜率不同，場(chǎng)強(qiáng)大處斜率大，而斜率與試探電荷的電荷量無關(guān)．

設(shè)計(jì)分析：本環(huán)節(jié)在比較的基礎(chǔ)上，通過定量分析的方法確定了描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法，給出電場(chǎng)強(qiáng)度的定義．

問題6：上述定義中力是矢量，電荷量是標(biāo)量，那么它們的比值是矢量還是標(biāo)量呢？可否用試探電荷的受力來表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向呢？

生：場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)該是矢量，用試探電荷的受力方向來表示場(chǎng)強(qiáng)的方向，好像不太合適．因?yàn)樵囂诫姾捎姓胸?fù)，他們?cè)陔妶?chǎng)中的同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是不同的，而電場(chǎng)中的同一點(diǎn)電場(chǎng)的方向應(yīng)該是確定的．

師：回答得非常好，那么該怎么解決這個(gè)問題呢？大家回想一下，磁場(chǎng)的方向是怎么確定的，看看能否受到啟發(fā)？

生：可以像用小磁針N極的受力方向來表示磁場(chǎng)的方向那樣，人為地規(guī)定某一種試探電荷的受力方向來表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向．比如，可以規(guī)定用正電荷在電場(chǎng)中的受力方向來表示某點(diǎn)電場(chǎng)的方向．

設(shè)計(jì)分析：本環(huán)節(jié)通過啟發(fā)探究、類比遷移，確定了描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．

(5)釋疑

問題7：真空中有一正點(diǎn)電荷電荷量為Q.(1)在距此點(diǎn)電荷r處的P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大?。?2)若在P點(diǎn)放入正電荷，其受力向哪，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向向哪；(3)若在P點(diǎn)放入負(fù)電荷，其受力向哪，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向向哪；(4)若在P點(diǎn)不放入電荷，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向如何？

設(shè)計(jì)分析：本環(huán)節(jié)通過對(duì)典型問題的分析，強(qiáng)化了對(duì)電場(chǎng)矢量性和物質(zhì)性的理解，也是對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念是否理解的評(píng)估．

(6)拓疑

問題8：已知點(diǎn)電荷+Q和-Q相距為2L，試求兩點(diǎn)電荷對(duì)稱軸上離連線中點(diǎn)O點(diǎn)距離為x處P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向？

設(shè)計(jì)分析：通過本環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生理解了電場(chǎng)的疊加原理，進(jìn)一步理解了電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性．

【課堂小結(jié)】略．

【作業(yè)設(shè)計(jì)】略．

以上教學(xué)設(shè)計(jì)，是按照物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要素出發(fā)，把《標(biāo)準(zhǔn)》中的知識(shí)條目進(jìn)行分解，從而確定本節(jié)學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)目標(biāo)；再依據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)活動(dòng)和評(píng)價(jià)，使學(xué)生通過問題的解決達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，很好地做到了目標(biāo)引領(lǐng)教學(xué)，有效地實(shí)現(xiàn)了“目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施和評(píng)價(jià)”的一致性．

4 結(jié)束語(yǔ)

以“終”為“始”的逆向設(shè)計(jì)也是基于標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，它不是一種標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)方法，而是一種全新的教學(xué)理念．課程標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定各學(xué)科所涉及的知識(shí)點(diǎn)，也沒有要求教學(xué)順序，更沒有給出具體的教學(xué)方法，有的只是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的描述和教學(xué)建議．在落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)過程中，教師要有能力依據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，分解課程標(biāo)準(zhǔn)，將課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求逐步落實(shí)到課堂教學(xué)中；安排與學(xué)生相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，教師還要有能力在教學(xué)過程中評(píng)價(jià)課程標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)情況，及時(shí)改善教學(xué)，保證課程標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成．可見，從分解課程標(biāo)準(zhǔn)到課程標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成都需要教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)造性教學(xué)．