史載天 李貴安

(陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

1 問題的提出

習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中提出“培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人”，在2018年全國教育大會(huì)上，習(xí)總書記再次指出，要努力構(gòu)建德智體美勞全面發(fā)展的教育體系，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才.很顯然，高素質(zhì)人才的培養(yǎng)離不開高質(zhì)量的學(xué)校教育.在2020年新修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出“教師應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)”.

然而，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)在課堂實(shí)踐中真正實(shí)施起來并非易事.在高中物理成為選考科目且逐漸變難的新高考改革中，學(xué)生能否有強(qiáng)烈的物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)顯得至關(guān)重要.從學(xué)生角度講，物理與生活息息相關(guān)、緊密相連；從國家角度講，科學(xué)技術(shù)在世界潮流下迅猛發(fā)展，隨之帶來的就是人才與科技的核心競爭，國家需要提升全體國民的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)大批擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人.

因此，如何在課堂中激發(fā)高中學(xué)生物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，使學(xué)生充分發(fā)揮其創(chuàng)造力與想象力，使學(xué)生物理核心素養(yǎng)得到很大提高，進(jìn)而成為全面發(fā)展的未來高素質(zhì)建設(shè)者就尤為重要.筆者將翻轉(zhuǎn)課堂理念與ARCS動(dòng)機(jī)模型、課程思政元素有機(jī)融入課堂教學(xué)中，以期對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、教學(xué)中實(shí)施課程思政育人等提供有益參考.

2 翻轉(zhuǎn)課堂與ARCS動(dòng)機(jī)模型

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”起源于2007年美國科羅拉多州落基山的林地公園高中，最先由該校兩位化學(xué)教師為解決學(xué)生因故缺課而做出的大膽嘗試.2012年，我國以張金磊等人為代表，在Robert Talbert教授提出的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了如圖1所示翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型[1].

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖

2.2 ARCS動(dòng)機(jī)模型

ARCS動(dòng)機(jī)模型最早由美國加州大學(xué)心理學(xué)教授John.M.Keller在《動(dòng)機(jī)與教學(xué)設(shè)計(jì)：理論視角》中提出.他認(rèn)為動(dòng)機(jī)是教師和學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)在動(dòng)力，要讓教和學(xué)更加愉悅和高效，必須將動(dòng)機(jī)貫穿整個(gè)教學(xué)過程.在課堂中要抓住學(xué)生的注意力“Attention”(簡稱“A”)；建立教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生之間的關(guān)聯(lián)性“Relevance”(簡稱“R”)；在學(xué)習(xí)過程中要給學(xué)生樹立自信心“Confidence”(簡稱“C”)；在經(jīng)過一階段學(xué)習(xí)或測(cè)驗(yàn)后獲得滿意感“Satisfaction”(簡稱“S”)，結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 ARCS動(dòng)機(jī)模型

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

3.1 課程教學(xué)設(shè)計(jì)框架

基于常見的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例和本研究的高中 “物理學(xué)史”校本課程，筆者提出了如圖3所示的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)框架.

圖3 “物理學(xué)史”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)基本框架

該框架建立在陜西師范大學(xué)李貴安教授率先推行課堂創(chuàng)新并提出的PACE3創(chuàng)新課堂核心要素(圖4)的基礎(chǔ)上[2]，融合了ARCS動(dòng)機(jī)模型理論和高中“物理學(xué)史”校本課程內(nèi)容.介紹科學(xué)史與相關(guān)物理科學(xué)家，不僅可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而且是實(shí)現(xiàn)課程思政育人的有效載體，“以史明志，修身報(bào)國”，將立德樹人的教育根本落實(shí)到具體的教學(xué)當(dāng)中，使學(xué)生在曉物理之理時(shí)，更明世事之德.

