任浩軍

(浙江省上虞中學(xué) 浙江 紹興 312300)

隨著新一輪課程改革的推進(jìn)，核心素養(yǎng)已經(jīng)成為主要的價(jià)值取向，大多數(shù)教師都有意識(shí)地在課堂教學(xué)中培育學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).為使核心素養(yǎng)落地生根，避免假大空，我們需要解決兩個(gè)問題——指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)研制問題和學(xué)情診斷評(píng)價(jià)問題.

筆者以人教版《物理·選修3-2》模塊第四章第六節(jié)“互感和自感”為例，闡述基于物理核心素養(yǎng)提升的教學(xué)設(shè)計(jì)策略和實(shí)踐反思:

(1)通過厘清知識(shí)、能力和核心素養(yǎng)的關(guān)系，將宏觀層面的課程目標(biāo)與微觀層面的課時(shí)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行有效銜接，制定出指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo).

(2)對(duì)現(xiàn)有學(xué)情診斷手段進(jìn)行了比較，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)三階測(cè)試是一種高效、準(zhǔn)確的診斷評(píng)價(jià)方法，更好地體現(xiàn)了以學(xué)定教的課改理念.

1 教學(xué)設(shè)計(jì)策略

1.1 策略1：研制指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

物理核心素養(yǎng)的提出很好地體現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價(jià)值，而學(xué)生的物理核心素養(yǎng)是在具體學(xué)習(xí)活動(dòng)中形成和發(fā)展的，所以教師有必要將物理核心素養(yǎng)目標(biāo)與具體的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行整合，搞清楚課堂教學(xué)的終點(diǎn).

指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)不再是通常“行為動(dòng)詞+知識(shí)內(nèi)容”的描述方式，而是直接表述為經(jīng)過學(xué)習(xí)學(xué)生擁有的素養(yǎng)，如表1所示[1].

表1 物理核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素

厘清了知識(shí)、能力和核心素養(yǎng)之間的關(guān)系，就可以將宏觀層面的課程目標(biāo)與微觀層面的課時(shí)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行有效銜接，從而制定出指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo).據(jù)此筆者制定了“互感和自感”一課的教學(xué)目標(biāo)，如表2所示.

表2 指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

1.2 策略2：準(zhǔn)確診斷學(xué)情為實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的精準(zhǔn)教學(xué)提供證據(jù)

大多數(shù)教師都習(xí)慣于憑經(jīng)驗(yàn)教學(xué)，但“年年歲歲花相似，歲歲年年人不同”，缺少對(duì)學(xué)生的充分了解，教學(xué)的針對(duì)性就大打折扣.學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，他們?cè)诮邮苄轮R(shí)之前，已經(jīng)積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)與基礎(chǔ)知識(shí)，教師必須通過學(xué)情診斷手段準(zhǔn)確了解學(xué)生的基本情況，這是課堂教學(xué)的起點(diǎn).正如美國(guó)心理學(xué)家奧蘇貝爾所說：“如果我們不得不將教育心理學(xué)還原為一條原理的話，我將會(huì)說，影響學(xué)習(xí)的最重要因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，我們應(yīng)該根據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)狀況去進(jìn)行教學(xué).”

目前教師了解學(xué)情的診斷手段主要有兩種——選擇題測(cè)試和學(xué)生訪談，選擇題測(cè)試適用于大樣本診斷，具有快速、易操作的特點(diǎn)；訪談具有較強(qiáng)的針對(duì)性，能有效了解學(xué)生的思維過程和心理狀況，但費(fèi)時(shí)，不適用于大樣本測(cè)試.在實(shí)際操作中，可以兩者綜合使用，選擇題測(cè)試為主，學(xué)生訪談為輔[2].

筆者通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，三階測(cè)試是一種高效、準(zhǔn)確的診斷評(píng)價(jià)方法.三階測(cè)試題由三階構(gòu)成，即答案階、理由階、信心指數(shù)階.信心指數(shù)階要求學(xué)生對(duì)自己前兩階答案的確定性程度做出評(píng)價(jià)，即0(完全靠猜測(cè))～100%(完全有把握)，目的在于區(qū)分學(xué)生出錯(cuò)的原因是由于迷思概念的存在還是知識(shí)缺失，也可區(qū)分正確答案的得出是猜測(cè)還是真正理解.

