基于核心素养的高中物理教学设计优化方法探讨①

(浙江省温岭市新河中学，浙江 台州 317502)

基于核心素养的培养要求，笔者通过实践，提出高中物理教学设计优化的方法：判断法、质疑法、对比法和反馈法。

1 判断法

1.1 根据设计的活动来判断

根据设计的活动来判断，一是指在概念建立或规律得出中，有无让学生体验活动的过程。有的教师只关注自己是否做过演示实验，很少关注学生的体验效果如何。例如在“弹力”的教学中，教师在讲台上演示橡皮泥受压后能否恢复原状的实验。后排学生观察不清，实验效果大打折扣。教师可以给每个小组发一块橡皮泥，让学生自己动手做一下。只要学生自己动手做过，无需教师多讲，学生就能理解。

二是指在物理方法的学习中，有无让学生自主经历探究实验过程、自主推导理论的过程。例如，明明是“探究求合力的方法”实验，有的教师让学生先学力合成的平行四边形定则，再来做这个实验。将探究性实验转变成了验证性实验，削弱了学生实验探究的欲望，使学生丧失了实验探究的体验过程，这样的设计就需调整。

1.2 根据时间的分配来判断

根据时间的分配来判断，一是指有无为学生给足感受体验的时间。例如，由最大静摩擦力到滑动摩擦力的转变是一个渐变的过程还是一个突变的过程，需要教师提供改装的“记忆弹簧秤”，让学生亲自动手做一下。有条件的学校，教师还可以利用DIS演示一下，让学生真切地感受到摩擦力发生“突变”的一幕。

二是指有无给足探究问题的时间。有的教师设计的课堂问题太多，学生探究、思考、解决问题的时间很短。例如，有教师提出了5个较为复杂的问题，要求学生思考一分钟后回答。一些学生连题目也没有看完，模型也没有建构好，自然回答不了，教师就迫不及待地开始讲解，这种状况必须改正。教师在展示学生的典型错解后，要留给学生质疑思考、表达更正的时间。在某位学生展示自己的创新性解法后，教师要留足时间，让其他学生论证这一解法是否正确。

1.3 根据教学的决策来判断

根据教学的决策来判断，一是有无根据学生的知识基础来决定教学起点。例如，学生在初中学过功率的概念，对于功率的定义、定义式、单位等已烂熟于心。教师在设计时，却把学生当作是“功率概念零基础”的学习者来看待。花了大量的时间来讲解学生熟知的内容，到最后没有时间让学生应用功率概念来分析实际问题。学生对于解决“汽车在额定功率下加速运动时，汽车加速度、速度随时间怎么变化”此类问题仍是一头雾水。因此，没有根据学生的已有知识基础来决定教学的起点是低效的，教师要根据学生的知识基础来作出正确的决策。

二是有无根据学生的思维发展来决定问题台阶。(1) 在概念、规律教学中，要遵从学生的思维发展规律提出有台阶的系列问题。例如，在“曲线运动速度方向”的教学中，教师先让学生画一画在曲线轨道上运动的小球一旦离开轨道后，它的轨迹应该是怎样。这时，学生的思维带有猜测的成分，画出的图形不一定正确。然后让学生通过具体的实验来证明所画的轨迹是否正确，这是实证思维的一个体现。再让学生从物理理论上思考一下，为什么脱离曲线轨道的小球会沿着实验中的轨迹方向运动。运用规律进行理论解释，思维的层次又得到了提升。最后，通过数学上“从曲线的割线演变到曲线的切线”问题的讨论，确定曲线运动的速度方向，这是极限方法的学习与运用，学生的思维达到了更高的层次。(2) 在思想方法学习中，教师需设置一定的问题台阶，逐步突破学生的思维障碍。例如，一开始教师提出容易一点的问题，探明学生已掌握的方法。然后提出中等难度的问题，让学生经历方法的探索过程。接着提出一个难度与之接近或稍微加深的问题，让学生通过方法上的迁移，灵活应用所学方法解决问题。

2 质疑法

质疑法是针对自己的教学设计，进行自问自答：学生是怎么学物理的？我的教学设计在每个环节都能顺应学生的思维吗？这个环节的设计还能不能更好一些，理由是什么？在反思的基础上提出优化教学设计的方案。

例如，向心加速度概念的引入原来是这样设计的：(1) 如图1所示，图1(a)中地球绕太阳做匀速圆周运动，地球受什么力作用？这个力可能沿什么方向？(2) 图1(b)中光滑桌面上一个小球在细线的牵引下绕图钉做匀速圆周运动，小球受什么力作用？所受合力沿什么方向？

