彰顯核心素養(yǎng)理念 提升高端備課質(zhì)量

摘 要：本文基于實(shí)踐運(yùn)用立場(chǎng)，提出高端備課轉(zhuǎn)型，即轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃问降恼n堂教學(xué)備課，希冀拓展高端備課觸角，促進(jìn)課堂教學(xué)備課水平的提高。特別是，基于核心素養(yǎng)理念取向，提出突出師生能動(dòng)性、瞻前顧后系列化、基于大單元設(shè)計(jì)的教學(xué)策略，以此來促進(jìn)高端備課落地、發(fā)展和推廣。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高端備課；轉(zhuǎn)型升級(jí)；實(shí)踐立場(chǎng)；萬有引力

如何促進(jìn)教研與教學(xué)之間相輔相成關(guān)系的形成，是一個(gè)值得深入研究的課題。本文從備課環(huán)節(jié)出發(fā)，探討如何建構(gòu)教研與教學(xué)之間的橋梁。邢紅軍教授研究團(tuán)隊(duì)所開創(chuàng)的高端備課課題，是一種備課形式的教學(xué)研究，旨在通過搭建教學(xué)理論與實(shí)踐相結(jié)合的平臺(tái)，為高校教育專家和中學(xué)教師（U-S）的合作提供有效途徑。［1］然而，從現(xiàn)有文獻(xiàn)的調(diào)查數(shù)據(jù)來看，與高端備課相關(guān)的研究主要集中在高校，相關(guān)研究尚未在中學(xué)教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。本文旨在探討邢教授研究團(tuán)隊(duì)的高端備課成果，從一線教學(xué)實(shí)踐中延伸高端備課的應(yīng)用，致力于高端備課的轉(zhuǎn)型升級(jí)，期待能夠打通教研與教學(xué)之間最后的壁壘。

1 高端備課概述

1.1 高端備課的含義

高端備課是指以物理課程與教學(xué)理論為指導(dǎo)，通過備課的形式，研究既符合物理學(xué)內(nèi)在邏輯，又符合物理教學(xué)規(guī)律，同時(shí)符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律并能接受課堂教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)。這種備課形式體現(xiàn)了“從物理知識(shí)傳授到物理方法教育，再到物理思想形成”的核心理念。［2］

1.2 高端備課的特點(diǎn)

邢紅軍教授研究團(tuán)隊(duì)于2013年開啟了高端備課的研究。本文分析了該團(tuán)隊(duì)的高端備課研究論文，［3，4］發(fā)現(xiàn)高端備課的三個(gè)特點(diǎn)：①指出教材編寫的不足；②彌補(bǔ)缺憾的教學(xué)設(shè)計(jì)；③提出高瞻遠(yuǎn)矚的教學(xué)啟示。

1.3 高端備課的局限

高端備課以物理課程與教學(xué)理論為指導(dǎo)，因其大部分研究者都在高校，所以研究?jī)?nèi)容更多注重理論指導(dǎo)，尚缺乏教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)。

1.4 高端備課的展望

邢紅軍教授研究團(tuán)隊(duì)主張的高端備課是備課形式的教育教學(xué)研究。本文從教學(xué)實(shí)踐角度出發(fā)，提出高端備課應(yīng)轉(zhuǎn)型為研究形式的課堂教學(xué)備課這一觀點(diǎn)。本文立足于核心素養(yǎng)教學(xué)理念，著力于拓展高端備課觸角，以課堂備課為目的，以研究思維為途徑，實(shí)現(xiàn)高端備課轉(zhuǎn)型。［5］

2 彰顯核心素養(yǎng)的高端備課

2.1 核心素養(yǎng)概念理解

2.1.1 中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)概要

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)該具備的適應(yīng)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)生接受學(xué)校教育后最終應(yīng)該達(dá)到的發(fā)展目標(biāo)。［6］中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的核心在于培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”，這包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面。那么，中學(xué)教師應(yīng)該如何理解核心素養(yǎng)呢？我們常常聽到“把所學(xué)的知識(shí)都還給老師了”這樣的話。對(duì)這種說法應(yīng)當(dāng)一分為二地理解：如果學(xué)生在學(xué)習(xí)后忘記了所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也失去了文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展和社會(huì)參與的能力，沒有繼續(xù)發(fā)展的能力和參與社會(huì)活動(dòng)的能力，那么這樣的教育就是失敗的。相反，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)后忘記了所學(xué)的知識(shí)，但仍然保持文化氣質(zhì)，能夠進(jìn)一步發(fā)展自己，積極參與社會(huì)活動(dòng)并發(fā)揮人生價(jià)值，那么這樣的教育就是成功的，體現(xiàn)了教育的真諦。

