核心素養(yǎng)理念下教育目標分類學(xué)在物理教學(xué)中的應(yīng)用
——以“電場強度”教學(xué)為例

井星艷 涂 泓

(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234)

1 引言

2001年安德森等人結(jié)合目前已有的知識理論對原來的布魯姆教育目標分類理論進行了修訂，修訂后的教育目標分類理論分為兩個維度：“知識”和“認知過程”.2017年新課程標準提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個方面，4個方面也相應(yīng)的提出了課程目標，教師在教學(xué)過程中根據(jù)核心素養(yǎng)制定教學(xué)目標.但是在實際教學(xué)中多數(shù)中學(xué)物理教師不能很好地落實教學(xué)目標，原因在于教師對具體的教學(xué)目標表述比較模糊，沒有形成專門化的術(shù)語，最終導(dǎo)致教師對核心素養(yǎng)所提出的教學(xué)目標的理解存在很多問題.教師在教學(xué)過程中需要把目標概念定義得更準確一些，這樣在組織教學(xué)活動中教師更容易控制目標達到應(yīng)有的水平.

2 布魯姆教育目標分類體系在教學(xué)中的指導(dǎo)意義

修訂版的布魯姆教育目標分類體系中，首先對知識進行了分類，將知識分為事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識.事實性知識包括術(shù)語知識及具體細節(jié)和要素的知識.它所包括的是學(xué)生學(xué)習(xí)一門學(xué)科或者要解決其中某個問題所必須掌握的基本知識.概念性知識是比事實性知識更為復(fù)雜的、結(jié)構(gòu)性的知識.它具體所指的是某學(xué)科是如何組織和如何構(gòu)成的，此學(xué)科的知識之間是怎么聯(lián)系的.程序性知識是關(guān)于如何解決問題的知識，或者指需要遵循一定的步驟和方法的知識.元認知知識是關(guān)于一般認知的知識及關(guān)于自我認知的意識和知識[1].其次，將人的認知由低到高劃分為6個層次，分別是：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造.知道指學(xué)生認識并記憶，主要涉及具體知識和抽象知識的辨認.理解指學(xué)生對事物的初步領(lǐng)會，學(xué)生從教學(xué)信息中建構(gòu)意義.應(yīng)用指學(xué)生初步學(xué)會正確地運用抽象概念分析相應(yīng)的現(xiàn)象.分析指學(xué)生把理論分解為要素，并詳細說明各要素之間的關(guān)系.評價指學(xué)生綜合運用內(nèi)在與外在的資料，做出符合客觀事實的推斷.創(chuàng)造指學(xué)生能夠?qū)⒁亟M織成新的模式[2].

依據(jù)布魯姆教育目標分類理論，教師將所要達到的教學(xué)目標進行劃分，分別對應(yīng)于二維表格中，根據(jù)學(xué)生所應(yīng)達到的認知水平組織教學(xué)活動，最后針對教學(xué)目標對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行評價，實現(xiàn)教學(xué)目標、教學(xué)活動、評價的一致性.豐富多彩的教學(xué)活動如果不能夠?qū)崿F(xiàn)所要達到的教學(xué)目標也是無用的.因此，通過布魯姆教育目標分類理論來指導(dǎo)設(shè)計教學(xué)活動能夠有效地實現(xiàn)教學(xué)目標，教師通過合理設(shè)計課堂教學(xué)活動,既能滿足學(xué)生較低認知層次的需要，又能夠滿足學(xué)生較高認知層次的需要.

3 根據(jù)布魯姆教育目標分類設(shè)計教學(xué)案例

根據(jù)新課標提出的物理核心素養(yǎng)以及課程標準中所提出的應(yīng)達到的教學(xué)目標，從高中人教版選修3-1中選取“電場強度”一節(jié)作為案例進行教學(xué)設(shè)計，根據(jù)布魯姆教育目標分類將教學(xué)目標、教學(xué)活動和評價放入二維表中.

3.1 教學(xué)目標

(1)物理觀念

1)知道電場是一種客觀存在的物質(zhì)形態(tài)(目標一).

分析：目標一可以理解為“認識電場的存在，知道電場是一個客觀存在的抽象物質(zhì).”在這里電場是組成物理學(xué)科的基本要素，所以電場是一個事實性知識，而“知道”屬于認知過程緯度的記憶層次.

