沈旭東 祝令健

(吳興高級中學(xué) 浙江 湖州 313000)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”作為教師開展教學(xué)的重要目標(biāo)，并在附錄中將每一條核心素養(yǎng)劃分為5個水平，作為教師評價學(xué)生核心素養(yǎng)的依據(jù).

1 精準(zhǔn)預(yù)習(xí)及其必要性

作為教學(xué)過程的一部分，課前預(yù)習(xí)在促進(jìn)學(xué)生掌握物理知識、培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的思維和方法、幫助學(xué)生建立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面都有著重要的作用.本文借助現(xiàn)今較為流行的平板電腦教學(xué)技術(shù)手段，探討如何依托平板電腦系統(tǒng)開展“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.

“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”，顧名思義，就是借助平板電腦教學(xué)系統(tǒng)發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)，即時收集學(xué)生的預(yù)習(xí)結(jié)果，利用大數(shù)據(jù)平臺精準(zhǔn)評估學(xué)生預(yù)習(xí)中暴露的問題，并做出針對性教學(xué)策略的預(yù)習(xí)模式.

筆者學(xué)校使用的平板電腦，內(nèi)置由科大訊飛公司開發(fā)的“暢言智慧課堂”大數(shù)據(jù)系統(tǒng).該平臺主要由班級空間、課件與資源中心、授課平臺、作業(yè)平臺、大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)學(xué)情庫、微課中心等軟件組成.依托該平臺，可實現(xiàn)從課前精準(zhǔn)預(yù)習(xí)、課中精準(zhǔn)教學(xué)、課后精準(zhǔn)追蹤一體化教學(xué).通過大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)學(xué)情庫，可以對一堂課課內(nèi)、課外學(xué)生的參與度、班級整體的掌握情況、學(xué)生個體的理解情況等進(jìn)行分析，進(jìn)而提出針對性的教學(xué)策略.另外，通過對平臺內(nèi)長期積累的學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以掌握班級每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和狀態(tài)，時刻調(diào)整自己的教學(xué)方式和方法，因材施教，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的個性化發(fā)展.學(xué)生則人手一臺平板電腦，可通過提問、查看微課、查看評價等方式，了解自己近階段的學(xué)習(xí)狀況.

在“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”下，教師全面有效地掌握班級整體和個別學(xué)生的學(xué)情，對學(xué)生核心素養(yǎng)水平進(jìn)行精準(zhǔn)評價，有效確定該堂課的重難點.針對學(xué)生所欠缺的核心素養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué).對于學(xué)生而言，預(yù)習(xí)過程是一個自我發(fā)現(xiàn)、自我實現(xiàn)的過程，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)“上課聽講下課做題”的枯燥模式，在預(yù)習(xí)中提升自主學(xué)習(xí)能力.

2 基于平板電腦教學(xué)的精準(zhǔn)預(yù)習(xí)實施步驟

精準(zhǔn)預(yù)習(xí)的實施步驟，主要由以下6步組成：

(1)根據(jù)教材和學(xué)情，制定基于學(xué)生核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，初步確定重難點.該步驟簡稱“目標(biāo)制定”.

(2)選擇適合學(xué)生難度水平的習(xí)題，編制預(yù)習(xí)方案，對課堂的重難點錄制微課，通過平板電腦作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行推送，引導(dǎo)學(xué)生查找資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí).該步驟簡稱“預(yù)習(xí)推送”.

(3)對預(yù)習(xí)方案內(nèi)的習(xí)題進(jìn)行核心素養(yǎng)水平“解構(gòu)”.對于如何“解構(gòu)”，將在下文進(jìn)行說明.該步驟簡稱“習(xí)題解構(gòu)”.

(4)通過作業(yè)平臺和大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)學(xué)情庫快速收集學(xué)生預(yù)習(xí)反饋，得到預(yù)習(xí)作業(yè)的數(shù)據(jù)分析，包括選擇題錯誤率、計算題主要錯誤及對應(yīng)的知識點等.該步驟簡稱“預(yù)習(xí)反饋”.