圖4 PACE3創(chuàng)新課堂核心要素

該教學(xué)模式依托第1，2，3共3個(gè)課堂.其中第一課堂即正常上課時(shí)間進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，按流程包括從個(gè)人展示物理興趣內(nèi)容環(huán)節(jié)到教師點(diǎn)評(píng)拓展共5個(gè)具體環(huán)節(jié).第1課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生組內(nèi)合作展示和組間競爭，第2課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自學(xué)能力和組內(nèi)交流能力，第3課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、核心素養(yǎng).3個(gè)課堂互為支持，形成以第1課堂為牽引，第2，3課堂有機(jī)結(jié)合的“一體兩翼”課堂聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，將過程、能力、評(píng)價(jià)與物理學(xué)核心素養(yǎng)等創(chuàng)新課堂核心要素有機(jī)地融合在一起，使思政育人元素更好地融入課堂，大大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動(dòng)機(jī)，確保了翻轉(zhuǎn)課堂核心理念——學(xué)生全面發(fā)展的實(shí)現(xiàn).

3.2 課堂教學(xué)動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

翻轉(zhuǎn)課堂從教學(xué)模式上為激發(fā)高中生強(qiáng)烈的物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)提供了方向.在這一方向上，將ARCS動(dòng)機(jī)模型理論融入教學(xué)，使得教師在每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中將ARCS 4個(gè)關(guān)鍵要素與環(huán)節(jié)有機(jī)整合起來，相輔相成，從具體教學(xué)實(shí)施上激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī).筆者在ARCS動(dòng)機(jī)模型理論基礎(chǔ)上，提出在高中“物理學(xué)史”校本課程中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略(具體策略見下文).這些策略能夠和翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)框架很好地融合，例如在課前個(gè)人展示環(huán)節(jié)，學(xué)生可以介紹物理學(xué)家們?cè)媾R的困難以及成功后的影響等，這一策略通過講述物理學(xué)家們?cè)诳茖W(xué)研究中不懼艱難險(xiǎn)阻，在持之以恒的努力后獲得了豐碩的成果，不僅很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且使學(xué)生在生活與學(xué)習(xí)中可以獲得乘風(fēng)破浪、勇往直前的精神，培養(yǎng)成為擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人所需的品質(zhì).

3.3 動(dòng)機(jī)激發(fā)策略在教學(xué)中的應(yīng)用——以“探索力學(xué)發(fā)展史”一課為例

筆者選取高中“物理學(xué)史”校本課程中最為基礎(chǔ)和重要的“探索力學(xué)的發(fā)展史”一課為例，分別從“ARCS”4個(gè)要素入手，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂理念給出如下4個(gè)方面的具體動(dòng)機(jī)激發(fā)策略.

3.3.1 引發(fā)“A”注意，注重延續(xù)注意

引發(fā)學(xué)生的注意是ARCS動(dòng)機(jī)模型中課堂活動(dòng)的開始.如表1所示為“A注意策略”維度的動(dòng)機(jī)策略激發(fā)圖.

表1 “A注意策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

以“探索力學(xué)發(fā)展史”為例，引發(fā)第1堂課學(xué)生的注意興趣，可從中國古代的老子、墨子等學(xué)派對(duì)時(shí)空運(yùn)動(dòng)的理解以及2 000多年前古希臘海灘上歐幾里得的邏輯體系開始引入，如圖5所示.

圖5 《墨經(jīng)》時(shí)空觀

這一策略首先可讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理學(xué)史上對(duì)力學(xué)的研究不僅僅是教科書上那些外國人做的，我國古人早在2 000多年前就已經(jīng)開始研究(A21)，突出我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，讓學(xué)生感受到國人求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)精神，提升了學(xué)生的愛國主義情懷，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的價(jià)值塑造.其次通過講述歐幾里得提出的邏輯體系，可以讓學(xué)生容易地理解定義、定理、定律以及數(shù)學(xué)上的公理它們之間的區(qū)別與聯(lián)系(A11)，如圖6所示.

圖6 歐幾里得邏輯體系

第1課堂中學(xué)生需要展示的內(nèi)容，教師要在前一節(jié)課后布置給每一個(gè)組，在第2課堂進(jìn)行準(zhǔn)備，可要求學(xué)生在制作PPT的內(nèi)容上或者展示方式方法上包含一些動(dòng)機(jī)激發(fā)策略(A12～15，A31～34)；講到伽利略與亞里士多德的觀點(diǎn)矛盾時(shí)，可將二者矛盾引出吸引學(xué)生的注意(A21)，如圖7所示.