下面這道三階測(cè)試題是“互感和自感”新課教學(xué)前的學(xué)情診斷題之一.

【學(xué)情診斷題】法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象，圖1是法拉第用過的線圈.如圖2所示，他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用導(dǎo)線連通.當(dāng)線圈A電路導(dǎo)通的瞬間，則：

(1)線圈B會(huì)有感應(yīng)電流嗎？若有，方向如何？( )

A.線圈B沒有感應(yīng)電流

B.線圈B有感應(yīng)電流，方向沿順時(shí)針

C.線圈B有感應(yīng)電流，方向沿逆時(shí)針

D.無法確定

圖1 法拉第用過的線圈

圖2 學(xué)情診斷題電路示意圖

(2)你做出以上判斷的理由是( )

A.線圈A與線圈B沒有連接，線圈B中沒有電源

B.線圈B有感應(yīng)電流，因?yàn)榫€圈B中有磁通量變化，根據(jù)楞次定律，由右手螺旋定則可判斷

C.線圈B有感應(yīng)電流，因?yàn)榫€圈B中有磁通量變化，根據(jù)楞次定律，由左手定則可判斷

D.線圈B有感應(yīng)電流，因?yàn)榫€圈B中有磁通量變化，兩個(gè)線圈中的電流方向應(yīng)該相同(相反)

(3)你對(duì)上兩題的答案確定嗎？( )

A.確定 B.不確定

筆者是使用機(jī)讀卡進(jìn)行三階測(cè)試，統(tǒng)計(jì)比較方便.上題學(xué)生的選擇情況匯總結(jié)果如表3所示.

表3 學(xué)情診斷題的選擇情況匯總

從中不難發(fā)現(xiàn)：

(1)學(xué)生基本能正確判斷是否會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象——只有1位學(xué)生判斷錯(cuò)誤；

(2)有90%以上的學(xué)生知道需要運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向；

(3)有16%的學(xué)生運(yùn)用楞次定律時(shí)使用左手判斷感應(yīng)電流的方向；

(4)只有56.2%的學(xué)生能正確運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.

為更全面了解學(xué)生已有的知識(shí)、能力等情況，這樣的學(xué)情診斷題是以題組形式出現(xiàn)的，由于篇幅所限，這里不一一呈現(xiàn).

隨后筆者根據(jù)三階測(cè)試結(jié)果，有針對(duì)性地進(jìn)行了學(xué)生訪談，對(duì)學(xué)情有了更詳實(shí)的了解：

(1)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，知道了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，基本掌握運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的程序性知識(shí)(復(fù)雜情境還是有困難，如二次感應(yīng))；

(2)對(duì)于生活中的互感現(xiàn)象也有了初步的感性認(rèn)識(shí)，但是學(xué)生對(duì)“線圈中通以變化的電流時(shí)，線圈自身也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”的自感現(xiàn)象覺得不可思議，對(duì)其分析和理解自感現(xiàn)象造成一定的困難；

(3)學(xué)生已經(jīng)具備基本的科學(xué)探究能力，能相互合作，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，知道探究的程序.

2 基于以上策略的“互感和自感”教學(xué)設(shè)計(jì)

教師只有在正確定位教學(xué)目標(biāo)，充分了解學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，才有可能將核心概念(規(guī)律)與情境化素材有機(jī)融合，設(shè)計(jì)出既符合學(xué)科知識(shí)的邏輯順序，又符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和心理特征的教學(xué)活動(dòng).

筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生情況，在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)“問題引領(lǐng)下，學(xué)生經(jīng)歷了知識(shí)的發(fā)生過程(規(guī)律的探究過程)，從而理解知識(shí)的本質(zhì)，建構(gòu)知識(shí)的意義”的理念，以“開發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生思維”為主線.在研究自感現(xiàn)象時(shí)，先讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，相互評(píng)價(jià)，改進(jìn)方案，再實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；在解釋現(xiàn)象時(shí)，強(qiáng)調(diào)建立規(guī)范的邏輯推理程序；關(guān)注實(shí)驗(yàn)方案的傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合，運(yùn)用傳感器觀察感應(yīng)電流的變化情況.

