[中圖分類號(hào)] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-6058(2025)17-0044-04
當(dāng)前,高中物理教學(xué)面臨兩大挑戰(zhàn):一是傳統(tǒng)“知識(shí)灌輸\"模式難以契合2017年版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育要求;二是情境化、探究性學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)體系割裂,致使教學(xué)效率低下。
對(duì)梧州市兩所中學(xué)進(jìn)行課堂觀察發(fā)現(xiàn),教師平均每節(jié)課知識(shí)講解時(shí)間占比達(dá) 82.3%(n=36 課時(shí)),涉及知識(shí)生成過程的課時(shí)僅占 17.6% ,情境創(chuàng)設(shè)覆蓋率不足 25% 。課后測(cè)試顯示,學(xué)生遷移應(yīng)用類題目的正確率 (43.7%) 顯著低于識(shí)記類題目( 89.2% ),科學(xué)探究能力測(cè)試平均分僅為61.5分(滿分100),印證了單純知識(shí)傳授難以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)。
雖有研究提出情境教學(xué)、5EX模型等策略,但實(shí)證數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)有模式課堂實(shí)施問題較多: 74.3% 的情境創(chuàng)設(shè)僅停留在圖片展示,表層化嚴(yán)重;僅12% 的課堂嵌入過程性評(píng)價(jià),且反饋滯后。鑒于此,本研究以“融境溯源”為理論基點(diǎn)構(gòu)建高中物理“五環(huán)\"教學(xué)模式。對(duì)比實(shí)驗(yàn)班( 課時(shí))與對(duì)照班( ln=162 課時(shí))教學(xué)發(fā)現(xiàn),新模式下,學(xué)生情境問題解決中的高階思維參與時(shí)長(zhǎng)從8.2分鐘增至19.5分鐘,單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖構(gòu)建完整度提高 37.4% 驗(yàn)證了教學(xué)評(píng)一體化設(shè)計(jì)的有效性。這一探索為應(yīng)對(duì)《中國高考評(píng)價(jià)體系》“無情境,不命題\"的變革需求提供了可操作方案。
一、理論基礎(chǔ)與研究綜述
(一)研究文獻(xiàn)述評(píng)
自2017年版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)頒布以來,核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)轉(zhuǎn)型成為研究焦點(diǎn)。已有研究多維度探索實(shí)踐路徑:王明洲提出情境教學(xué)策略,以生活化場(chǎng)景促進(jìn)知識(shí)遷移,但未解決學(xué)科本質(zhì)追溯與情境深度融合問題;顏國英等構(gòu)建5EX模型,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)思維發(fā)展,課堂觀察卻顯示其評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)與教學(xué)脫節(jié)(僅 12% 的課堂嵌入過程性評(píng)價(jià))。
近年研究進(jìn)一步細(xì)化路徑,如胡成等設(shè)計(jì)問題鏈強(qiáng)化邏輯推理,劉健智等[4]通過STEAM跨學(xué)科整合提升創(chuàng)新能力,但 74.3% 的課堂情境停留在素材展示,未觸發(fā)學(xué)科本源思考(如牛頓定律教學(xué)僅 13.5% 涉及概念演化史)。研究缺口顯現(xiàn):現(xiàn)有模式或重情境形式而輕學(xué)科內(nèi)核,或重知識(shí)結(jié)構(gòu)化而輕情境遷移,導(dǎo)致核心素養(yǎng)培育碎片化。這凸顯了重構(gòu)教學(xué)模式的必要性一需在情境驅(qū)動(dòng)與學(xué)科溯源間建立雙向聯(lián)結(jié)機(jī)制,這正是本研究“融境溯源”理念的立論基礎(chǔ)。
(二)融境溯源的理論闡釋
