張江寧

(江蘇省錫山高級(jí)中學(xué) 江蘇 無錫 214174)

盡管線上與線下相結(jié)合的混合式教學(xué)的有效性已經(jīng)被實(shí)踐所證實(shí)，但是在普通高中并沒有得到廣泛的應(yīng)用，其根本原因不僅是混合式教學(xué)環(huán)境的建設(shè)要求較高，更主要的是大多數(shù)教師對(duì)混合式教學(xué)的有效性仍然持懷疑態(tài)度．因此，要進(jìn)一步推動(dòng)混合式教學(xué)改革，就要通過有效的措施與成熟的方法讓混合式教學(xué)取得更為顯著的效果，從而讓廣大教師徹底消除顧慮，切實(shí)轉(zhuǎn)變觀念，積極推動(dòng)教學(xué)方式的變革．值得欣慰的是，筆者所在學(xué)校經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，證明了混合式教學(xué)能夠有效地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，并在全校實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化混合式教學(xué)．特別是物理教研組在“普通高中混合式學(xué)習(xí)常態(tài)化的實(shí)踐研究”和“指向物理核心素養(yǎng)的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略研究”兩項(xiàng)省級(jí)“十三五”規(guī)劃課題的研究中，將逆向設(shè)計(jì)的理念應(yīng)用到混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中，有效推進(jìn)了混合式教學(xué)改革，促進(jìn)了信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合.

文獻(xiàn)[1]將逆向教學(xué)設(shè)計(jì)分為3個(gè)階段：先確定預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，再根據(jù)該目標(biāo)思考如何收集達(dá)成預(yù)期目標(biāo)的“證據(jù)”，最后圍繞目標(biāo)安排學(xué)習(xí)和教學(xué)活動(dòng)．逆向教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了評(píng)價(jià)先于教學(xué)，突出了學(xué)習(xí)證據(jù)采集、分析與應(yīng)用，使教學(xué)更有針對(duì)性，更能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，從而提高教學(xué)的有效性．而混合式教學(xué)由于采用線上與線下相結(jié)合的方式，學(xué)習(xí)證據(jù)采集與學(xué)習(xí)的及時(shí)評(píng)價(jià)正是線上學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，如何將逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的理念應(yīng)用到混合式教學(xué)中具有十分重要的實(shí)踐價(jià)值．下面以人教版高中物理“萬有引力理論的成就”為例，談?wù)劵旌鲜浇虒W(xué)逆向設(shè)計(jì)的3個(gè)階段，期望能夠?yàn)橐痪€教師推動(dòng)混合式教學(xué)改革提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn).

1 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

逆向設(shè)計(jì)理念下的教學(xué)目標(biāo)既是教學(xué)的起點(diǎn)，也是教學(xué)的終點(diǎn)，教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)不僅要以《課程標(biāo)準(zhǔn)》與物理教材的內(nèi)容要求、活動(dòng)建議和教學(xué)提示等為依據(jù)，還要符合所教班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，才能有效提高目標(biāo)達(dá)成度.

“萬有引力理論的成就”這節(jié)課的內(nèi)容豐富而精彩，學(xué)生通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，科學(xué)探究的意識(shí)與能力會(huì)得到進(jìn)一步提升，運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念會(huì)得到顯著加強(qiáng)．無論是“稱量地球質(zhì)量”，還是太陽質(zhì)量的計(jì)算，都非常適合讓學(xué)生通過小組合作的形式進(jìn)行理論探究，有利于培養(yǎng)學(xué)生合作探究的意識(shí)與邏輯推理能力．教材中關(guān)于海王星的發(fā)現(xiàn)并不是直接陳述，而是通過對(duì)測量數(shù)據(jù)和萬有引力定律的質(zhì)疑拋出問題、引發(fā)思考，突顯了測量數(shù)據(jù)在科學(xué)探究中的重要性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)．教材中還增加了潮汐現(xiàn)象的內(nèi)容，盡管篇幅不大，但進(jìn)一步體現(xiàn)了萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重大意義，強(qiáng)化了相互作用觀念.

