李丹艷 李衛(wèi)東

(延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 陜西 延安 716000)

傳統(tǒng)的教育存在兩大誤區(qū)：一個(gè)聚焦灌輸?shù)慕虒W(xué)和一個(gè)聚焦活動(dòng)的教學(xué)[1].灌輸性教學(xué)強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用,而忽視了學(xué)生的主體參與.根據(jù)固定的教材,和擅長的教法站在教師的角度思考,教什么,怎么教.學(xué)習(xí)成果也主要體現(xiàn)于教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后物理知識(shí)檢測(cè)的分?jǐn)?shù)中,這也就是說大多數(shù)教師只關(guān)注自己的教而不是學(xué)生的學(xué).更極少有教師去站在學(xué)生的角度去思考如何設(shè)計(jì)一個(gè)更符合學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì).此時(shí)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)為傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)開辟一條新途徑.我們可以在教學(xué)活動(dòng)前先思考制訂的教學(xué)目標(biāo)達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)是什么？有什么證據(jù)可以證明學(xué)生達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)？在據(jù)前兩個(gè)基礎(chǔ)下,去設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué).

1 逆向教學(xué)設(shè)計(jì)

在反思傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)不足的基礎(chǔ)上美國課程與教學(xué)領(lǐng)域的專家Grant Wiggins和Jay Mc Tighe提出了新的教學(xué)設(shè)計(jì)模式——逆向設(shè)計(jì),逆向設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“以終為始”優(yōu)先考慮學(xué)習(xí)次序,即教師在思考教與學(xué)活動(dòng)前先考慮此類學(xué)習(xí)要到達(dá)的目的是什么,從學(xué)習(xí)結(jié)果開始思考的逆向設(shè)計(jì).包括如圖1所示的3個(gè)階段.

圖1 逆向教學(xué)3階段

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)第一階段中,我們需要思考教學(xué)目標(biāo)是什么.第二階段確定合適的評(píng)估證據(jù),這階段是我們要確定學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果,找出證據(jù)證明學(xué)生的理解與掌握程度.根據(jù)收集到的評(píng)估證據(jù)來思考單元或課程,即鼓勵(lì)教師在設(shè)計(jì)課程或單元前思考如何確定學(xué)生是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的理解.第三階段是要設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)活動(dòng).

2 單元學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)：就是指在教師引領(lǐng)下,學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,全身心積極參與,體驗(yàn)成功,獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程.深度學(xué)習(xí)能力劃分為3個(gè)方面：認(rèn)知能力、人際能力、個(gè)人能力[2].深度學(xué)習(xí)提倡單元學(xué)習(xí),要求建立好學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科核心內(nèi)容之間的關(guān)系.開展單元學(xué)習(xí)有4個(gè)重要的環(huán)節(jié),選擇單元學(xué)習(xí)主題,確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo),設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng),開展持續(xù)性評(píng)價(jià),按照逆向設(shè)計(jì)思路將單元學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，如圖2所示.

圖2 逆向思維單元設(shè)計(jì)實(shí)踐模型

單元是知識(shí)結(jié)構(gòu)化的重要表現(xiàn),也是學(xué)科課程實(shí)施的單元.逆向思維的單元教學(xué)設(shè)計(jì)分為4個(gè)階段.第一階段：先應(yīng)根據(jù)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)科教材內(nèi)容選定單元教學(xué)主題.第二階段：通過對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的研究確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)及預(yù)期結(jié)果,此階段要求課程設(shè)計(jì)者以終為始,考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)某一主題或單元后,能知曉、理解或做什么.第三階段:確定合適的評(píng)估證據(jù),即像評(píng)價(jià)者一樣思考如何才能確定學(xué)生是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的結(jié)果.第四階段：設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)活動(dòng).

3 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)體驗(yàn)與教學(xué)

3.1 確定單元教學(xué)主題

單元是指學(xué)科課程實(shí)施的單元,通常是以主題為中心.單元學(xué)習(xí)主題是指依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),圍繞學(xué)科某一核心內(nèi)容組織起來的,體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)發(fā)展、學(xué)科思想與方法,深化或豐富認(rèn)識(shí)世界的方式,激發(fā)學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的主題.本單元通過磁現(xiàn)象和相關(guān)實(shí)驗(yàn)建立了磁場(chǎng)的概念,闡述磁場(chǎng)的基本性質(zhì)及描述磁場(chǎng)的物理量.其中磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量和磁感線、安培力及洛倫茲力屬于本章的核心內(nèi)容.根據(jù)“逆向設(shè)計(jì)模板”：以高中物理人教版選修3-1,第三章“磁場(chǎng)”單元為例,進(jìn)行單元設(shè)計(jì)，如圖3所示.