2.1.2 物理學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵理解

《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)》）提出了具有學(xué)科特性的物理核心素養(yǎng)，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在特定學(xué)科的具體化，是學(xué)生學(xué)習(xí)一門學(xué)科之后所應(yīng)達(dá)成的、具有學(xué)科特點(diǎn)的成就（包括必備品格和關(guān)鍵能力）。［7］那么，中學(xué)物理教師應(yīng)如何理解物理核心素養(yǎng)與學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)之間的關(guān)系呢？

物理核心素養(yǎng)有助于物理教學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的教育價(jià)值，能夠確保即使“一切物理知識(shí)都忘記后所剩下的東西”仍然具有足夠的質(zhì)量和價(jià)值。正如趙凱華先生的觀點(diǎn)：一個(gè)人學(xué)了物理之后干什么都可以，他的物理沒有白學(xué)，對(duì)于學(xué)物理的人無所謂“改行”。此外，物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)方面是相互關(guān)聯(lián)、相互融合的，因此本文提出了如圖1所示的物理核心素養(yǎng)結(jié)構(gòu)模型?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》下的人教版高中物理教材每一節(jié)內(nèi)容都以問題開始，都將科學(xué)探究素養(yǎng)貫穿始終，這在一定程度上驗(yàn)證了本文所提出的核心素養(yǎng)結(jié)構(gòu)模型的合理性。

2.2 核心素養(yǎng)教學(xué)要求

2.2.1 指向長(zhǎng)期教學(xué)目標(biāo)落成

核心素養(yǎng)的形成是一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展目標(biāo)，是一個(gè)潛移默化、循序漸進(jìn)、由量變到質(zhì)變的過程。因此，基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)應(yīng)確保每堂課都能促進(jìn)核心素養(yǎng)的積累。在高端備課中，應(yīng)充分體現(xiàn)核心素養(yǎng)的理念，確保每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)或片段都指向核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)可以逐步促進(jìn)核心素養(yǎng)的質(zhì)變，最終達(dá)成核心素養(yǎng)的形成這一長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)。

2.2.2 基于科學(xué)方法顯化教育

科學(xué)知識(shí)通常需要通過科學(xué)方法的實(shí)踐才能得到，從這個(gè)意義上說，科學(xué)方法比科學(xué)知識(shí)更重要。對(duì)于旨在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的高中物理課堂教學(xué)來說，在科學(xué)方法教育方面，不應(yīng)僅停留在隱性滲透，而應(yīng)通過顯性呈現(xiàn)，將實(shí)際問題情境與物理課堂教學(xué)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，從而培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力。

2.2.3 建構(gòu)學(xué)科體系形成觀念

學(xué)生學(xué)完物理課程后，可能會(huì)遺忘知識(shí)。所以，物理學(xué)科核心素養(yǎng)應(yīng)該被納入思維模式中，成為具有物理學(xué)科特性的必備品格和關(guān)鍵能力。將物理知識(shí)提升為物理觀念，建構(gòu)學(xué)科體系思維加工活動(dòng)是不可或缺的經(jīng)驗(yàn)過程。例如，學(xué)完中學(xué)力學(xué)知識(shí)后，如果學(xué)生形成了如圖2所示的力學(xué)知識(shí)圖式結(jié)構(gòu)，那么就更容易形成相互作用觀念和運(yùn)動(dòng)觀念。

2.3 核心素養(yǎng)教學(xué)策略

2.3.1 突出師生能動(dòng)性的教學(xué)策略

教學(xué)過程的三個(gè)要素是學(xué)生、教師和教學(xué)內(nèi)容。在課堂教學(xué)中，學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，教材（教學(xué)內(nèi)容）是載體。教學(xué)的目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的基本素養(yǎng)和核心素養(yǎng)。以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)先學(xué)后教，這實(shí)際上強(qiáng)調(diào)了師生的能動(dòng)性。學(xué)生主動(dòng)自主學(xué)習(xí)更有利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)；教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況開展教學(xué)，更有針對(duì)性，有利于實(shí)現(xiàn)真正的因材施教。教材在一定程度上規(guī)定了教學(xué)內(nèi)容，但教學(xué)的核心目標(biāo)是培養(yǎng)核心素養(yǎng)而非僅僅完成課程任務(wù)，因此教學(xué)過程不能完全被教材束縛。

2.3.2 瞻前顧后形成系列化教學(xué)策略

教學(xué)內(nèi)容的推進(jìn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程。在“開學(xué)第一課”中，筆者都會(huì)強(qiáng)調(diào)六個(gè)良好學(xué)習(xí)習(xí)慣：勤于想象、咬文嚼字、瞻前顧后、多做比較、做好實(shí)驗(yàn)和用好數(shù)學(xué)。在高中物理教學(xué)中，物理教師只有對(duì)全階段教材內(nèi)容有一個(gè)全面、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識(shí)，才能在備課中做到瞻前顧后，確保教學(xué)內(nèi)容有“序”可“循”，做到從“量”到“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變。