2)理解和掌握電場強度的概念及其定義式(目標二).

分析：“理解”屬于認知維度的理解層次，“電場強度的概念及其定義式”是概念性知識.

3)會根據(jù)電場強度的定義式進行有關(guān)計算(目標三).

分析：“會”“進行計算”屬于認知維度的應(yīng)用層次，“電場強度的定義式”是概念性知識.

(2)科學(xué)思維

能夠運用已學(xué)過的知識來幫助理解，遷移到新知識點，學(xué)會運用比值定義法來研究電場的強弱(目標四).

分析：“運用比值定義法”屬于應(yīng)用層次，“探究電場強弱”是程序性知識.

(3)科學(xué)探究

通過探究實驗以及對實驗現(xiàn)象的觀察，分析，討論總結(jié)得出相關(guān)結(jié)論(目標五).

分析：“分析”應(yīng)屬于分析層次，“探究實驗”是程序性知識.

(4)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會處理和分析電場強度的一般方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，體驗探究過程的喜悅.

分析：“培養(yǎng)”“激發(fā)”是教師的行為，并不是學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果，所以不好把握，操作起來有一定的難度.

3.2 教學(xué)重難點

(1)教學(xué)重點：理解和掌握電場強度的概念及其定義式.

(2)教學(xué)難點：電場強度概念的建立和理解.

分析：教學(xué)重點與難點中提到了理解和掌握電場強度的概念，屬于目標二，理解概念性知識.

這節(jié)課的教學(xué)目標用布盧姆教育目標分類學(xué)分析完后，在二維分類表中所處的位置如表1所示.

表1 教學(xué)目標在二維分類表中的位置

3.3 教學(xué)方法

實驗探究法、討論法、問答法.

3.4 教學(xué)過程

(1)新課引入

活動1:教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容,電荷周圍存在電場；電場對電荷有力的作用，這個力稱為電場力.

問題1:電場看不見摸不著，我們怎樣去研究它呢？

學(xué)生進行思考討論，教師引導(dǎo)，由于電場對電荷有力的作用，我們可以通過電場對電荷作用力的作用效果來探究電場.教師拿出演示實驗儀器,如圖1所示.

圖1 靜電力演示實驗

讓學(xué)生觀察思考,教師引導(dǎo)得出結(jié)論：觀察到懸掛小球位置發(fā)生偏離，并且不同位置的小球偏離程度不同，說明帶電球周圍存在電場，并且不同位置電場強弱不同.

分析：活動1教師通過一個簡單明了的演示實驗，向?qū)W生直觀地展示出帶電物體周圍存在電場，并且所處位置不同，電場強弱不同.使學(xué)生認識到電場是客觀存在的事實，完成教學(xué)目標一.

(2)新課學(xué)習(xí)

問題2:我們選取什么測量工具來測量電場強弱呢？

活動2:教師鼓勵學(xué)生積極思考，進行猜想.帶電小球在電場中受到電場力的作用，因此用帶電小球來進行檢測.

教師繼續(xù)提出問題：帶電小球自身周圍也會存在電場，會不會對所要測量的電場造成干擾呢？

學(xué)生陷入沉思，尋找解決辦法.教師引導(dǎo)學(xué)生進行思考，找出解決辦法：只要帶電小球所帶的電荷量足夠小，對原有電場的影響就可以忽略.我們把這個電荷稱為試探電荷，可看作點電荷，原來形成電場的電荷叫做場源電荷.

問題3：如何表述電場中不同位置的電場強弱呢？

學(xué)生猜想，帶電小球在電場中不同位置受到的電場力不同，能否用電場力的大小來表示電場強弱呢？

教師給出實驗方案，讓學(xué)生進行探究實驗，實驗器材如圖2所示.

圖2 實驗器材

實驗方案：

1)將同一試探電荷放入電場中不同位置，觀察細線偏轉(zhuǎn)方向以及偏轉(zhuǎn)角度是否相同.

2)將試探電荷放入電場中同一位置，改變所帶電荷量，觀察細線偏轉(zhuǎn)角度的大小.