圖3 磁場(chǎng)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

課標(biāo)[3]要求通過對(duì)磁場(chǎng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí),讓學(xué)生了解磁場(chǎng)的物質(zhì)性.培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)觀念.建立磁感線,體會(huì)物理模型在解決物理問題時(shí)的重要性,通過磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立,進(jìn)一步理解比值定義物理量的方法.探究安培力與洛倫茲力,并分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及安培力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念和能量觀念.

3.2 確定單元教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是由物理學(xué)科課程目標(biāo)和核心素養(yǎng)目標(biāo)組成,單元教學(xué)目標(biāo)應(yīng)包括學(xué)習(xí)內(nèi)容分析、學(xué)情分析、單元重難點(diǎn)分析、單元教學(xué)目標(biāo).

3.2.1 單元學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

以“磁場(chǎng)”單元的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,此章節(jié)有很多的基本概念和規(guī)律.磁場(chǎng)具有一定的基礎(chǔ)性、抽象性和綜合性.磁場(chǎng)知識(shí)的學(xué)習(xí)通過類比電場(chǎng)學(xué)習(xí)后需要遷移應(yīng)用力學(xué)和能量知識(shí)的學(xué)習(xí)，具有綜合性.對(duì)于本章的學(xué)習(xí)可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際認(rèn)識(shí)磁場(chǎng),再現(xiàn)并補(bǔ)充已有的事實(shí)經(jīng)驗(yàn).體會(huì)物理模型在探索物理規(guī)律中的應(yīng)用.分析歸納磁現(xiàn)象的共同本質(zhì)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的.通過與電荷力之間的作用類比,讓學(xué)生理解磁場(chǎng)是客觀存在的 .通過實(shí)驗(yàn)探究歸納出安培力和洛倫茲力的大小和方向的規(guī)律.體驗(yàn)探究過程并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié).

3.2.2 學(xué)情分析

學(xué)情分析即對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況的分析,包括：(1)學(xué)生的前概念和生活經(jīng)驗(yàn),特別是學(xué)生存在的錯(cuò)誤的前概念,例如在學(xué)習(xí)自由落體時(shí),學(xué)生普遍認(rèn)為重的物體下落的快,而輕的物體下落的慢.(2)學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備,形成科學(xué)概念與規(guī)律所用到的建立方法和科學(xué)思維及數(shù)學(xué)等其他科目知識(shí).(3)對(duì)新概念的學(xué)習(xí)是否可以借鑒以往的學(xué)習(xí)方法,對(duì)于學(xué)生的認(rèn)知能力進(jìn)行大致的評(píng)估,確定新知識(shí)的學(xué)習(xí)在學(xué)生可接受的范圍內(nèi).

3.2.3 單元重難點(diǎn)分析

磁感應(yīng)強(qiáng)度概念是磁學(xué)的基本概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)“場(chǎng)”的基礎(chǔ).場(chǎng)概念認(rèn)識(shí)過程中蘊(yùn)涵比值定義法,即為本單元的重點(diǎn).安培力是場(chǎng)物質(zhì)與宏觀導(dǎo)體的相互作用,而洛倫茲力是場(chǎng)物質(zhì)與微觀電荷之間的相互作用.兩種力都是發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的重要載體.由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式時(shí)幫助學(xué)生建立起宏觀與微觀之間的關(guān)系.

3.2.4 確定單元教學(xué)預(yù)期結(jié)果

通過對(duì)生活中磁場(chǎng)現(xiàn)象的舉例,對(duì)磁場(chǎng)有一個(gè)認(rèn)識(shí).通過實(shí)驗(yàn)探究、類比等研究方法,經(jīng)歷建構(gòu)磁場(chǎng)、磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度等概念的過程.即通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)磁場(chǎng),了解磁場(chǎng)強(qiáng)度.會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng).通過實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)安培力與洛倫茲力的大小與規(guī)律；師生合作從力與運(yùn)動(dòng)的觀念和能量的觀念分析安培力與洛倫茲力做功與能量的轉(zhuǎn)化.

