(1. 江蘇省泰興市教師發(fā)展中心，江蘇 泰興 225400；2. 江蘇省泰興市第二高級中學(xué)，江蘇 泰興 225400 )

·名師論壇·

基于核心素養(yǎng)的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例研究*
——以“庫侖定律”教學(xué)為例

顧建新1陸振華2

(1. 江蘇省泰興市教師發(fā)展中心，江蘇 泰興 225400；2. 江蘇省泰興市第二高級中學(xué)，江蘇 泰興 225400 )

筆者以“庫侖定律”教學(xué)為例，從物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵以及翻轉(zhuǎn)課堂的價值出發(fā)，提出以翻轉(zhuǎn)課堂為載體，從利于學(xué)生終身發(fā)展的角度實施教學(xué)，著力提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

物理教學(xué)；核心素養(yǎng)；翻轉(zhuǎn)課堂；案例研究

1 核心素養(yǎng)概述

在普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中，提出了核心素養(yǎng)的概念。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的要素構(gòu)成，是指學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成，是關(guān)于學(xué)生知識、技能、過程、方法、情感、態(tài)度、價值觀等多方面要求的總體要求，是對新課程三維目標(biāo)的總結(jié)、提煉與升華[1]。

核心素養(yǎng)是學(xué)生成長過程中最基礎(chǔ)的、最有生長性的關(guān)鍵素養(yǎng)，其他素養(yǎng)都建立在其上，或者說是從其中生長、延伸、拓展出來的。核心素養(yǎng)就像房屋的地基，它的牢固程度決定了房屋的高度[2]。物理核心素養(yǎng)的形成，需要通過教育教學(xué)的具體實施才能找到落腳點。

2 翻轉(zhuǎn)課堂簡介

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是典型的“先教后學(xué)，以教導(dǎo)學(xué)”，學(xué)生在課堂上按照教師的節(jié)奏被動地學(xué)習(xí)知識，課后完成老師布置的作業(yè)，內(nèi)化知識。而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，是“先學(xué)后教，以學(xué)定教”，學(xué)生在課前自主完成基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)中的疑惑、想法帶到課堂上來，作為課堂教學(xué)的素材，課堂變成了師生、生生之間互動的平臺，包括交流展示、拓展運用等思維碰撞過程，從而內(nèi)化知識、提升能力、發(fā)展品質(zhì)，達到更好的教學(xué)效果。

翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式，從結(jié)構(gòu)上將課上學(xué)習(xí)知識，課后內(nèi)化知識，轉(zhuǎn)變成課前學(xué)習(xí)知識，課上內(nèi)化知識。從效果上可以最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升思維的品質(zhì)，發(fā)展自主學(xué)習(xí)、合作探究、創(chuàng)新實踐的能力，實現(xiàn)全面發(fā)展。

翻轉(zhuǎn)課堂始終以學(xué)習(xí)者為中心，把發(fā)展人作為第一目標(biāo)。通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，可以真正轉(zhuǎn)變長期以來被應(yīng)試教育桎梏的被動的、同質(zhì)化的學(xué)習(xí)方式和思維模式，改變?nèi)狈?chuàng)意的教育，發(fā)展人的基本品質(zhì)和關(guān)鍵能力，更為有效地增強學(xué)生思維能力，對促進學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成具有重要意義。

3 翻轉(zhuǎn)課堂與核心素養(yǎng)有效結(jié)合的教學(xué)研究

筆者以“庫侖定律”的教學(xué)為例，談?wù)勅绾我苑D(zhuǎn)課堂為載體，有效提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

本節(jié)課借助多媒體技術(shù)，采用圖1所示的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計模型[3]，學(xué)生通過課前自主學(xué)習(xí)、課上交流內(nèi)化的過程，不僅掌握了庫侖定律的基本內(nèi)容，而且還提升了學(xué)生科學(xué)探究的基本技能和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的探索精神，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，一舉兩得。

圖1

3.1 注重物理核心概念的生成、理解、提煉和升華,培養(yǎng)“物理觀念”

很多學(xué)生抱怨物理難學(xué)，其根本原因是沒有吃透物理概念。培養(yǎng)學(xué)生“物理觀念”的最佳方式是注重核心概念的生成過程，物理概念的教學(xué)需要以感知、表象為基礎(chǔ)，經(jīng)歷分析、綜合，再到抽象、概括，形成物理模型，并應(yīng)用于分析問題的實踐，是一個學(xué)習(xí)不斷內(nèi)化的過程[4]。學(xué)生在領(lǐng)會物理概念來龍去脈的基礎(chǔ)上，通過類比分析、思維碰撞等方法，就可以進一步加深對概念的內(nèi)涵和外延的理解。

