教材重構(gòu)視域下四節(jié)“機(jī)械能守恒定律”同課異構(gòu)分析與啟示

摘" 要：在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念指導(dǎo)下，知識(shí)不應(yīng)僅以教材文本的形式不加修飾地傳遞給學(xué)生，教師應(yīng)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，這是提升課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵。本文在教材重構(gòu)視域下，以四節(jié)優(yōu)質(zhì)的“機(jī)械能守恒定律”同課異構(gòu)為例，探討了如何對(duì)物理教材的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，從而做到知識(shí)與素養(yǎng)并行。

關(guān)鍵詞：教材重構(gòu)；核心素養(yǎng)；機(jī)械能守恒定律

1" 教材重構(gòu)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出物理教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)的實(shí)際情況，創(chuàng)造性地開(kāi)展教學(xué)工作，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于物理教學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程。［1］雖然教材一直是最直接、最重要的教學(xué)依據(jù)，但是如果教師完全遵循教材內(nèi)容的順序、結(jié)構(gòu)、邏輯來(lái)實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，就難以滿足實(shí)際教學(xué)的需求。因此，教師可以通過(guò)對(duì)教材內(nèi)容的重構(gòu)，讓自己的教學(xué)內(nèi)容更具邏輯性和結(jié)構(gòu)相關(guān)性，更貼合自己與學(xué)生的實(shí)際情況，同時(shí)也能體現(xiàn)出教學(xué)的個(gè)性化特征。

1.1" 教材重構(gòu)的起源及其內(nèi)涵

教材重構(gòu)的概念最早衍生于南京師范大學(xué)吳康寧教授在其《教育社會(huì)學(xué)》一書中提出的“課程重構(gòu)”理念?！罢n程重構(gòu)”指的是教師通過(guò)自己對(duì)課程的理解，將《課程標(biāo)準(zhǔn)》與教材內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨斫虒W(xué)活動(dòng)中的教學(xué)內(nèi)容。［2］

在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念指導(dǎo)下，物理教師的教材重構(gòu)指的是物理教師以主流物理學(xué)科教學(xué)用書為參考，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的育人目標(biāo)體系，重構(gòu)教學(xué)理念。物理教師應(yīng)以學(xué)生學(xué)情為依據(jù)，通過(guò)對(duì)物理教材的知識(shí)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)邏輯兩個(gè)層面的重新建構(gòu)，最終形成既適合教師自身講授又適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目的（見(jiàn)圖1）。

教材內(nèi)容教材重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

1.2" 教材重構(gòu)的主要方式

目前，高中物理教材的重構(gòu)普遍采用增加、刪減與修改的方式。然而，通過(guò)對(duì)大量高中物理課堂的實(shí)踐研究，筆者發(fā)現(xiàn)教材重構(gòu)的方式遠(yuǎn)不止這些。筆者認(rèn)為可以從知識(shí)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)邏輯兩個(gè)層面對(duì)教材重構(gòu)的方式進(jìn)行總結(jié)（見(jiàn)圖2）。

在知識(shí)內(nèi)容層面上的教材重構(gòu)指的是在教學(xué)中通過(guò)改變教材文本內(nèi)容來(lái)改變教學(xué)內(nèi)容，包括

更改教材中的物理情境和例題、增加有助于學(xué)生理解物理原理的視頻資源以及在教學(xué)中舍去教材的部分內(nèi)容。而在結(jié)構(gòu)邏輯層面上的教材重構(gòu)，主要體現(xiàn)在物理教師對(duì)教材內(nèi)容教學(xué)順序的調(diào)整，包括在某一節(jié)課中調(diào)整知識(shí)點(diǎn)的先后教學(xué)順序，以及在更廣闊的視角下對(duì)教材不同章節(jié)內(nèi)容教學(xué)順序的調(diào)整。

2" 教材重構(gòu)視域下的同課異構(gòu)課例分析

2.1" 分析對(duì)象

在本研究中，所選取的四節(jié)課來(lái)自某市某屆以“機(jī)械能守恒定律”為課題的高中物理學(xué)科帶頭人評(píng)比課。這四位物理教師均具備五年以上的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)分析這四節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，本研究旨在

