浅谈案例教学法在高中物理课堂中的尝试——以万有引力定律复习课的实践为例

姜玉梅 倪文露

(扬州大学物理科学与技术学院,江苏 扬州 225002)

物理复习课是对已学习过的物理概念、规律、方法、技能进行系统回顾、巩固和提升的一种课堂类型．常见的物理复习课的教学流程是以“知识梳理——典型例析——巩固训练”为主,[1]本质上就是我们常说的“题海战术”．这种复习课通过大量的做题训练,有利于提高学生应对考试的技巧和答题速度;有利于对平时的课本知识查漏补缺和发现学习中的薄弱环节．[2]但是这种复习课的教学流程过分地强调了陈述性物理知识的学习和把握,既难以调动学生的学习兴趣和主动性,也不利于培养学生分析问题、解决问题的能力,与新课标倡导的理念相违背．

案例教学法是指教学者使用案例,以团体和小组讨论、角色扮演等方式来增进成员间的交流,引发学习者思考,并给予成员真实状况学习的一种教学方法．[3，4]通过把生活中典型的、具有思考性的、真实的案例带入课堂,由学生自主分析案例、从不同的角度去思考案例、讨论案例,从而深入地理解案例中包含的知识.这种教学方法既能满足传统复习课的特点,可以系统有效地复习知识,促进学生更好地理解知识、应用知识,还能极大地提高学生对课堂的学习兴趣,培养学生的思辩能力、语言表达能力、合作交流能力和学以致用的能力等等．案例教学最早起源于哈佛大学法学院,继而在哈佛商学院得以应用并取得广泛发展．近些年来,案例教学法在学科教学领域也颇见成效．如青年学者郑金洲主编的《案例教学指南》,顾泠沅教授的《以教学案例研究为突破口,促进教师专业成长的课堂教学改革》等文章,都对如何进行案例教学和研究作了理论上的指导．但是,这些活动很少与教学案例设计与开发相结合,只是使教师在理论观念上得到转变,并没有付之教学实践,[5]其在物理教学中的实践更是极少．而物理作为一门实践性的学科,学生所学的物理知识一般在实际生活中都能找到落脚点,如果物理教师把生活中有趣的、经典的、具有启发性的实际案例带入物理课堂为学生建构物理知识框架,有利于学生更好地理解抽象的物理知识,增强学习兴趣．因此,将案例教学法引入物理课堂具有很大的实践意义．案例教学的关键就是案例,案例的编写要遵循以下几点原则,其一，案例必须要有真实性,胡编乱造的故事不属于案例;其二，案例要具有思考性,不含任何问题及问题现象在内的真实事件也不是案例； 第三，案例要具有经典性,是经过精心挑选的、具有代表性的典型事例．

本文将结合案例教学法的特点进行基于案例教学法的高中物理必修2“万有引力定律”复习课的课堂教学设计,并详细地阐述案例教学法的教学流程,希望能为物理复习课的教学模式提供新的探究线索． “万有引力定律”这一章节的内容是高考的必考点,虽然万有引力定律的知识点不多,但是这部分题目公式变换形式多，导致习题题型多、综合性强,学生处理这类问题时常感到困难,所以本节课采用案例教学法，选取了我国“从神一到神十”的神舟号飞船的航天史及天宫二号的发射视频作为案例,通过创设案例情境——小组合作交流——班级交流总结这3大部分使学生在对案例进行思考、分析、交流、讨论和总结过程中,巩固本章基础知识,加深对万有引力定律相关概念的理解,进一步理解分析天体运动的两个重要模型和利用所学知识解决实际问题的能力．

1 创设案例情境，呈现案例

1.1 呈现案例，丰富学习内容

实践可知,在良好的、愉悦的情境中学习知识是学生较为喜欢的学习方式,因为情境的感染性、趣味性、视听觉的挑战性更易使学生集中注意力以增强学习的有效性．所以物理复习课不一定就要开门见山,直指基本物理概念和规律,可以将生活中与之有关的事件以案例的形式呈现出来,例如可以用文本语言或图片、视频或情景再现的形式进行课堂案例的展示,使课堂在良好的氛围中展开．

在万有引力定律复习课伊始,教师先给学生播放了2016年9月15日我国长征二号搭载天宫二号的全程发射视频(时长约3 min),让学生感知我国航天事业的最新发展动态,充分调动起学生的学习兴趣．继而发放了“从神一到神十”的文本材料(约900字)以及对应PPT图片的展示讲述了我国神舟号的发展史,“神一到神十” 文本材料的片段见图1．

“2003年10月15日，中国第一位航天员杨利伟乘坐神舟五号飞船进入太空，“神五”飞船由长征⁃2F运载火箭发射到近地点200km、远地点350km的初始轨道，加速变轨实施后，成功进入343km的圆轨道．“神五”载人航天飞船的发射成功实现了中华民族千年载人飞天的愿望，是中国航天事业在新世纪的一座新的里程碑．”