(5)將收集的數(shù)據(jù)與“解構(gòu)”得出的核心素養(yǎng)水平進(jìn)行對比，得出學(xué)生對該堂課核心素養(yǎng)目標(biāo)的缺失程度及具體內(nèi)容.該步驟簡稱“素養(yǎng)評價”.

(6)修正步驟1中制定的基于核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，剔除學(xué)生已經(jīng)掌握的目標(biāo)，厘清課堂教學(xué)重難點，并制定相對應(yīng)的課堂教學(xué)策略.該步驟簡稱“策略制定”.

如圖1所示，依據(jù)6個步驟，制定步驟實施的時間表，根據(jù)“預(yù)習(xí)推送”的時間點不同，“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”又分為“課前精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”和“課堂精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”兩種模式.

圖1 精準(zhǔn)預(yù)習(xí)實施步驟圖

“課前精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”，其預(yù)習(xí)推送的時間為上課前一天，學(xué)生有足夠的時間自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題.教師則有足夠的時間對學(xué)生反饋的結(jié)果進(jìn)行分析評價，制定詳細(xì)的針對性策略.其缺點顯而易見，就是對學(xué)生自覺性要求很高，并且會占用學(xué)生課余時間.為了平衡這些缺陷，在該模式實施過程中，借助“翻轉(zhuǎn)課堂”的思路，課堂目標(biāo)盡量在課堂內(nèi)完成，課后少布置甚至不布置作業(yè).

對于目標(biāo)落實不到位的情況，通過平板電腦教學(xué)系統(tǒng)的“微課中心”制作發(fā)布微課進(jìn)行補(bǔ)充.通過統(tǒng)籌安排課前、課中、課后教學(xué)流程，擠出時間給學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí).

“課堂精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”，其預(yù)習(xí)推送時間為當(dāng)堂課上課開始之時.利用課堂的前10 min，讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí).該模式的優(yōu)勢是不占用學(xué)生課余時間，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，時間效率上比“課前精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”要高.同時該模式由教師在課堂內(nèi)統(tǒng)一主導(dǎo)，學(xué)生參與度有保障，同時教師可以直觀地感受學(xué)生的預(yù)習(xí)過程，觀察學(xué)生的表現(xiàn).缺點是由于課堂時間有限，“課堂精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”在全面性和預(yù)習(xí)效果方面不如“課前精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”.并且教師只有極少時間對學(xué)生反饋的問題進(jìn)行分析評價，可能出現(xiàn)遺漏的情況.該模式對教師能力要求極高，適合經(jīng)驗豐富、教學(xué)能力強(qiáng)的教師.

3 基于核心素養(yǎng)水平劃分的精準(zhǔn)預(yù)習(xí)習(xí)題“解構(gòu)”及評價

浙江省教研室教研員梁旭老師指出，教師要擁有“解構(gòu)”素養(yǎng)及水平的能力，即具有分析問題解決相關(guān)的素養(yǎng)及水平的能力.精準(zhǔn)預(yù)習(xí)的實施，同樣需要遵循物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分，進(jìn)行“解構(gòu)”.再將教師“解構(gòu)”問題對應(yīng)的水平與學(xué)生預(yù)習(xí)結(jié)果進(jìn)行對比分析，診斷學(xué)生核心素養(yǎng)的缺失.

下面以物理習(xí)題中常見的選擇題和計算題作為案例進(jìn)行解構(gòu).

【例1】如圖2所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A和B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則( )

A.桿對A環(huán)的支持力變大

B.環(huán)對桿的摩擦力變小

C.桿對A環(huán)的力不變

D.與B環(huán)相連的細(xì)繩對書本的拉力變大

圖2 例1題圖

對題目每個選項，從素養(yǎng)要素、素養(yǎng)類型及學(xué)業(yè)質(zhì)量幾個維度對其進(jìn)行解構(gòu)如表1所示.這種解構(gòu)，使其與物理核心素養(yǎng)的要求進(jìn)行了對應(yīng).通過這樣的解構(gòu)，教師可以很直觀和透徹地了解學(xué)生的問題及錯誤.

通過大數(shù)據(jù)分析，評價如圖3所示，發(fā)現(xiàn)有較少學(xué)生對選項A和選項D存在問題.對照表1分析歸納，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對整體法受力分析、三力平衡方面存在問題.