2.3.3 基于大單元設(shè)計(jì)的教學(xué)策略

高中物理教學(xué)內(nèi)容是循序漸進(jìn)的。漸進(jìn)變化的內(nèi)容之間具有千絲萬縷的聯(lián)系，不可分割，共同建構(gòu)起結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。然而，教師也需要建構(gòu)一些主題模塊，進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。只有在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生才能走向深度學(xué)習(xí)，也才能真正地進(jìn)入探究性學(xué)習(xí)。因此，本文提出了基于核心主題的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略，其結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。主題的確定應(yīng)該對(duì)照《課程標(biāo)準(zhǔn)》，以確保教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要明確主線、界定邊界，才能一以貫之地形成項(xiàng)目單元。

3 案例：萬有引力定律教學(xué)的高端備課

3.1 確定主題

《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)萬有引力定律的內(nèi)容要求包括：通過史實(shí)，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，知道萬有引力定律，認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義，認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。［8］據(jù)此，我們可以將教學(xué)內(nèi)容分為兩個(gè)主題單元：一是探究萬有引力定律，二是應(yīng)用萬有引力定律。本案例的核心主題是探究萬有引力定律；核心目標(biāo)是通過史實(shí)介紹，將史實(shí)作為探究背景，基于動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行理論探究，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這一過程將以科學(xué)態(tài)度與責(zé)任為前提，以利學(xué)探索為活動(dòng)形式，以科學(xué)思維為思考路徑，以物理觀念為探索方向，讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。

3.2 學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本主題之前，學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了動(dòng)力學(xué)理論，包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其在解決直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)問題中的應(yīng)用。此外，學(xué)生對(duì)理想化方法、物理模型法、科學(xué)推理法等科學(xué)方法也有了初步的認(rèn)識(shí)，并開始體會(huì)到物理規(guī)律中的簡(jiǎn)潔性和對(duì)稱性等物理思想的重要性。然而，在運(yùn)用已知理論探究未知規(guī)律的科學(xué)探究活動(dòng)中，學(xué)生可能缺乏經(jīng)驗(yàn)、能力不足或動(dòng)力不足。

3.3 高端備課

3.3.1 教材編寫不足

提出問題是探究性教學(xué)的開始，需要基于一定的情境?！靶行堑倪\(yùn)動(dòng)”一節(jié)主要作為這一主題的“文獻(xiàn)”背景存在，因此不適合采用探究性教學(xué)，而應(yīng)該采用閱讀性教學(xué)法和傳授式教學(xué)法。在這一節(jié)中，教材存在三個(gè)問題：首先，問題的提出略顯突然，原因是教材試圖采用探究性教學(xué)，但并未充分考慮到本節(jié)的定位；其次，史料中，包含了勻速圓周運(yùn)動(dòng)到橢圓運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容，并給出了開普勒三大定律，然后又把橢圓運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種敘述方式有些跳躍，需要將問題串聯(lián)起來，使邏輯更加連貫；最后，開普勒第三定律中的常數(shù)，最好使用天文觀察數(shù)據(jù)，但教材中并未提供這些數(shù)據(jù)，這可能影響學(xué)生對(duì)定律的理解和應(yīng)用。

3.3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

筆者針對(duì)教材編寫中的不足，采用“文獻(xiàn)閱讀＋理論探究＋實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”為線索的教學(xué)模式，就萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程開展符合當(dāng)今學(xué)生實(shí)際的探究性教學(xué)的高端備課。這一主題教學(xué)的單元設(shè)計(jì)流程分四個(gè)階段（如圖4所示）。

【第一課時(shí)（第一階段）】

師：17世紀(jì)，科學(xué)家們成功地揭示了天體運(yùn)行的規(guī)律，這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為今天的科技發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。天穹中上千顆人造地球衛(wèi)星正是借助這一科學(xué)理論才實(shí)現(xiàn)了太空遨游，并日夜不停地為我們現(xiàn)代化的生活服務(wù)著。這節(jié)課，主要是通過閱讀文獻(xiàn)史料來了解這一科學(xué)理論的形成（真正的科學(xué)研究就是從大量的文獻(xiàn)閱讀中發(fā)現(xiàn)問題并最終解決問題的）。