图1 “从神一到神十”的文本材料片段

以上采取视频、文本、图片呈现案例的目的在于对课堂教学内容进行补充与拓展,通过时代性的案例使学生对我国航天事业的发展历程及现状有所了解,感悟我国航天科技的重大发展成果,拓宽自己知识面,由此激发学生强烈的爱国热情和民族自豪感,使课堂在高涨的情绪中顺利开展．

1.2 个人阅读,促进独立思考

在呈现案例之后,学生将进入对案例的个人阅读、思考与分析阶段．这一阶段要求学生先快速浏览案例的主要内容,然后再细读案例把握住案例中反复强调的重要的现象或者问题,最后结合案例的相关现象自主回顾与之有关的物理概念及其规律,并尝试运用这些知识去解释案例中的实际情况,分析原理,解决案例中的问题等等．在这个过程中主要为了培养学生阅读材料、分析材料和独立思考的能力．

从案例提供的数据出发,学生可以根据已学知识更深入地了解“神五”的发射和运行过程的特点,具体说来,让学生通过材料思考“神五”卫星发射的最小速度,绕地球做圆周运动的原理并且也可以求出在343 km圆轨道上“神五”的运行速度、角速度、周期和了解变轨运动的特点等等．

当然,对于同一个案例,每个学生可能存在不同的理解,有的学生仅能分析一些浅显的表象,而有的学生不仅能对案例进行定性分析,还能定量分析其运动特点,个人准备的情况也为接下来的小组讨论阶段做了铺垫．

2 小组合作交流，讨论案例

2.1 角色扮演，增强自主意识

案例教学法区别于其他教学法最大的一个特点就是案例教学法是以“学习者为中心的合作学习”，强调学生的主体性.按照案例教学法的概念界定，我们知道案例讨论的主要方式是角色扮演和小组交流.这里的角色扮演有两层含义，其一是在课堂上教师与学生的角色地位的转变，案例教学法的课堂要求教师改变过去“一言堂”下“独裁者”的角色，扮演“辅助者”、“主持人”的角色，主要负责课堂讨论氛围的掌控，而学生的角色主要由课堂的“被动接受者”转变为“主动探究者”，要积极主动地思考并参与课堂的讨论.角色扮演第二层含义是学生在对具体案例进行分析时，在案例中扮演不同的角色.例如，“聪明的专家”的角色扮演，他对案例中涉及的问题具有精深的学识；“假想的一个人物”的角色扮演，他与案例中的人物有着密切的联系；“善于提问的人”角色扮演，他可以对其他学生的答案提出质疑，促使他们改进自己的分析；“仲裁”角色的扮演，他可以解决各种争端；“激励者”角色的扮演，他对一些问题提出独一无二的视野和见解，一方面引起了大家的注意，另一方面也能真正鼓励每一个人.[6]除此之外，还会有很多其他的角色.在这些角色中，有的角色与案例内容相连，有的与案例讨论的过程有关.当然，一个学生可能会在讨论过程中的不同时段体会到不同的角色.建构主义理论认为，一个人的知识只能通过自身的探索分析发现才能获得，不能被他人单纯地训练和吸收.[7]角色扮演的作用是让学生深入到实际的案例情境中去体会不同角色下解决问题的办法，高度提高学生的自主探究性，有利于对案例的深入理解.

那么在角色扮演中，教师先按照学生的性格、能力等特点进行分组，然后再启发不同小组的学生扮演不同角色去分析讨论教学案例.在本节课中，教师会激发学生扮演案例讨论过程中“聪明的专家”、“善于提问的人”、“激励者”等角色以促进案例讨论的顺利进行，也要引导学生思考一些“假想的人物”，例如如果你负责人造卫星的发射过程，那么你会考虑到哪些问题？解决办法是什么？如果你是太空舱里的宇航员，目前飞行器在围绕地球做圆周运动，你能预料到哪些问题？如何解决？如果航天器要进行变轨交接，作为航天员的你打算怎么做？等等问题.

2.2 小组讨论，培养合作能力

角色扮演之后，将进入小组讨论阶段.小组讨论是案例教学的中心环节，它是可以把学生的学和学生的说、听、思、看、问、记很好地结合在一起的一种学习方法.其实，小组讨论可以在学生独立角色扮演之后，也可以伴随其中.小组讨论主要让组内的成员在个人阅读、角色扮演中所发现的问题、解决的办法、整理的知识和自己独特的见解向其他学生展示出来，通过口头交流，笔头演算等方式共同切磋、相互启发与补充，建构人造卫星的发射规律、运行规律、变轨运动的特点等知识结构，且可以极大地增加学生的自信心，锻炼他们的表达能力和逻辑思维能力，培养合作精神和团队意识，让学生在思维碰撞的过程中体会学习的快乐和成功的喜悦，继而加深对物理学习的积极情感.