筆者所教班級(jí)的學(xué)生進(jìn)入高中以來，主要以混合式學(xué)習(xí)方式進(jìn)行物理課程的學(xué)習(xí)，可以通過教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行較為客觀的分析，教師在課堂上也有更多的機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行仔細(xì)觀察，從而設(shè)計(jì)出更有針對(duì)性的教學(xué)目標(biāo).

基于以上思考與教學(xué)實(shí)際，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)為：

(1)會(huì)用萬有引力定律分析地球與物體間的相互作用力，理解萬有引力與重力的關(guān)系，形成“稱量地球質(zhì)量”的基本思路.

(2)應(yīng)用行星運(yùn)動(dòng)模型推導(dǎo)計(jì)算“中心天體”質(zhì)量與密度的表達(dá)式，體驗(yàn)應(yīng)用物理模型解決實(shí)際問題的方法.

(3)理解觀測數(shù)據(jù)的重要性，體驗(yàn)從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度.

(4)認(rèn)識(shí)萬有引力定律的科學(xué)成就，理解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義，體會(huì)科學(xué)的迷人魅力，提升運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念.

2 確定學(xué)習(xí)證據(jù)采集方式

關(guān)于學(xué)習(xí)證據(jù)的采集與信息的反饋，必須做到及時(shí)、準(zhǔn)確、有效．及時(shí)，不僅指數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)采集，還要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并反饋給學(xué)生和教師，及時(shí)作出學(xué)習(xí)的過程評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)采集的過程不能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更為流暢；準(zhǔn)確，指準(zhǔn)確采集學(xué)習(xí)證據(jù)，正確分析數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地反饋信息，促進(jìn)后續(xù)學(xué)習(xí)的順利進(jìn)行；有效，是指反饋信息的指向性要明確，評(píng)價(jià)要富有激勵(lì)性，要在有效促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使學(xué)生保持持續(xù)學(xué)習(xí)的意愿.

由于筆者所在學(xué)校自主開發(fā)的混合式學(xué)習(xí)平臺(tái)基本覆蓋了高中階段的不同學(xué)習(xí)場景，學(xué)習(xí)證據(jù)采集的方式較多，所以，更要進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)，以免方式不當(dāng)影響教學(xué)效果．由于本節(jié)課以自主學(xué)習(xí)與理論探究為主，筆者選用了該平臺(tái)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并組織教學(xué).

在自適應(yīng)學(xué)習(xí)模塊的支持下，課堂上每個(gè)學(xué)生都能夠按照自己的節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師又能夠從講授中解放出來，參與學(xué)生的討論，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的個(gè)性化問題，教學(xué)的針對(duì)性更強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)效率明顯提高．我們把這種模式稱為“雙線課堂”，同一個(gè)教師有兩重身份，即線上的虛擬身份與線下的真實(shí)身份，學(xué)生也可以選擇線上與線下的不同方式進(jìn)行學(xué)習(xí).

課堂上，學(xué)生可根據(jù)平臺(tái)反饋的信息對(duì)自己的學(xué)習(xí)作出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，從而選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式．平臺(tái)將不同形式(如文本、圖片、表格、動(dòng)畫、微課、視頻、課堂檢測等)的學(xué)習(xí)內(nèi)容融合在一起，可按任意順序編排，不需要在不同的界面間進(jìn)行切換，所以，學(xué)習(xí)過程相當(dāng)流暢，學(xué)習(xí)效率明顯提高.

3 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)

本節(jié)課根據(jù)預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了5項(xiàng)活動(dòng)．學(xué)生在紙質(zhì)導(dǎo)學(xué)案和平臺(tái)反饋信息的引導(dǎo)下，通過自主學(xué)習(xí)與合作探究的方式完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)．我們要求能夠在線下完成的任務(wù)盡量在線下完成，線下完成不了或線上效果明顯更好的才在線上完成．比如，通過文本、圖片等靜態(tài)資源學(xué)習(xí)的過程必須在線下完成，通過微課、視頻等動(dòng)態(tài)資源的學(xué)習(xí)過程只能在線上完成，學(xué)生可選擇倍速播放微課以提高學(xué)習(xí)效率，也可回放以促進(jìn)理解．再如，學(xué)生應(yīng)先在紙質(zhì)導(dǎo)學(xué)案上完成課堂檢測，再將結(jié)果上傳到平臺(tái)(輸入客觀題答案或?qū)⒅饔^題解答過程拍照上傳)．小組討論則要求線下進(jìn)行，畢竟面對(duì)面的交流更加靈活方便．這樣，一方面可以避免學(xué)生長時(shí)間盯著平板電腦的屏幕，以保護(hù)學(xué)生的視力；另一方面也使學(xué)習(xí)方式多樣化，以提高學(xué)習(xí)效果.