“融境溯源\"包含雙重邏輯:一是以情境為載體激活學(xué)生認(rèn)知沖突;二是追溯知識(shí)生成過程,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。二者有機(jī)結(jié)合,可突破“情境表面化”局限,實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)目標(biāo)。“融境溯源”的理論框架如圖1所示。
圖1“融境溯源\"理論框架
具體涵蓋以下三個(gè)方面:
1.情境驅(qū)動(dòng):以情境激活認(rèn)知鏈條
情境層通過對(duì)生活案例、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、歷史溯源等情境的獨(dú)立應(yīng)用或組合應(yīng)用,為“問環(huán)一探環(huán)—析環(huán)一用環(huán)一評(píng)環(huán)”五環(huán)教學(xué)確定認(rèn)知起點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生開啟學(xué)習(xí)。其核心是利用情境具象化(如汽車剎車距離分析、法拉第電磁感應(yīng)日記)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突,將抽象問題轉(zhuǎn)化為可探究任務(wù)[5]。提出并展開核心問題,構(gòu)建“現(xiàn)象觀察 $$ 變量識(shí)別 $$ 規(guī)律推演 $$ 實(shí)踐驗(yàn)證\"的階梯式問題鏈,驅(qū)動(dòng)模型建構(gòu)思維。在此過程中,“問環(huán)\"激活探究動(dòng)機(jī),“探環(huán)”通過探究建立物理模型(如動(dòng)量守恒方程)實(shí)現(xiàn)思維具象化,“析環(huán)\"揭示規(guī)律的內(nèi)在邏輯,“用環(huán)\"檢驗(yàn)?zāi)P瓦w移能力,“評(píng)環(huán)”借助誤差分析與方案優(yōu)化完成閉環(huán)反饋。模型建構(gòu)貫穿教學(xué)全程,既是問題解決的思維載體,又是“五環(huán)\"推進(jìn)的階段成果,最終形成“情境激活 $$ 問題驅(qū)動(dòng) $$ 模型反哺”的動(dòng)態(tài)教學(xué)循環(huán)。
2.學(xué)科溯源:教師引領(lǐng)顯化思維范式
學(xué)科溯源層聚焦“析環(huán)\"的本質(zhì)追問,教師以階梯式問題引導(dǎo)學(xué)生穿透現(xiàn)象表層,直抵物理原理內(nèi)核。如在圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)中,從過山車轉(zhuǎn)彎的向心力分析出發(fā),通過“速度方向變化本質(zhì) $$ 向心加速度產(chǎn)生條件 $$ 牛頓第二定律表達(dá)式重構(gòu)”的問題鏈,錨定運(yùn)動(dòng)和力的因果關(guān)系,體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。引導(dǎo)過程中,教師需把握原理顯化與方法建模(將復(fù)雜問題拆解為“受力分析一運(yùn)動(dòng)分析一方程聯(lián)立\"的思維程序)兩個(gè)維度。通過設(shè)計(jì)“現(xiàn)象 $$ 模型 $$ 方程 $$ 規(guī)律”的遞進(jìn)路徑,使學(xué)生自發(fā)追溯至牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒等學(xué)科根基,實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)與思維范式的同步深人[6]。這種引領(lǐng)使“析環(huán)”突破單純的解題訓(xùn)練,轉(zhuǎn)向科學(xué)思維范式的建構(gòu),最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)掌握與素養(yǎng)培育的同頻共振。
3.素養(yǎng)生成:評(píng)價(jià)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)發(fā)展進(jìn)階
素養(yǎng)層通過“用環(huán)”與“評(píng)環(huán)\"實(shí)現(xiàn)育人價(jià)值的自然生成.“用環(huán)”促進(jìn)學(xué)生將模型遷移至新情境,完成知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化;“評(píng)環(huán)”經(jīng)反思優(yōu)化,推動(dòng)批判性思維與元認(rèn)知能力發(fā)展。教師設(shè)計(jì)工程優(yōu)化類任務(wù)(如改進(jìn)太陽能小車傳動(dòng)裝置),引導(dǎo)學(xué)生在技術(shù)約束與物理規(guī)律間進(jìn)行價(jià)值判斷,促進(jìn)知識(shí)應(yīng)用、科學(xué)探究與責(zé)任意識(shí)協(xié)同發(fā)展。這種“實(shí)踐檢驗(yàn) $$ 反饋迭代”的螺旋式進(jìn)階,體現(xiàn)“五環(huán)\"教學(xué)“用評(píng)互促”的內(nèi)在邏輯,更彰顯學(xué)科核心素養(yǎng)培育從認(rèn)知建構(gòu)到行為外化的生態(tài)演進(jìn)。