例如，對本節(jié)的一個核心概念“點電荷”的教學(xué)，筆者依據(jù)學(xué)習(xí)進階理論，分層實施教學(xué)，逐步深入，加深學(xué)生對概念的理解。首先，在課前自主學(xué)習(xí)階段學(xué)生通過閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，觀看微視頻，完成配套練習(xí)，初步對點電荷的概念形成感性的認(rèn)識。課上針對學(xué)生對于“體積大的帶電體也可以看成點電荷”的質(zhì)疑，進行深入討論和交流，并在“質(zhì)點”概念的啟發(fā)之下，認(rèn)識到物理概念間的聯(lián)系，讓學(xué)生在對比分析中加深對物理概念的掌握，進一步理解帶電體能否看成點電荷與帶電體自身的大小、帶電的多少沒有必然聯(lián)系，能否看成點電荷只是一個“相對”的概念，進而認(rèn)識建立理想化模型的重要意義。

基于對物理核心概念和規(guī)律理解的教學(xué)，采用漸進、螺旋式上升的教學(xué)策略，運用類比分析、質(zhì)疑尋根的方法，逐步深入對核心概念的理解，符合學(xué)生對客觀事物認(rèn)識的基本規(guī)律，有利于學(xué)生對核心概念的本質(zhì)和內(nèi)涵的理解，培養(yǎng)其抽象概括、類比遷移、質(zhì)疑探究的能力，促進其“物理觀念”的形成。

3.2 注重推理能力、分析綜合能力的培養(yǎng)，發(fā)展“科學(xué)思維”

古希臘哲人普魯塔克曾經(jīng)說過：“學(xué)生的頭腦不是一個要被填滿的容器，而是一支需要被點燃的火把。”教師在教學(xué)過程中，要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和啟發(fā)，做“點燃火把的火種”，適時“制造”矛盾，讓學(xué)生在矛盾沖突中激蕩觀念，碰撞出思維的火花，完成推理能力、分析綜合能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，從而發(fā)展“科學(xué)思維”能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

例如，對“影響點電荷之間相互作用的因素”的猜想，學(xué)生在此之前，還沒有認(rèn)識庫侖力，就讓他們?nèi)ゲ孪霂靵隽Φ臎Q定因素以及定性關(guān)系，會讓學(xué)生無從下手，就需要教師引導(dǎo)和啟發(fā)。因此，筆者從電子繞核運動模型開始，引導(dǎo)學(xué)生回憶出類似的天體運動模型，通過它們運動形式的相似，猜想受力情況的相似，進而猜想其決定因素、定性關(guān)系的相似(如圖2)。通過兩個模型和規(guī)律的類比，讓學(xué)生的思考有了方向和著落點，對規(guī)律的猜想順理成章，不會顯得過于突兀。

圖2

再比如，在探討“當(dāng)兩帶電體間的距離趨近于零時，靜電力為什么不是趨向無窮大”的問題時，學(xué)生在明白了相距較遠的帶電小球可視為電量集中于球心的點電荷，并求出靜電力之后，呈現(xiàn)相距較近的帶等量同種電荷的帶電小球，讓學(xué)生求解庫侖力，絕大多數(shù)學(xué)生因為之前的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，依然會套用庫侖定律的公式直接求解。筆者果斷否定其結(jié)果，學(xué)生很感疑惑，這就產(chǎn)生了矛盾沖突，激發(fā)了思維的碰撞，進而引導(dǎo)學(xué)生比較兩個問題的異同，學(xué)生通過觀察比較、分析推理等過程，會很自然地發(fā)現(xiàn)第二種情況中兩帶電小球間距較近，他們已不能看作是電量集中于球心的點電荷，需重新考慮電荷的分布情況，此時，要得到正確的答案便是水到渠成的事了，進而處理相距較近的帶等量異種電荷的帶電小球的問題就沒有什么障礙了。

在“核心素養(yǎng)”理論的統(tǒng)領(lǐng)下，教師在教學(xué)中有目的地引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、制造學(xué)生思維的矛盾沖突，激發(fā)學(xué)生求知的欲望，鼓勵學(xué)生合作探究，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的精神、分析推理的能力，以發(fā)展其“科學(xué)思維”能力。

3.3 重視物理實驗，突出問題、證據(jù)、理解、交流與合作等要素，提升“科學(xué)探究”能力

實驗是物理教學(xué)的基本內(nèi)容、方法和手段，更是物理教學(xué)的基礎(chǔ)。實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析、動手實踐的能力、團結(jié)協(xié)作的精神以及創(chuàng)造性思維能力。

比如，對“庫侖定律”規(guī)律的教學(xué)，此前已經(jīng)有對“影響點電荷之間相互作用的因素”猜想的合理引導(dǎo)，學(xué)生已經(jīng)能夠感覺到庫侖力應(yīng)該與萬有引力相似，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生很容易就會想到用控制變量法進行探究，讓學(xué)生親自設(shè)計實驗方案(實驗步驟、表格、數(shù)據(jù)分析等)，再利用“物理仿真實驗室”軟件，進行探究，進而檢驗猜想。課上，讓學(xué)生分組交流自己的設(shè)計，并提出各小組的最佳方案，然后，各小組進行交流展示，接受其他小組的質(zhì)疑和提問，進一步完善實驗方案，由各小組獨立完成實驗驗證。