【活動(dòng)一】“稱量”地球的質(zhì)量

討論1：如果不考慮地球的自轉(zhuǎn)，你認(rèn)為地面上的物體受到地球?qū)λ娜f有引力與重力是什么關(guān)系？牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，他算出了地球的質(zhì)量嗎？為什么？

討論2：卡文迪什測出了引力常量G=6．67×10-11N·m2/kg2后，稱自己的實(shí)驗(yàn)是“稱量”地球的質(zhì)量，怎么稱量？需要測量哪些物理量？

在閱讀教材中“稱量”地球質(zhì)量部分的內(nèi)容與小組討論的基礎(chǔ)上完成檢測1.

【檢測1】在某行星表面高h(yuǎn)處讓一小球自由下落，經(jīng)過t落地，已知行星半徑為R，引力常量為G，則( )

學(xué)生在完成檢測1并提交后，立即獲得反饋信息，并可根據(jù)自己的情況選看提示、解析或微課．筆者在微課中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題情境進(jìn)行了拓展，將自由落體改為豎直上拋和平拋運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，測量行星質(zhì)量的關(guān)鍵是要測出行星表面的重力加速度，讓運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念在學(xué)生的頭腦中進(jìn)一步深化.

【活動(dòng)二】計(jì)算中心天體的質(zhì)量和密度

討論3：能否通過測出太陽的表面重力加速度，從而算出太陽的質(zhì)量？如果能，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案；如果不能，那如何測量？(要求先小組討論，再參看微課1)

微課1：首先啟發(fā)學(xué)生，太陽表面溫度大約是5 500 ℃，太陽的質(zhì)量為地球的33萬倍，你認(rèn)為能直接到太陽表面去測太陽的表面重力加速度嗎？再引導(dǎo)學(xué)生思考，要根據(jù)萬有引力定律計(jì)算太陽的質(zhì)量，需要測量哪些量？

學(xué)生在微課的啟發(fā)下，不難推導(dǎo)出計(jì)算太陽質(zhì)量的表達(dá)式．接著，要求學(xué)生完成檢測2.

A．20倍 B．16倍 C．14倍 D．1倍

學(xué)生完成檢測2后，可以選看提示、解析或微課，筆者在微課中引導(dǎo)學(xué)生得到行星軌道半徑的3次方與公轉(zhuǎn)周期的2次方比值只與中心天體的質(zhì)量成正比關(guān)系．從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到通過萬有引力提供做向心力的方法只能計(jì)算中心天體的質(zhì)量，不可計(jì)算環(huán)繞天體的質(zhì)量.

思考1：中心天體的質(zhì)量測出后，如何進(jìn)一步計(jì)算出中心天體的密度？請(qǐng)將推導(dǎo)中心天體密度公式的過程在檢測3中提交.

這一問題難度不大，但結(jié)果容易錯(cuò)．原因是計(jì)算天體密度時(shí)涉及到兩個(gè)半徑，一是環(huán)繞天體(或探測器)的軌道半徑r，二是中心天體本身的半徑R.

思考2：如果軌道半徑r等于中心天體的半徑R，要計(jì)算中心天體的密度，則需要測量哪些物理量？請(qǐng)將推導(dǎo)過程在檢測3中提交.

【檢測3】提交中心天體密度公式的推導(dǎo)過程(包括軌道半徑r與中心天體本身半徑R相等的情況).