教學(xué)過程設(shè)計(jì)大致如下.

互感現(xiàn)象教學(xué)：

演示實(shí)驗(yàn)1：將一個(gè)環(huán)形燈管放到一個(gè)紙板箱上(內(nèi)有特斯拉線圈),發(fā)現(xiàn)燈管被點(diǎn)亮.逐漸增加環(huán)形燈管的個(gè)數(shù)，可以觀察到燈管全部被點(diǎn)亮，如圖3所示.

圖3 演示實(shí)驗(yàn)1

演示實(shí)驗(yàn)2：將手機(jī)音頻輸出端與一個(gè)線圈相連,音箱與另一線圈相連,播放音樂,音箱里傳出了好聽的歌曲,當(dāng)兩個(gè)線圈相互靠近(遠(yuǎn)離)時(shí), 音箱聲音會(huì)變響(變輕).

問題設(shè)計(jì)：環(huán)形燈管沒有連接電源, 為什么燈管靠近特斯拉線圈時(shí)會(huì)被點(diǎn)亮？?jī)蓚€(gè)線圈彼此隔開，沒有連接，為什么音箱中能發(fā)出手機(jī)中播放的音樂聲？

設(shè)計(jì)意圖：利用生活中的手機(jī)和環(huán)形燈管演示互感現(xiàn)象,一方面體現(xiàn)了物理與生活的緊密聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)所營(yíng)造的問題情境更具生活力和吸引力；另一方面,從能量和信息兩個(gè)角度引出互感現(xiàn)象及其應(yīng)用,充分激發(fā)學(xué)生的求知欲.

自感現(xiàn)象教學(xué)：

問題設(shè)計(jì)：互感現(xiàn)象是一個(gè)線圈的電流發(fā)生變化導(dǎo)致另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，那么當(dāng)通過線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈自身會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)? 能否用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證? 請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案.

學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)：小組討論、方案制定、組長(zhǎng)交流、相互補(bǔ)充、改進(jìn)方案.方案設(shè)計(jì)如圖4～7所示.

圖4 學(xué)生設(shè)計(jì)的通電實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案

圖5 學(xué)生討論改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案

圖6 學(xué)生最終確定的實(shí)驗(yàn)方案

圖7 學(xué)生設(shè)計(jì)的斷電實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案

研究燈泡是否會(huì)“閃亮”時(shí)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案也如圖6所示.

設(shè)計(jì)意圖：以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)，教師的教學(xué)在于引起、維持、促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí).在自感現(xiàn)象的教學(xué)中，教師通常會(huì)借助現(xiàn)成的通電、斷電自感現(xiàn)象示教板邊演示邊講解，直接將知識(shí)教給學(xué)生.教師在設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，不僅要關(guān)注學(xué)生通過科學(xué)探究活動(dòng)能獲得多少知識(shí)，而且還要促使學(xué)生通過探究活動(dòng)學(xué)會(huì)如何進(jìn)行合作探究.教師只是一個(gè)助手，而不是主角，盡可能讓學(xué)生觀察、思考、交流、操作、評(píng)價(jià)，讓學(xué)生的素養(yǎng)得到充分的發(fā)展.

用傳感器研究自感現(xiàn)象：

傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，快速處理數(shù)據(jù)(尤其是建立圖像)，直觀呈現(xiàn)不易觀察或快速發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等.但它也存在不足，傳感器掩蓋了物理現(xiàn)象(知識(shí))發(fā)生的真實(shí)過程，學(xué)生會(huì)因此失去寶貴的分析推理的機(jī)會(huì)，就好像我們只看到計(jì)算結(jié)果而看不到表達(dá)式一樣.

所以筆者建議在傳統(tǒng)通電、斷電實(shí)驗(yàn)之后再進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)，這樣可以使規(guī)律演化更加完整，更加容易被學(xué)生吸收加工.

問題設(shè)計(jì)：(1)觀察電流傳感器繪制的i-t圖像，如圖8所示，比較分析通電和斷電時(shí)的電流大小和方向的變化情況，并做出解釋.