學(xué)生進行實驗探究，觀察得出實驗現(xiàn)象：

1)同一試探電荷在電場不同位置細線偏轉(zhuǎn)方向與偏轉(zhuǎn)角度不同；越遠離場源電荷，細線偏轉(zhuǎn)角度越小，電場力越小.

2)電場中同一位置，試探電荷帶電荷量越大，細線偏轉(zhuǎn)角度越大，電場力越大.

學(xué)生思考討論，教師帶領(lǐng)總結(jié)得出實驗結(jié)論.

①電場有強弱和方向，離場源電荷越遠，電場越弱；

②不同試探電荷在電場同一位置所受電場力不同，因此不能用電場力來表示電場強弱.

分析：教師讓學(xué)生以實驗探究的方式，觀察、總結(jié)出實驗結(jié)論，這個教學(xué)活動屬于分析程序性知識.

活動4:教師強調(diào)，明確電場強度的定義式，提問,根據(jù)電場強度的數(shù)學(xué)表達式我們能夠說E與F成正比，與q成反比嗎？

學(xué)生思考討論回答：E是由電場本身決定的，不能認為E與F成正比，與q成反比.

教師提問：電場有沒有方向？

學(xué)生討論回答：由于電荷在不同位置受力方向不同，因此電場有方向.

教師提問：電場強度的單位是什么呢？學(xué)生思考討論F的單位是(N),q的單位是(C)，得出電場強度E的單位為(N/C).

分析：活動4,3 教師以問答的方式在具體問題情景中帶領(lǐng)學(xué)生將已經(jīng)學(xué)過的知識遷移到新知識，運用比值定義法推導(dǎo)出電場強度的公式.教師強調(diào)電場強度公式的物理涵義幫助學(xué)生理解電場強度的相關(guān)概念.此教學(xué)活動是理解概念性知識以及應(yīng)用程序性知識.

(3)課堂練習(xí)

【評價1】關(guān)于電場強度，以下說法正確的是( )

B.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用

D.電場中某點的場強方向即檢驗電荷在該點的受力方向

【評價2】當在電場中某一點放入正電荷時受到的電場力向右，放入負電荷時受到的電場力向左，下列說法正確的是( )

A.只有在該點放入電荷時該點才有場強

B.該點的場強方向一定向右

C.當放入正電荷時該點的場強方向向右，放入負電荷時該點的場強方向向左

D.以上均不正確

分析：評價1與評價2都是針對概念性知識提出的，通過這個題目教師可以考察學(xué)生對電場強度及其相關(guān)概念的理解.

將教學(xué)目標、教學(xué)活動、評價用布盧姆教育目標分類學(xué)分析完后，在二維分類表中所處的位置如表2所示.

表2 教學(xué)目標、教學(xué)活動、評價在二維分類表中的位置

4 結(jié)束語

運用布魯姆教育目標分類理論設(shè)計教學(xué)案例，從教學(xué)目標、教學(xué)活動以及評價進行分析后，得出上述分類表.從表中可以看出三者具有較高的一致性，教學(xué)活動以及教學(xué)評價對教學(xué)難點和重點提出的對電場強度的理解和掌握做到了高度的一致性.運用二維目標分類表進行教學(xué)設(shè)計，使教學(xué)目標更為清晰準確，設(shè)計的目標更趨向于高層次水平.教師在進行教學(xué)設(shè)計時以學(xué)生為主體，從學(xué)生的認知水平出發(fā)分析教學(xué)目標所對應(yīng)的教學(xué)活動，設(shè)計的教學(xué)活動更具有可行性，更容易操作.

布魯姆教育目標分類理論存在積極的指導(dǎo)意義，運用教育目標分類理論根據(jù)物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容將教學(xué)目標、教學(xué)活動以及評價放置在分類表中，教師可以清晰地看到三者的一致程度，從而指導(dǎo)教師完成相應(yīng)的教學(xué)目標.教師基于布魯姆教育目標分類理論進行教學(xué)設(shè)計，可以更加清楚地理解目標所要求達到的認知水平，有利于解決教育實踐中目標認識、表述混亂，目標指導(dǎo)性不強等問題.有助于探索目標、教學(xué)和評價緊密結(jié)合的有效教學(xué)新體系.教育目標分類表不僅適用于物理學(xué)科，也適用于其他學(xué)科.