(如果上述計(jì)算中心天體密度的表達(dá)式正確，可跳過微課2，直接完成檢測4．)

微課2：通過微課強(qiáng)調(diào)r=R+h，但在h=0時(shí)，r與R可以約去，只要測出貼近中心天體表面運(yùn)行的天體(或探測器)的環(huán)繞周期T就可計(jì)算出中心天體的密度.

【檢測4】已知某行星的半徑為R，該行星的一顆衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，環(huán)繞周期為T，衛(wèi)星到行星表面的距離也等于R，引力常量為G，不考慮行星的自轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是( )

【活動(dòng)三】發(fā)現(xiàn)未知天體

微課3：該微課采用了一段發(fā)現(xiàn)海王星的視頻，把計(jì)算海王星的軌道與實(shí)際觀測到的軌道作了一下對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有一些區(qū)別，引起學(xué)生對(duì)軌道存在偏差的原因的思考.

討論4:根據(jù)萬有引力定律計(jì)算的海王星軌道與實(shí)際觀測到的軌道存在偏差的可能原因有哪些？請(qǐng)?jiān)谛〗M討論的基礎(chǔ)上完成檢測5.

【檢測5】天王星的運(yùn)動(dòng)軌道與根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的軌道存在一些偏差，你認(rèn)為是下列哪個(gè)原因？( )

A．天文觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

B．萬有引力定律的準(zhǔn)確性有問題

C．離天王星較近的土星對(duì)天王星引力的影響

D．天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星對(duì)天王星引力的影響

微課4：介紹兩位年輕的學(xué)者(英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國天文學(xué)家勒維耶)各自獨(dú)立地利用萬有引力定律計(jì)算出這顆“新”行星軌道的史實(shí)，以激勵(lì)學(xué)生發(fā)奮學(xué)習(xí)，爭取早日成才.

【活動(dòng)四】用萬有引力定律解釋神奇的自然現(xiàn)象

閱讀教材中預(yù)言哈雷彗星回歸部分的內(nèi)容，思考下列問題.

思考3：有沒有哪位天文學(xué)家觀察到哈雷彗星繞太陽運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間？

思考4：哈雷是用什么方法預(yù)測哈雷彗星回歸的日期的？

微課5：播放一段《哈雷彗星，2061年它將再次來臨》的視頻.

思考5：牛頓用月球和太陽的萬有引力解釋了潮汐現(xiàn)象，你認(rèn)為潮汐現(xiàn)象主要是由太陽和月球中的哪個(gè)星球引起的？(太陽的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的2.7×107倍，地球離太陽的距離約為地球離月球距離的3.9×102倍)

【活動(dòng)五】匯報(bào)交流

通過教學(xué)平臺(tái)隨機(jī)抽取1個(gè)小組，請(qǐng)?jiān)摻M推薦一位學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)，總結(jié)應(yīng)用萬有引力定律測量中心天體質(zhì)量、密度的方法，并對(duì)萬有引力的理論成就發(fā)表自己的見解，再請(qǐng)其他小組進(jìn)行補(bǔ)充．(學(xué)生匯報(bào)時(shí)，將自己平板的屏幕投影到大屏上)

實(shí)踐表明，通過逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠更好地發(fā)揮智慧教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢——及時(shí)作出個(gè)性化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)．如果不對(duì)評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式進(jìn)行事先規(guī)劃，就不能有效地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，甚至無法設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，而評(píng)價(jià)的內(nèi)容與方式又必須服從于教學(xué)目標(biāo)．可見，混合式教學(xué)對(duì)教學(xué)的逆向設(shè)計(jì)具有一定強(qiáng)制性，這樣，就不難解釋為什么混合式教學(xué)具有顯著的教學(xué)效果了．學(xué)生的學(xué)習(xí)是能動(dòng)的，是他們對(duì)教學(xué)改革提出了合理的建議，是他們對(duì)混合式教學(xué)平臺(tái)提出了改進(jìn)的意見．學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是信息時(shí)代的原住民，對(duì)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)融合的理解有著與生俱來的優(yōu)勢．混合式學(xué)習(xí)平臺(tái)支持下的“雙線課堂”讓教師由課堂教學(xué)的主宰者和知識(shí)的灌輸者，轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者，學(xué)生建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者，學(xué)生良好情操的培育者[2].