3.3 確定合適單元評(píng)估證據(jù)

物理觀念方面,讓學(xué)生回答怎樣理解磁場(chǎng)是一種物質(zhì),如何分析安培力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念和能量觀念,分析評(píng)價(jià)學(xué)生回答情況.科學(xué)思維方面,讓學(xué)生舉例說明哪些物理量是通過類比法的學(xué)習(xí)得到的,通過與電荷力之間的作用的類比,讓學(xué)生理解磁場(chǎng)是客觀存在的觀察學(xué)生類比遷移的能力和歸納總結(jié)能力.科學(xué)與態(tài)度層面，讓學(xué)生回答有關(guān)奧斯特實(shí)驗(yàn)、STS的重要素材“指南針與鄭和下西洋”在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用等.

3.4 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)體驗(yàn)

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)需要考慮3個(gè)問題：

(1)要有效開展學(xué)習(xí)并達(dá)到預(yù)期結(jié)果,需要哪些知識(shí)和技能,哪些活動(dòng)可以讓學(xué)生獲得知識(shí)和技能.

(2)根據(jù)表現(xiàn)型目標(biāo),教師需要教哪些內(nèi)容,指導(dǎo)學(xué)生做什么,以及如何用最恰當(dāng)?shù)姆绞秸归_教學(xué)？

(3)要完成這些目標(biāo)哪些材料和資源是最合適的[4]？

選取單元教學(xué)中的部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，如表1所示.

表1 “磁場(chǎng)”單元部分內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)

基于逆向思維對(duì)磁場(chǎng)、磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)的大小方向的描述等所要達(dá)到的預(yù)期結(jié)果、評(píng)估證據(jù)和教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計(jì).通過對(duì)預(yù)期結(jié)果的設(shè)計(jì)明確教學(xué)目標(biāo)，更為有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)效率.在教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力.此教學(xué)過程中用到的科學(xué)思維方法為轉(zhuǎn)換法和類比法.例如：將磁場(chǎng)與電場(chǎng)進(jìn)行類比學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生容易受到固定思維的影響，前面學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱時(shí)我們用到的是電場(chǎng)強(qiáng)度，學(xué)生類比電場(chǎng)易將描述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的物理量視作是磁場(chǎng)強(qiáng)度，在這里應(yīng)該著重向?qū)W生解釋磁場(chǎng)的強(qiáng)弱的描述應(yīng)是磁感應(yīng)強(qiáng)度而非磁場(chǎng)強(qiáng)度.再例如磁感線，因?yàn)榍安糠謱?duì)電場(chǎng)線的學(xué)習(xí)而容易將學(xué)生的思維引入一種固定模式，而在這部分教學(xué)更應(yīng)注意磁感線與電場(chǎng)線的不同.這樣可以減少學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷.

表2是對(duì)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)作用這小部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，同樣的基于逆向思維教學(xué)過程，設(shè)計(jì)首先給出了教學(xué)內(nèi)容所要達(dá)到的預(yù)期結(jié)果，對(duì)每一個(gè)小的知識(shí)點(diǎn)都給出所要掌握的程度.再給出評(píng)估證據(jù)和教學(xué)過程.表1的教學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)讓學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)、磁現(xiàn)象及磁的特征等基本的物理量有了更為深刻的認(rèn)識(shí).在此基礎(chǔ)上再來探究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的作用.電流對(duì)放入其中的小磁針有力的作用，那么要求學(xué)生們思考磁場(chǎng)是否對(duì)放入的通電導(dǎo)體也有作用呢？教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察分析放置在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體為什么會(huì)運(yùn)動(dòng).教師指出運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔?，而這個(gè)力即為磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的力，稱為安培力.安培力的大小與什么有關(guān)呢？教師提出問題，學(xué)生進(jìn)行猜想，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、通電導(dǎo)體的電流I、導(dǎo)體長度L有關(guān).經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)探究得出F=BIL.

表2 “磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用”教學(xué)設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)中，如果調(diào)換磁鐵兩極的位置而使磁場(chǎng)的方向改變，而電流方向不變時(shí)，導(dǎo)線的受力方向相反；如果磁鐵兩極的位置不變即磁場(chǎng)的方向不變，而電流方向改變時(shí)，導(dǎo)線受力的方向也相反.由此引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，安培力的方向跟磁場(chǎng)方向和電流方向都有關(guān).引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：安培力的方向既跟電磁感應(yīng)方向垂直,又和電流方向垂直.三者之間的關(guān)系即為左手定則.在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和合作交流作用.