總之,“融境溯源”通過情境與學(xué)科本源的深度交織,重構(gòu)課堂教學(xué)的意義框架:不僅要傳遞知識(shí),更要進(jìn)行科學(xué)思維的重演、科學(xué)精神的傳承與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
二、高中物理\"五環(huán)\"教學(xué)模式詳解
高中物理“五環(huán)\"教學(xué)模式由問環(huán)、探環(huán)、析環(huán)、用環(huán)、評(píng)環(huán)構(gòu)成。該模式以創(chuàng)設(shè)情境、提出優(yōu)質(zhì)問題為起點(diǎn),借助“融境溯源\"引導(dǎo)學(xué)生探尋物理知識(shí)根源,激發(fā)其探索欲望。五個(gè)環(huán)節(jié)緊密銜接,從問題提出到探究建模,再到分析、應(yīng)用與評(píng)價(jià),全方位推動(dòng)學(xué)生吸收知識(shí)、提升能力與發(fā)展思維。
(一)模式設(shè)計(jì)及運(yùn)行流程
“五環(huán)\"教學(xué)模式以“情境一問題一探究一分析一應(yīng)用一評(píng)價(jià)\"為邏輯主線(如圖2),依托4人或6人學(xué)習(xí)小組,聯(lián)動(dòng)情境層、學(xué)科本源層與素養(yǎng)層。該模式以真實(shí)情境驅(qū)動(dòng)問題生成,引導(dǎo)知識(shí)溯源探究學(xué)科本質(zhì),借助科學(xué)史(如光學(xué)發(fā)展中的波粒之爭(zhēng))揭示知識(shí)生成過程,培育質(zhì)疑創(chuàng)新精神;通過模型建構(gòu)與多維分析深化概念理解,于實(shí)踐應(yīng)用中促進(jìn)遷移創(chuàng)新,最終形成“知識(shí)產(chǎn)生一知識(shí)建構(gòu)一知識(shí)應(yīng)用\"閉環(huán)評(píng)價(jià)體系,有效破解知識(shí)碎片化困境,實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。
圖2“五環(huán)\"教學(xué)模式流程圖
問環(huán):借助實(shí)驗(yàn)、生活案例等情境,激發(fā)學(xué)生提出問題的欲望;引導(dǎo)學(xué)生分解問題,形成遞進(jìn)式問題鏈,再開展分析、建模等教學(xué)環(huán)節(jié)(如圖3)。
圖3“問環(huán)\"簡(jiǎn)圖
探環(huán):強(qiáng)調(diào)從物理
問題出發(fā),引導(dǎo)探究者首先搭建基礎(chǔ)模型框架,再融入關(guān)鍵影響因素。隨后,通過分析、推演、驗(yàn)證等科學(xué)探究過程,逐步添加并優(yōu)化相關(guān)參數(shù)。這一深度探究建模過程,使學(xué)生能更清晰地把握物理現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)理,最終構(gòu)建出既契合實(shí)際又便于應(yīng)用的實(shí)用物理模型(如圖4)。
(二)“五環(huán)”教學(xué)模式的應(yīng)用實(shí)例
在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中,采用“五環(huán)\"教學(xué)模式,可按以下流程進(jìn)行
1.問環(huán)
課前讓學(xué)生做“棍子提重物\"小實(shí)驗(yàn)(如圖5):將裝有半瓶水的礦泉水瓶與鑰匙通過細(xì)繩相連,用一根棍子在靠近礦泉水瓶處快速提起細(xì)繩,遠(yuǎn)端的鑰匙就會(huì)繞棍子一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊上升,最終繞在棍子上,從而把近端的礦泉水瓶提起來。教師先拍攝視頻,再利用視頻慢鏡頭重放。
圖5棍子提重物
學(xué)生:鑰匙上升時(shí)為何會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)而繞上桿?