要求學(xué)生閱讀教材，并思考下列導(dǎo)讀類問題：人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了幾個(gè)階段？每個(gè)階段的代表人物是誰？還有哪些科學(xué)家做出了杰出貢獻(xiàn)？人們最終對(duì)太陽系內(nèi)行星的運(yùn)動(dòng)有著怎樣的認(rèn)識(shí)？

根據(jù)課堂進(jìn)度，教師可以適當(dāng)增加一些故事性的史料，特別是要補(bǔ)充如表1所示的天體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)資料。但是，教師一定要留有足夠的時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生提出問題并初步給出解決問題的方向。例如，可以引導(dǎo)學(xué)生思考行星運(yùn)行的軌道為什么是橢圓，也就是行星為什么會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，學(xué)生可能會(huì)提出其他相關(guān)問題。例如，物體在什么情況下會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)？橢圓運(yùn)動(dòng)是學(xué)生所不熟悉的，為了解決學(xué)生提出來的問題，教師可以通過以上問題的引導(dǎo)，讓學(xué)生真正理解將橢圓運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)的必要性，進(jìn)而使其在更深層次上體會(huì)到建構(gòu)物理模型的科學(xué)價(jià)值。

【第二課時(shí)（第二階段）】

師：第一課時(shí)我們了解了太陽系內(nèi)行星的運(yùn)動(dòng)，由此我們能夠進(jìn)一步提出什么問題呢？又該如何解決提出的問題？

【第三課時(shí)（第三階段）】

師：從太陽與行星之間的引力推導(dǎo)結(jié)果來看，引力的大小跟彼此的質(zhì)量和距離有關(guān)，由此我們可能想到什么？做出如此大膽的猜想，我們需要進(jìn)行有力的論證，為此，我們可能會(huì)想到什么呢？引出月地檢驗(yàn)，盡可能由學(xué)生來闡述論證過程。

師：盡管月地檢驗(yàn)有力地論證了地面上的力（地球?qū)ξ矬w的引力）與天上的力（地球?qū)υ虑虻囊Γ┍举|(zhì)上是同種性質(zhì)的力——物體之間的萬有引力。但是這種論證還是半定量的，原因是牛頓沒有給出引力常量的具體數(shù)值。

學(xué)生閱讀教材了解引力常量的測(cè)量，教師亦有必要補(bǔ)充講解卡文迪什測(cè)量引力常量的實(shí)驗(yàn)方案。

【第四課時(shí)（第四階段）】

為了幫助學(xué)生解決在推導(dǎo)太陽與行星之間引力的過程中可能遇到的難題，建構(gòu)雙星模型是必要的。例如，將太陽和木星簡(jiǎn)化為雙星模型，通過表1中的數(shù)據(jù)和第二階段的推導(dǎo)過程，可以計(jì)算出太陽質(zhì)量與木星質(zhì)量的比值，進(jìn)而判斷出太陽與雙星的“中心”接近重合，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑近似為零。這種更符合動(dòng)力學(xué)理論的雙星模型反過來驗(yàn)證了中心天體模型的合理性。通過這種方式，問題得以解決，動(dòng)力學(xué)理論的地位得到鞏固，物理知識(shí)的本質(zhì)得以彰顯。

4 教學(xué)反思在開展課堂教學(xué)，尤其是探究式教學(xué)時(shí)，以科學(xué)方法為中心進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。只有通過明確的科學(xué)方法，才能真正落實(shí)核心素養(yǎng)教學(xué)理念。本主題的教學(xué)設(shè)計(jì)中，所采用的科學(xué)方法及其應(yīng)用如圖5所示。

在本項(xiàng)目主題的學(xué)習(xí)過程中，多次運(yùn)用了物理模型法，并且針對(duì)同一核心問題，變換了不同的物理模型。建立物理模型法是一種忽略次要因素、突出主要因素的簡(jiǎn)單化、理想化的科學(xué)思維方法。這種方法具有必要性、多樣性和統(tǒng)一性的特點(diǎn)，體現(xiàn)了辯證性和發(fā)展性的哲學(xué)思想。運(yùn)用物理模型的目的在于更好地解決問題，而更換物理模型則是基于問題情境變化的需要，最終也是為了更好地解決問題。不同的物理模型最終揭示了同一問題的本質(zhì)，進(jìn)一步說明了物理模型思維的作用，而且特別有助于物理知識(shí)本質(zhì)的透視。［9］以科學(xué)方法為核心的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，并非忽視物理知識(shí)的傳授，相反，它更有利于物理知識(shí)的傳授。

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*基金項(xiàng)目：本文系江西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度普通類一般課題“基于核心素養(yǎng)視角下的單元＋關(guān)鍵主題分布式教學(xué)研究——以高中物理教學(xué)為例”（課題編號(hào)：22PTYB114）的階段性研究成果。