學(xué)生在親身經(jīng)歷推理、猜想、探究、驗證的過程中，逐步加深了對庫侖定律基本內(nèi)容及其內(nèi)涵的理解，同時也學(xué)會了基本的實驗方法，有效地培養(yǎng)了學(xué)生觀察分析、實踐動手和交流合作的能力，全方位地提高學(xué)生的“科學(xué)探究”能力[5]。

3.4 關(guān)注和挖掘物理史料，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

楊振寧教授曾將他取得成功的奧秘歸結(jié)為:“要站在問題開始的地方，要面對原始的問題，而不要淹沒在文獻的海洋里”，這對我們的物理教學(xué)有深刻的啟示，物理教學(xué)同樣不能淹沒在教材、教輔和題目的海洋里，應(yīng)深入挖掘物理學(xué)曲折的發(fā)展史中涌現(xiàn)出來的科學(xué)思想、科學(xué)精神。寫在教科書上的科學(xué)結(jié)論固然重要，但它背后的孕育發(fā)展、由潛到顯的轉(zhuǎn)化歷程則更富啟迪作用[6]。

例如，關(guān)于“追尋庫侖定律的發(fā)現(xiàn)歷程”，課前先布置學(xué)生以小組合作的方式，收集并整理相關(guān)資料。學(xué)生課前做了大量的工作，并以各種方式予以呈現(xiàn)。有的用文字?jǐn)⑹?，有的列圖表，有的畫樹狀圖，還有的上網(wǎng)搜索影像資料等，學(xué)生以自己獨特的方式展現(xiàn)了庫侖定律的發(fā)現(xiàn)歷程，在課上各小組展示自己的成果，交流討論。通過這種方式，讓學(xué)生明白：物理學(xué)的發(fā)展并非一朝一夕的事，需要一代又一代物理人不斷為之努力奮斗，科學(xué)上也沒有平坦的大道，要在探索世界奧秘中有所收獲，必須表現(xiàn)出超乎尋常的恒心和毅力，并具備嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

科學(xué)家不斷尋求真理的歷程，會激勵、影響學(xué)生的人生。在教學(xué)中可以借助物理史料，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，把學(xué)生自然地帶到歷史上探究的事件中去，借鑒歷史的發(fā)現(xiàn)過程，讓學(xué)生在潛移默化之中受到“潤物細(xì)無聲”的教育效果，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。

4 結(jié)語

教育的根本目的是育人，通過一系列的教育教學(xué)活動，使學(xué)生具備基本的思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力，從自然人向社會人轉(zhuǎn)變。翻轉(zhuǎn)課堂能夠為學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成提供強大的助推作用。將翻轉(zhuǎn)課堂與發(fā)展學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力有效結(jié)合，可真正地幫助學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，助力學(xué)生身心和學(xué)業(yè)健康成長。然而，在教育功利化猶盛的背景下，教育的倫理本性回歸與匡正是一項艱巨且緊迫的工程，學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成不是一蹴而就的，仍然需要我們教育工作者在教育實踐中不斷摸索前行[7]。

[1] 郭玉英.用核心素養(yǎng)引領(lǐng)中學(xué)物理教學(xué)[R].北師大版初中物理教材交流研討會講座，2016.

[2] 余文森.核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與意蘊[J].今日教育，2016，(2).

[3] 馬莉莉.“微課程教學(xué)法”地理翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計、過程與反思[J].中國信息技術(shù)教育，2016，(12).

[4] 劉玉俠.淺談中學(xué)物理核心概念教學(xué)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)[J].環(huán)渤海經(jīng)濟瞭望，2016，(10).

[5] 顧建新.高中物理理論教學(xué)與實驗教學(xué)的互動與能動[J].中學(xué)物理，2012，(3).

[6] 林欽.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考[J].課程·教材·教法，2015，(12).

[7] 林崇德,姜宇,辛濤,劉霞.基于核心素養(yǎng)的教育改革實踐途徑與策略[J].中國教育學(xué)刊，2016，(6).

* 本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十一期(2015年度)重點課題《“翻轉(zhuǎn)課堂”模式下高中物理問題情境創(chuàng)設(shè)研究》(課題編號：2015JK11 Z075)的成果。

名師簡介：顧建新(1966— )，男，江蘇泰興人。正高級教師，全國優(yōu)秀高中物理教研員，江蘇省教科研先進個人、“333工程”培養(yǎng)對象，泰州市學(xué)科帶頭人、中青年突出貢獻專家。