教師:此現(xiàn)象屬于什么問題?應(yīng)該怎么處理?
圖4探環(huán)建模過程示意圖
學(xué)生:屬于“運(yùn)動(dòng)與力”問題,需對(duì)鑰匙進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析(如圖6),再判斷其運(yùn)動(dòng)情況
圖6運(yùn)動(dòng)與力
教師:此前我們僅學(xué)習(xí)了速度 的關(guān)系與力在同一直線上時(shí)物體的運(yùn)動(dòng),若速度與力不在同一直線上,物體會(huì)如何運(yùn)動(dòng)呢?我們?cè)搹哪男┓矫孢M(jìn)行研究?
學(xué)生:我猜物體會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng),可從曲線運(yùn)動(dòng)方向和軌跡方面進(jìn)行研究。
學(xué)生分組討論,最終形成問題鏈: ① 曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度方向如何? ② 曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度方向、受力方向有何關(guān)系? ③ 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
2.析環(huán)與探環(huán)
先讓學(xué)生觀看砂輪磨刀視頻,再組織學(xué)生分組進(jìn)行墨水小鋼球曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(用墨跡記錄軌跡、分析各點(diǎn)速度方向),結(jié)合極限理論推證曲線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度的方向沿該點(diǎn)切線。接著演示小鋼球從斜面滾下經(jīng)磁鐵位置時(shí)的路徑變化,引導(dǎo)學(xué)生歸納曲線運(yùn)動(dòng)的條件:合力方向與速度方向不在同一直線。最后依托實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推演探究出物理模型,以簡(jiǎn)潔的矢量化圖示(如圖7)呈現(xiàn)軌跡、速度與受力方向的空間關(guān)系。
圖7軌跡、速度與受力方向的空間關(guān)系
3.用環(huán)與評(píng)環(huán)
各小組討論 v 與 F 的夾角為銳角、直角、鈍角時(shí)(如圖8)物體會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)。
學(xué)生:當(dāng)力與速度方向成銳角時(shí),力使物體做加速曲線運(yùn)動(dòng);當(dāng)力與速度方向成直角時(shí),力不改變物體速度大小;當(dāng)力與速度方向成鈍角時(shí),力使物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)。
教師:在生活中你們見過這三種情況嗎?