圖7 伽利略與亞里士多德對(duì)話的漫畫

可讓學(xué)生在展示環(huán)節(jié)通過角色扮演形式來進(jìn)行辯論，變換教學(xué)方式來激發(fā)學(xué)生的注意興趣(A33)；教師補(bǔ)充拓展環(huán)節(jié)通過講述1665年牛頓得到平方反比定律，但是1673年惠更斯才提出離心力公式，離心力公式又是教科書上推導(dǎo)平方反比定律的必由之路，牛頓是如何做到的？通過呈現(xiàn)牛頓當(dāng)時(shí)這一階段繞過未解決的問題找到正確的結(jié)論而引起學(xué)生的科學(xué)神秘感，激發(fā)學(xué)生的注意興趣(A22)，也可將這一問題作為第2課堂任務(wù)，下一節(jié)課由學(xué)生進(jìn)行分享(A23).

3.3.2 建立“R”關(guān)聯(lián)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

著名英國詩人蒲伯曾經(jīng)寫道：自然及自然法則藏匿于黑暗之中，上帝說，讓牛頓誕生吧！于是一切都沐浴在光明之中.在生活中，處處留心皆學(xué)問，生活中物理無處不在.不論是生活有用的物理，還是高考對(duì)物理的考查，物理都與學(xué)生息息相關(guān).教師應(yīng)注重學(xué)生的生活和社會(huì)的實(shí)際需求，明確建立物理學(xué)習(xí)與學(xué)生的目標(biāo)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)以及熟悉性之間的關(guān)聯(lián)，課堂的核心關(guān)聯(lián)就在于要使得學(xué)生知道物理學(xué)史的學(xué)習(xí)與其生活及社會(huì)需求的強(qiáng)關(guān)聯(lián)[3].如表2為“R相關(guān)性策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略.

表2 “R相關(guān)性策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

在每一堂課的內(nèi)容交接上，教師應(yīng)注重物理學(xué)史的連貫性、邏輯性，教師要使學(xué)生了解學(xué)習(xí)物理學(xué)史可以讓自己的整個(gè)物理知識(shí)體系更加完備，互相之間是相輔相成的(R11).在第1課堂上，教師要說明學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)在與外在價(jià)值，例如在“探索力學(xué)發(fā)展史”一課上，可以闡述伽利略的自由落體、斜面實(shí)驗(yàn)以及理想實(shí)驗(yàn)的思想方法等都不僅是高考的重要考查內(nèi)容，還可增強(qiáng)自己的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力等，對(duì)以后的學(xué)習(xí)、工作、科研有很大幫助(R12～13).還可通過補(bǔ)充牛頓因?yàn)槎惚苁笠咴诩异o心學(xué)習(xí)一年多而造就了“牛頓三定律”與“萬有引力定律”問世的偉大事跡，鼓勵(lì)學(xué)生不要畏懼物理學(xué)習(xí)中的困難(R14)，如圖8所示.

圖8 艾薩克·牛頓鼠疫期間研究圖

學(xué)生在第1課堂小組展示階段，展示的學(xué)習(xí)內(nèi)容要與學(xué)習(xí)目標(biāo)以及第3課堂中的比賽、測(cè)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)的需求相關(guān)(R21)，也要與學(xué)生學(xué)習(xí)過的概念與知識(shí)高度關(guān)聯(lián)(R31～32).在這一課中，學(xué)生講到卡文迪什時(shí)，教師可拋出“卡文迪什是如何具體運(yùn)用3次放大思想測(cè)出常數(shù)G的？”這一問題從而激起學(xué)生小組內(nèi)部的交流合作與組間競爭行為(R22～23)，如圖9所示，可分3小組分別討論研究變力為力矩、光學(xué)角度放大、變角位移為線位移共3次放大，并在講臺(tái)上展示討論成果.