表1 對例1習(xí)題的解構(gòu)

圖3 例1解題情況的數(shù)據(jù)反饋

【例2】如圖4(a)所示的陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落，好像軌道對它施加了魔法一樣，被稱為“魔力陀螺”.它可等效為圖4(b)所示模型：豎直固定的磁性圓軌道半徑為R，質(zhì)量為m的質(zhì)點沿軌道外側(cè)做完整的圓周運(yùn)動，A,B兩點分別為軌道的最高點與最低點.質(zhì)點受軌道的磁性引力始終指向圓心O且大小恒為F，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度為g.

(1)判斷質(zhì)點運(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒，并說明理由；

圖4 例2題圖

圖5為例2中某學(xué)生解題情況及教師的批注截圖.

圖5 例2習(xí)題某學(xué)生解題情況及教師的批注截圖

通過與水平劃分表進(jìn)行對比，即可快速確定學(xué)生缺失的核心素養(yǎng)如表2所示.

表2 對例2習(xí)題的解構(gòu)

下面對這個學(xué)生的解題情況進(jìn)行分析.

(1)研究對象不明確，忽視牛頓第三定律的重要性

在解題過程中若涉及到受力對象的轉(zhuǎn)換，必須用到牛頓第三定律.然而相比于牛頓第二定律，牛頓第三定律很少涉及計算，常常容易被學(xué)生忽視.該題解答時應(yīng)選取質(zhì)點(陀螺)作為研究對象，題目要求質(zhì)點對軌道的壓力，涉及到受力對象的轉(zhuǎn)換.

如圖5所示，該學(xué)生沒有用牛頓第三定律把軌道對質(zhì)點的彈力FN轉(zhuǎn)化為題目要求的質(zhì)點對軌道的彈力F′N.

(2)建模錯誤，與“繩模型”混淆

在分析得到該題是一道“桿模型”的情況下，還需進(jìn)一步分析解決第(3)問的臨界問題.在考慮“桿”強(qiáng)度的情況下，“桿模型”的臨界條件可認(rèn)為有兩個.

1)當(dāng)“桿模型”恰好過最高點時有：力學(xué)條件mg+FN=0，運(yùn)動學(xué)條件v=0.基于學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)整策略.

2)滿足“桿模型”恰好過最高點的條件下，要使質(zhì)點過最低點時不脫離軌道，需滿足FB-FN≥5mg.

圖6 例2中另一學(xué)生解題情況及教師的批注截圖

4 基于精準(zhǔn)預(yù)習(xí)的教學(xué)策略調(diào)整及反思

通過對預(yù)習(xí)作業(yè)的批改，對比核心素養(yǎng)水平劃分表，將學(xué)生核心素養(yǎng)缺失部分進(jìn)行羅列，對步驟1中制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)，并提出針對性的教學(xué)策略.

針對例1反映出來的問題，可以重點強(qiáng)化學(xué)生分析生活中常見的物理現(xiàn)象，并把整體隔離的思想貫徹其中，幫助學(xué)生理解生活中的平衡現(xiàn)象本質(zhì).同時對一些經(jīng)典的三力平衡問題進(jìn)行強(qiáng)化，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析此類現(xiàn)象的方法.

針對例2反映出來的問題，主要對圓周運(yùn)動的3種模型進(jìn)行回顧，并結(jié)合生活中常見的現(xiàn)象加強(qiáng)學(xué)生的理解，引導(dǎo)學(xué)生理解3種模型的區(qū)別.同時要重點對圓周運(yùn)動“合外力提供向心力”的觀念進(jìn)行鋪開，引導(dǎo)學(xué)生自行尋找3種模型完成圓周運(yùn)動的臨界條件，掌握最高點、最低點等特殊點的受力特征.

“精準(zhǔn)預(yù)習(xí)”的實施，全面體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，把課前、課堂時間還給學(xué)生，有力地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.對教師而言，在開展精準(zhǔn)預(yù)習(xí)過程中加深了對教材的理解，對學(xué)生的理解，強(qiáng)化了自己的教學(xué)水平以適應(yīng)新時代發(fā)展帶來的挑戰(zhàn).