為青年教師提供一些優(yōu)質(zhì)教材重構(gòu)的案例和教學(xué) 建議。

2.2" 分析過(guò)程

本研究的分析過(guò)程

參考了人教版高中物理必修第二冊(cè)第八章第4節(jié)“機(jī)械能守恒定律”的教材內(nèi)容，以四位高中物理教師的教學(xué)內(nèi)容為分析對(duì)象，記錄并分析了這四位教師如何對(duì)“機(jī)械能守恒定律”這一節(jié)的教材內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。

筆者首先依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》和教材文本對(duì)該節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的解構(gòu)，以便與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，解構(gòu)后的教材內(nèi)容如圖3所示。

本文對(duì)四位物理教師重構(gòu)“機(jī)械能守恒定律”教材

內(nèi)容與方式的分析如表1所示。

表1" 四位物理教師重構(gòu)“機(jī)械能守恒定律”教材內(nèi)容與方式的分析

重構(gòu)教師一教師二教師三教師四

增加教材之外內(nèi)容

（1） 增加演示實(shí)驗(yàn)：光電池板電扇實(shí)驗(yàn)、自由落體實(shí)驗(yàn)、彈簧齒輪玩具車實(shí)驗(yàn)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)、彈簧下綁住重物實(shí)驗(yàn)、砸不到自己的球?qū)嶒?yàn)

（2）增加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的教學(xué)內(nèi)容（借助傳感器技術(shù)和電腦軟件）

（3）增加僅彈力做功下，系統(tǒng)機(jī)械能守恒的推導(dǎo)

（4）增加影視資源：“人體多米諾骨牌中的能量分析”（1）增加演示實(shí)驗(yàn)：圓筒回滾實(shí)驗(yàn)、單擺實(shí)驗(yàn)、過(guò)山車模型實(shí)驗(yàn)

（2）增加影視資源：用“生命”證明機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)視頻、射箭和撐竿跳運(yùn)動(dòng)員比賽視頻

（3）增加彈簧振子中系統(tǒng)機(jī)械能守恒的推導(dǎo)

（4）增加機(jī)械能守恒與生活實(shí)際結(jié)合的內(nèi)容：地鐵進(jìn)站口高度為什么海拔較高（1）增加演示實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)、“逆重力”軌道實(shí)驗(yàn)、砸不到自己的球?qū)嶒?yàn)

（2）增加影視資源：花樣滑雪、射箭、蹦床運(yùn)動(dòng)視頻

（3）增加電腦仿真軟件模擬實(shí)驗(yàn)：彈簧振子實(shí)驗(yàn)

（4）增加推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律的物理情境：自由落體模型、彈床模型

（5）增加“德國(guó)物理學(xué)家守恒物理思想”的教學(xué)內(nèi)容（1）增加演示實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)

（2）增加電腦仿真軟件模擬實(shí)驗(yàn)：彈簧振子實(shí)驗(yàn)

（3）增加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒教學(xué)內(nèi)容（借助傳感器技術(shù)和電腦軟件）

舍去教材部分內(nèi)容

（1）舍去“雙斜面實(shí)驗(yàn)”

（2）舍去“追尋守恒量”內(nèi)容

（3）舍去“守恒量的物理思想”

（1）舍去“雙斜面實(shí)驗(yàn)”

（2）舍去“追尋守恒量”內(nèi)容

（3）舍去“守恒量的物理思想”（1）舍去“雙斜面實(shí)驗(yàn)”

（2）舍去“追尋守恒量”內(nèi)容

（3）舍去習(xí)題

（1）舍去“雙斜面實(shí)驗(yàn)”

（2）舍去習(xí)題

（3）舍去“守恒量的物理思想”

更改教材部分內(nèi)容

將機(jī)械能守恒定律推導(dǎo)的物理情境改為自由落體的物理情境

（1）將機(jī)械能守恒定律推導(dǎo)的物理情境改為自由落體的物理情境

（2）更改習(xí)題—

（1）將追尋守恒量的演示實(shí)驗(yàn)改為擺動(dòng)的小球到達(dá)同樣的高度實(shí)驗(yàn)