圖9 卡文迪什扭成實(shí)驗(yàn)圖

學(xué)生展示開普勒發(fā)現(xiàn)“開普勒三大定律”事例時(shí)，通過講述開普勒經(jīng)過艱苦繁雜的計(jì)算卻仍然在緯度誤差上得到與第谷觀測(cè)數(shù)據(jù)不符的結(jié)果這一困難，但最終在開普勒相信自己老師的情況下，拋棄偏心圓的假設(shè)改用橢圓曲線計(jì)算，在多次反復(fù)計(jì)算下，終于得到了正確的結(jié)果，這一事例可以使得學(xué)生認(rèn)識(shí)到面對(duì)困難時(shí)，勇往直前就會(huì)離成功越來越近(R24)，增強(qiáng)了學(xué)生克服困難的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī).還可通過補(bǔ)充伽利略著名的“斜塔實(shí)驗(yàn)”這一故事激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)(R33).

3.3.3 樹立“C”自信，增強(qiáng)自我效能感

2018年習(xí)總書記在北京大學(xué)座談會(huì)上引用蘇軾的一句話：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅(jiān)忍不拔之志.自信心是一個(gè)人成功的必備品質(zhì)，在課堂中，教師不僅需要幫助學(xué)生建立對(duì)物理學(xué)習(xí)成功的自信，而且通過教學(xué)要提高學(xué)生的民族自信心.如表3所示為“C自信心策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略.

表3 “C自信心策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

3.3.4 培養(yǎng)“S”滿意，獲得學(xué)習(xí)滿意感

ARCS動(dòng)機(jī)模型與翻轉(zhuǎn)課堂融合可以給學(xué)生提供很多獲得自我學(xué)習(xí)滿足感的機(jī)會(huì).如表4所示為“S滿足感策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略，學(xué)生可利用所學(xué)知識(shí)解決生活問題以及在第3課堂的比賽和測(cè)驗(yàn)中獲得成功的喜悅，因此第3課堂的難度也要由易到難(S11)，讓學(xué)生每一堂課進(jìn)出教室之間都能體會(huì)到離成功又近了一步，哪怕是一小步.課堂上的教學(xué)語言要多鼓勵(lì)學(xué)生，強(qiáng)化他們對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣(S12，S21～23).在教學(xué)內(nèi)容上，以“探索力學(xué)發(fā)展史”為例，可讓學(xué)生在第2課堂中準(zhǔn)備并展示伽利略、牛頓等人對(duì)時(shí)空、運(yùn)動(dòng)、天體等研究與之后課程要學(xué)習(xí)的近代物理之間的聯(lián)系以及現(xiàn)代物理前沿內(nèi)容(S13)，例如我國的北斗衛(wèi)星與量子通信等最新成果，這樣有機(jī)融入了課程思政育人元素，不僅可以強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)生對(duì)以后的課程以及物理學(xué)科的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，而且提升了學(xué)生的民族自豪感.

表4 “S滿足感策略”維度的動(dòng)機(jī)激發(fā)策略

3.4 綜合性評(píng)價(jià)

學(xué)生物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的激發(fā)評(píng)價(jià)側(cè)重于形成性評(píng)價(jià)，即對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià).在整個(gè)教學(xué)過程中，教師要求學(xué)生在3個(gè)課堂中進(jìn)行查閱資料、小組討論、課堂匯報(bào)展示等學(xué)習(xí)活動(dòng).可采用基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目量規(guī)、ARCS動(dòng)機(jī)激發(fā)測(cè)評(píng)量表等工具，結(jié)合學(xué)生第3課堂以及月考、期中期末等成績，從學(xué)生的參與度、理解情況、學(xué)習(xí)產(chǎn)出水平、關(guān)鍵能力、面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)的情感表現(xiàn)等多個(gè)角度[4]，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合測(cè)評(píng).

4 結(jié)束語

本文將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念與ARCS動(dòng)機(jī)模型理論相融合，搭建高中物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)激發(fā)策略基本框架.在教學(xué)中以高中“物理學(xué)史”校本課程中“探索力學(xué)發(fā)展史”一課為例，從如何引起和持續(xù)注意力(Attention)、怎樣建立相關(guān)性(Relevance)、如何培養(yǎng)學(xué)生的自信心(Confidence)、怎樣得到滿意感(Satisfaction)4個(gè)方面指出如何具體激發(fā)高中生的物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以期對(duì)未來教師激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、教學(xué)中有機(jī)融入課程思政育人元素進(jìn)行學(xué)科課程育人等提供有益參考.