圖8 學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)得到的i-t圖像

(2)改變滑動(dòng)變阻器R的阻值，觀察電流傳感器繪制的i-t圖像有沒有發(fā)生變化，觀察開關(guān)斷開時(shí)流過電流傳感器的i-t圖像，解釋燈泡可能出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象的原因.

(3)體會(huì)到借助現(xiàn)代技術(shù)手段——傳感器，我們的學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、生活都變得非常便捷.

設(shè)計(jì)意圖：高中物理知識(shí)雖然屬于經(jīng)典物理學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)，但我們的課堂教學(xué)要始終關(guān)注現(xiàn)代科技和社會(huì)生活，使學(xué)生既具有相對(duì)完整的物理觀念，也具備有利于終身發(fā)展的學(xué)習(xí)能力.物理學(xué)科具有“實(shí)證+邏輯”的特點(diǎn)，要重視培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力，以及正確的科學(xué)精神、科學(xué)本質(zhì)觀.

自感電動(dòng)勢(shì)和自感系數(shù)概念教學(xué)：

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)歷自感系數(shù)概念的建立過程，學(xué)生能體會(huì)到物理量建立的需要且必要的原則，強(qiáng)化了對(duì)物理概念的重視.經(jīng)歷自感電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式的建立過程，學(xué)生對(duì)重要概念(規(guī)律)的建立(發(fā)現(xiàn))過程有了更深刻的體會(huì).同時(shí)，學(xué)生對(duì)物理學(xué)家的科學(xué)精神也有了深刻的認(rèn)識(shí).

自感現(xiàn)象在生活中的利用和防止：

教師展示圖9和圖10兩張圖片，說明自感現(xiàn)象有利有弊.

圖9 煤氣灶的點(diǎn)火裝置

圖10 電路開關(guān)斷開時(shí)，產(chǎn)生電火花

學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)：千人震(圖11).

圖11 “千人震”實(shí)驗(yàn)示意圖

實(shí)驗(yàn)器材：干電池1節(jié)，多匝線圈1只，導(dǎo)線若干，開關(guān)1只.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過親身體驗(yàn)，體會(huì)到自感現(xiàn)象的確是有利有弊，對(duì)怎樣利用和防止自感現(xiàn)象有內(nèi)在的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí).本節(jié)課始終緊密聯(lián)系生活，從生活現(xiàn)象引入，最終又回到物理現(xiàn)象在社會(huì)生活中的應(yīng)用，即從STSE的角度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，真正做到從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會(huì).

3 教學(xué)反思

(1)制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)，要將物理核心素養(yǎng)目標(biāo)逐一細(xì)化落實(shí)，只有這樣課堂教學(xué)才能有的放矢.

依據(jù)課程目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，準(zhǔn)確制定具體的教學(xué)目標(biāo)，切忌對(duì)課程目標(biāo)和物理核心素養(yǎng)的生搬硬套，而要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，正確處理知識(shí)、能力和核心素養(yǎng)之間的關(guān)系.

(2)以往我們過多依賴經(jīng)驗(yàn)，了解學(xué)生不夠充分，尤其是對(duì)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律研究得不夠深入.課內(nèi)不足課后補(bǔ)，學(xué)生要做大量的習(xí)題，苦不堪言.借助個(gè)別訪談和大樣本三階測(cè)試，我們可以充分了解學(xué)情，使精準(zhǔn)教學(xué)成為可能.

(3)在目標(biāo)定位準(zhǔn)確，學(xué)生起點(diǎn)掌握透徹的前提下，教師才有可能設(shè)計(jì)出既符合學(xué)科知識(shí)的邏輯順序，又符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和心理特征的教學(xué)活動(dòng).

筆者通過實(shí)踐，認(rèn)為比較科學(xué)有效的物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)路徑如圖12所示.

圖12 物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)路徑

教師通過創(chuàng)設(shè)好的物理情境，設(shè)計(jì)合理的針對(duì)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，在活動(dòng)中學(xué)生思維得以向更高層次發(fā)展，核心素養(yǎng)目標(biāo)也逐一落實(shí).