學(xué)生:見過。打羽毛球時(shí),羽毛球上升、到達(dá)最高點(diǎn)、下降過程分別對(duì)應(yīng)這三種情況
[評(píng)價(jià)反思]引導(dǎo)學(xué)生回顧“棍子提重物”實(shí)驗(yàn),思考鑰匙在上升時(shí)為何脫離直線軌跡,以及沿曲線
繞上桿的本質(zhì)。
圖8 σv 與 F 的夾角情況
圖9放重物
[應(yīng)用遷移]按運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,若將礦泉水瓶放下(如圖9),鑰匙會(huì)繞上桿嗎?讓學(xué)生操作、觀察,再重復(fù)分析整個(gè)過程。
以上實(shí)例是借助曲線運(yùn)動(dòng)溯源物理觀念中運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的可視化過程?!拔瀛h(huán)”教學(xué)以情境引入、“問環(huán)”激發(fā)思考,借助小組討論促進(jìn)合作探究,“評(píng)環(huán)\"中反饋提升。這一閉環(huán)流程助力學(xué)生理解曲線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度方向與條件,全方位培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng),為其全面發(fā)展筑牢根基
三、“五環(huán)”教學(xué)模式的實(shí)踐成效與反思
在高中物理教學(xué)中,基于“融境溯源”的五環(huán)教學(xué)模式漸顯獨(dú)特價(jià)值。該模式以創(chuàng)設(shè)多元情境為起點(diǎn),經(jīng)“問環(huán)、探環(huán)、析環(huán)、用環(huán)、評(píng)環(huán)\"五環(huán),引導(dǎo)學(xué)生追溯物理事實(shí)的本源,系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究能力。此創(chuàng)新模式既契合課程標(biāo)準(zhǔn)要求,又經(jīng)教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證有效。
(一)教學(xué)實(shí)踐與數(shù)據(jù)分析
選取梧州市兩所高中(實(shí)驗(yàn)班 n=60 課時(shí),對(duì)照班 n=60 課時(shí))進(jìn)行一學(xué)期的實(shí)驗(yàn)研究,數(shù)據(jù)詳見表1。
結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)班在核心素養(yǎng)維度均顯著優(yōu)于對(duì)照班( Φplt;0.05 ,驗(yàn)證模式有效性。
對(duì)采用“五環(huán)\"教學(xué)模式的80節(jié)課中的學(xué)生參與行為展開研究,觀察數(shù)據(jù)詳見表2。
表2各環(huán)節(jié)學(xué)生行為觀察數(shù)據(jù)
注:傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生未分組,課堂參與度約 40%
結(jié)果表明,該模式顯著提升學(xué)生課堂參與度(實(shí)驗(yàn)班較對(duì)照班提升 32% )、科學(xué)探究能力(測(cè)試成績(jī)平均提高 21.5% 及批判性思維水平(自評(píng)得分增長(zhǎng) 18% )。組建小組后,合作探究與展示交流環(huán)節(jié)凸顯“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念,驗(yàn)證了模式的可操作性。不過,實(shí)踐仍需引導(dǎo)學(xué)生深度思考,以進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)效果。
(二)實(shí)踐成效與挑戰(zhàn)
“五環(huán)\"教學(xué)模式突破傳統(tǒng)“環(huán)節(jié)孤立\"的局限,達(dá)成“情境一知識(shí)一素養(yǎng)”螺旋式上升。
情境融合與追溯本質(zhì):以“電磁感應(yīng)\"教學(xué)為例,重現(xiàn)法拉第實(shí)驗(yàn),學(xué)生既掌握規(guī)律,又理解科學(xué)探索的曲折性。
教學(xué)評(píng)動(dòng)態(tài)閉環(huán):評(píng)價(jià)貫穿各環(huán)節(jié)(如“用環(huán)”中的方案互評(píng)),確保目標(biāo)達(dá)成度可監(jiān)測(cè)。
當(dāng)前高考評(píng)價(jià)多借助情境考查知識(shí)來源,對(duì)學(xué)生素養(yǎng)要求高,教師需從講授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者,但部分教師存在適應(yīng)性障礙。同時(shí),教學(xué)情境設(shè)計(jì)難度大,需平衡生活化、實(shí)驗(yàn)化與學(xué)科深度,避免形式化。
四、結(jié)束語
高中物理“五環(huán)\"教學(xué)模式深度契合新課標(biāo)與高考評(píng)價(jià)體系,緊扣物理學(xué)本源,秉持教學(xué)評(píng)一體化理念,通過創(chuàng)設(shè)多元活動(dòng)全方位促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升,是契合現(xiàn)代教學(xué)需求、促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的先進(jìn)育人模式。該模式在梧州市兩所中學(xué)深度實(shí)踐后,孕育出以學(xué)程為主線的教學(xué)資源體系,涵蓋新課、復(fù)習(xí)課、講評(píng)課等多種課程類型,成效顯著,有力推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展。
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(責(zé)任編輯 黃春香)