（2）將機(jī)械能守定律推導(dǎo)物理情境改為豎直上拋物理情境

調(diào)整知識(shí)點(diǎn)教學(xué)順序

（1）將“機(jī)械能的定義”提前至課前引入部分

（2）將“能量的概念”提前至課前引入部分將“機(jī)械能的定義”提前至課前引入部分——

2.3" 分析啟示與教學(xué)建議

2.3.1" 主觀能動(dòng)地教材重構(gòu)是教師“用教材教”的重要體現(xiàn)

一種教材版本對(duì)應(yīng)一種教學(xué)設(shè)計(jì)，不同教師依據(jù)自身理解對(duì)教材進(jìn)行重構(gòu)，從而產(chǎn)生不同的教學(xué)內(nèi)容。主觀能動(dòng)地教材重構(gòu)能夠體現(xiàn)出教師是“用教材教”，而不是“教教材”。教材在教學(xué)中的地位固然重要，但針對(duì)不同地區(qū)、不同環(huán)境與不同學(xué)生的實(shí)際情況，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)有所差異。教師并非一定要完全依據(jù)教材的知識(shí)內(nèi)容和邏輯順序進(jìn)行教學(xué)。只要重構(gòu)的目的、方式與內(nèi)容是合理的，是指向物理核心素養(yǎng)的，物理教師即可大膽地對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。

分析結(jié)果顯示，四位教師在本節(jié)教材的重構(gòu)方式與內(nèi)容上存在很多相似的地方。例如，在教學(xué)中他們舍去了“追尋守恒量”與“守恒量的物理思想”的教材內(nèi)容，更改了機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)物理情境，并增加了物理演示實(shí)驗(yàn)等。這說(shuō)明物理教師對(duì)教材的重構(gòu)是必要且合理的。物理教師在進(jìn)行“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)時(shí)，也不應(yīng)拘泥于教材的文本與邏輯，而應(yīng)主觀能動(dòng)地重構(gòu)教材，以體現(xiàn)課堂的設(shè)計(jì)感。

2.3.2" 物理演示實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用是高中物理教師教材重構(gòu)的重要元素

人教版物理教科書在“機(jī)械能守恒定律”一節(jié)中并未安排過(guò)多的演示實(shí)驗(yàn)，僅在課前引入部分引用了伽利略的“雙斜面實(shí)驗(yàn)”。對(duì)于動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的教學(xué)，該部分內(nèi)容主要依賴于文字描述和圖片分析。而對(duì)于這一知識(shí)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，演示實(shí)驗(yàn)可以很好地幫助學(xué)生理解機(jī)械能是如何守恒的。因此，四位物理教師在課堂教學(xué)中加入了許多演示實(shí)驗(yàn)，用來(lái)直觀地展示動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，具體內(nèi)容如表2所示。

表2" 四位教師增加的演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

教師演示實(shí)驗(yàn)數(shù)量演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

教師一6光電池板電扇實(shí)驗(yàn)、自由落體實(shí)驗(yàn)、彈簧齒輪玩具車實(shí)驗(yàn)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)、彈簧下綁住重物實(shí)驗(yàn)、砸不到自己的球?qū)嶒?yàn)

教師二3圓筒回滾實(shí)驗(yàn)、單擺實(shí)驗(yàn)、過(guò)山車模型實(shí)驗(yàn)

教師三3單擺實(shí)驗(yàn)、“逆重力”軌道實(shí)驗(yàn)、砸不到自己的球?qū)嶒?yàn)

教師四2單擺實(shí)驗(yàn)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)

物理演示實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用是高中物理教師教材重構(gòu)的重要元素，也是物理學(xué)科教材重構(gòu)的特色。在進(jìn)行“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)時(shí)，教師可以通過(guò)穿插演示實(shí)驗(yàn)或?qū)?jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，以引發(fā)學(xué)生的思考，并幫助他們深入理解能量守恒的概念。例如，可以將單擺實(shí)驗(yàn)中的細(xì)繩換成彈簧，引導(dǎo)學(xué)生分析重力和彈力同時(shí)做功時(shí)，系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化情況；或?qū)?shí)驗(yàn)中使用的小球改為乒乓球，增加空氣阻力對(duì)系統(tǒng)能量的消耗，引導(dǎo)學(xué)生思考能量損耗與機(jī)械能守恒的聯(lián)系。