3 班级交流总结，升华案例

3.1 全班讨论，激活集体智慧

全班讨论是小组案例讨论的“续集”，是小组讨论的成果展示，是对教学案例中的物理概念及规律的进一步完善和提升.在这个环节中，先由每个小组的组长谈谈小组讨论环节中的讨论情况，可以将小组讨论过程中出现的仍存在争议的问题提出来供大家集体讨论，可以将已解决的争议性问题进行剖析供大家学习和借鉴，也可以将小组的创新性的思考结果供大家分享.

由于课堂时间限制以及讨论内容的有限，教师不可能让每组学生都畅所欲言，所以本节课中教师先选取某一组学生代表进行发言，再由其他组学生进行相应的补充.在这个过程中，教师要做好“主持人”角色，需要密切关注全班讨论的进展和动向，使得整个讨论围绕卫星在中心天体表面运动的黄金代换公式和卫星环绕中心天体做匀速圆周运动的万能公式这两个重要模型展开.

3.2 总结提升，完善知识框架

总结提升是在班级讨论的基础上进行的进一步归纳、提炼和完善.可以从知识的整体建构、科学方法的提炼、物理思想的挖掘等方面进行总结，使学生的学习走向深入.总结可以由教师进行，也可以先由学生来进行.这样不仅可以提高学生归纳和总结形成知识的内在逻辑关系和结构的能力，而且在总结的过程中提高他们逻辑思维能力和语言表达的能力.[8]当然，总结的方式有很多种，可以由教师在黑板上提纲要领地用精炼的板书进行汇总，再让学生进行笔记与识记；可以让学生在课后以案例报告的形式，对本节课的讨论过程及重点知识进行概括总结，然后由教师批改后继续完善；也可以由教师给学生布置比较完善的案例型的习题，让学生在习题训练中检测自己的掌握情况与提高.

本节课采取的总结方式为第1种和第3种的结合，本着简明清晰的原则，具体的板书设计如图2.

①卫星在中心天体表面运动，G=F万，即mg=GMmR2，GM=gR2；②卫星环绕中心天体做匀速圆周运动，F万=F向，即GMmr2=ma=mv2r=mω2r=m2πT()2r，a=GMr2·v=GMr·ω=GMr3·T=2πr3GM(r=R+h)．

图2 “万有引力定律”两大重要模型板书

4 教学实践的体会与反思

史美兰在亲身体会哈佛案例教学时是这样评价哈佛公共管理的案例教学的，“案例教学的主要特点是把现实中的问题带到课堂，把教学的双方带到矛盾的冲突之中，把枯燥单调的理论章节，变为解决真实问题的公开讨论，把教师的单向传授变为师生间的教学相长，把个人的思路变为集体的智慧，把一个战略性的束之高阁的理论框架，变为解决公共管理现实问题的可操作的实践.”[9]毫无疑问，案例教学是一种能够充分调动学生学习热情，使课堂从关注知识走向更关注学生思维和能力的教学，是一个值得借鉴和深入学习的教学方法.

当然，每一种教学方法的良好实践都是建立在深度熟悉的基础上的，这就要求使用案例教学法进行实践的教师既要熟悉其流程，同时也需要对教学内容有较好的把握.那么如何编写具有启发性、典型性、趣味性、有效性的真实案例以满足知识的建构？如何选择最合适的案例呈现方式以焕发课堂活力？在教学过程中教师如何做好干预使得课堂在融洽的氛围中进行？小组讨论环节，教师需要针对学生特点以及课程目标预设哪些与教学内容相关的以及与讨论过程相关的角色？以及如何引导学生进行角色扮演来调动学生的课堂主动性？如何检测是否达成教学目标等等，这些都是需要广大教师去深入思考的问题.

1 陈花留.线索式物理复习课初探—例析“机械能的复习”[J].课堂教学与研究(理)新课程导学,2011(12):68-69.

2 邢云，陈加金，刘俊丽.素质教育理念下“题海战术”再思考[J].沙洋师范高等专科学校学报，2009，10(03)：16-18.

3 T J Kowalski.Case studies of educational administration[M].New York：Longman,1991:116.

4 K K Merseth.Cases and Case Methods in Teacher Education[C]//Handbook of Research on Teacher Education.New York:Macmillan,1994：4.

5 汪明.基于新课标的高中物理教学设计与开发—以共同必修模块物理1中“运动的描述”为例[D].南京：南京师范大学，2005:7.

6 郑金洲.案例教学指南[M].上海:华东师范大学出版社,2000:160-161.

7 邵瑞珍．教育心理学[M]．上海：上海出版社,1997：47．

8 何季军.基于导学模式的“智趣”课堂实施策略[J].中学物理教学参考,2015(5):23.

9 史美兰.体会哈佛案例教学[J].国家行政学院学报比较与借鉴,2005(2):84-85.