2.3.3" 現(xiàn)代教育技術(shù)貫穿物理教師對(duì)教材重構(gòu)的認(rèn)知與行動(dòng)

利用多媒體技術(shù)將書本的內(nèi)容整合后展示在屏幕上已經(jīng)成為教育發(fā)達(dá)地區(qū)的常態(tài)。但在物理學(xué)科中，現(xiàn)代技術(shù)與教育的融合具有更多的維度。例如，教師一與教師四借助數(shù)字傳感器技術(shù)和電腦軟件進(jìn)行機(jī)械能守恒的論證；教師三則運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件模擬彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，以幫助學(xué)生推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。因此，高中物理教師對(duì)物理教材內(nèi)容的重構(gòu)不應(yīng)僅停留在對(duì)文本的處理，而應(yīng)該提升到對(duì)物理現(xiàn)象、原理與定律展示方式的改變上。

在“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)中，物理教師可以借助現(xiàn)代技術(shù)促進(jìn)科學(xué)探究的現(xiàn)代化。例如，通過(guò)使用傳感器和物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件等工具，將機(jī)械能守恒定律證明實(shí)驗(yàn)的器材從傳統(tǒng)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、停表、直尺等進(jìn)化到傳感器與電腦軟件等現(xiàn)代設(shè)備。具有現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用意識(shí)的高中物理教師，對(duì)教材重構(gòu)擁有更深刻的理解；而掌握了現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用能力的高中物理教師，則能夠?qū)嵤└哔|(zhì)量的物理教材重構(gòu)。

2.3.4" 學(xué)生學(xué)情是物理教師重構(gòu)教材中物理情境的重要依據(jù)

教師與學(xué)生之間在對(duì)物理教材的理解與認(rèn)知上具有較大差距，教師能夠輕易理解的文本內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，可能難以理解。這種差距在學(xué)生基礎(chǔ)水平較低時(shí)尤為明顯。因此，物理教師要基于對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)知能力和社會(huì)生活經(jīng)驗(yàn)等學(xué)情分析與認(rèn)知的基礎(chǔ)上，重構(gòu)教材中的物理情境。

在“機(jī)械能守恒定律”一節(jié)中，動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化以及機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)兩處教學(xué)環(huán)節(jié)的物理情境具有較大重構(gòu)空間。在分析動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化時(shí)，教師可以結(jié)合教材中提到的能量概念，適當(dāng)增加一些其他形式能量轉(zhuǎn)化的物理情境，如光電池、溫差發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)等，以幫助學(xué)生理解和建立能量守恒的觀念。而在推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律時(shí)，教師要充分考慮學(xué)生的學(xué)情，適當(dāng)提高或降低物理情境的難度。例如，將情境更改為自由落體的物理情境，可以方便基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生更好地理解；而將情境更改為彈簧振子或其他帶有彈性勢(shì)能變化的情境，則有利于激發(fā)高水平學(xué)生的思考。

3" 結(jié)語(yǔ)

如今，教書育人已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，以往以應(yīng)試訓(xùn)練為中心的應(yīng)試教育正逐漸被時(shí)代淘汰。高中物理教師的教學(xué)理念應(yīng)從“知識(shí)本位”向“素養(yǎng)本位”轉(zhuǎn)變，以《課程標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，通過(guò)整合各種課程資源，豐富教材的內(nèi)容，借助現(xiàn)代技術(shù)改良教材內(nèi)容的呈現(xiàn)方式。教師應(yīng)根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合學(xué)生學(xué)情，重構(gòu)物理教材的文本內(nèi)容與知識(shí)邏輯，并通過(guò)不斷反思來(lái)提升自身教材重構(gòu)的能力，最終達(dá)到“用物理育人”，落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：50.

［2］ 吳康寧.教育社會(huì)學(xué)［M］.北京：人民教育出版社，1998：110-120.