图1

(1) 运用质疑法，提出问题：这样的安排顺序是否合理，有无更好的安排方式？

(2) 自己做出解释：图1(a)中的太阳、地球手拉手，非常直白地告诉我们：地球所受的力是沿着手并指向太阳的方向。图1(b)中的细线拉着小球做匀速圆周运动，小球所受的重力、支持力在竖直方向上相互抵消掉，剩下细线对小球的拉力当然应该沿着绳指向图钉的方向。从培养学生科学思维的角度来看，这样的安排顺序无法提升学生的思维水平，值得改进。

(3) 提出解决方案：先展示图1(b)，问小球做圆周运动时小球所受合力的方向指向哪里？然后展示去掉“手拉手”的地球绕太阳转的图片，问地球所受力的方向指向哪里？这样，学生可以将两张图片做一对比，小球与地球做匀速圆周运动从本质上看应该是一样的，它们的合力都要指向圆心，这样的优化更能培养学生的科学思维。

3 对比法

对比法是指通过对两种或两种以上的教学设计做对比，我们就能发现各自的优劣之处。在此基础上，进行合理的取舍，优化原有教学设计，现以“变压器”的教学为例予以说明。

教学设计1：先结构后原理

(1) 教师出示可拆变压器，让学生观察变压器的结构，然后由教师画出变压器的结构示意图和符号。

(2) 教师提问：按图2所示的方式将电路连接起来，小灯泡会发光吗，为什么？有的学生认为两个电路是分开的，因此小灯泡不会发光。有的学生认为会发光，但说不出理由。然后，教师接通电源，验证学生的结论，再总结变压器的工作原理。

图2

教学设计2：先原理后结构

(1) 如图3所示，将一组线圈绕在左边的铁芯上，一个小灯泡与导线组成闭合回路套到右边的铁芯上，当左边线圈与低压交流电源相接时，右边的小灯泡会发光吗，为什么？学生认为没有电源与小灯泡相连，小灯泡应该不会发光。实验表明：小灯泡确实不发光。

图3

师：如果将右边的长导线多绕几圈到右边的铁芯上，小灯泡会发光吗？

生：不会。

教师将右边长导线绕到右边的铁芯上时，仅绕少数几圈，小灯泡确实不发光，但绕到一定圈数时，小灯泡竟发出了暗淡的光。所绕圈数越多，小灯泡越亮。

师：小灯泡能够发光，说明右边的回路中是有电动势的。你能解释这一现象吗？

生：左边线圈接交流电时，右边闭合回路中的磁通量发生变化，产生了感应电动势。所绕圈数太少时，电动势太小，小灯泡不会发光；所绕圈数较多时，电动势较大，小灯泡会发光。

师：如果在U形铁芯上，横放一根铁芯，小灯泡亮度会发生变化吗？如会变化，应更亮还是更暗，为什么？

生1：右边回路中磁通量变化情况与放上前一样，小灯泡亮度不变。

生2：变亮。

生3：变暗。

学生2、3都讲不出理由，教师演示实验，结果小灯泡变亮。这时有学生提出：横放一根铁芯后，铁芯组成了闭合回路，通过右边回路的磁通量与不放时相比变大了，因此小灯泡会变亮。教师肯定这位学生的说法，指出这个装置就是变压器。

(2) 师：变压器的结构主要有哪些？

生：两个线圈、一个闭合铁芯。

师：与电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈。变压器由原、副线圈和闭合铁芯组成。

教师画出变压器的结构示意图和符号。

两者相对比，我们就能发现：在教学设计2中，根据学生的思维发展来创设问题情境，教师陈述少，学生思考多、表达多、交流多，教学顺应了学生的思维特点，更有利于学生核心素养的发展。

4 反馈法

4.1 课堂观察法

课堂观察一是观察学生在课堂上的反应，捕捉他们的学习状态。是全身心投入，还是游离于课堂之外？是问题设计过难无从思考，还是问题设计较易不愿作答？二是观察学生的课堂作业，存在哪些问题？有哪些创新？存在的问题是概念没有理解，还是规律没有掌握？是模型不会建立，还是方法不会运用？通过课堂观察，即时调整原有的教学设计。

4.2 录音录像法

录音录像法是指利用智能手机的录音录像功能将课堂教学录制下来。课后重播，评价课堂教学的实况。从教师的提问、学生的回答来看教学设计有无以学习为中心。例如，是教师直接讲授，还是通过有序引导，让学生自主得出结论？是教师只顾讲解某种典型解法，还是给予学生创新、表达、交流的机会？据此提出修改的方案。

还可利用微格教室的录像功能将课堂教学录制下来，课后针对某些环节，反复重播，用来研究改进这几个环节。例如，在课堂实验的演示环节，实验呈现的程序怎样，是否需要调换顺序？实验有无起到引导学生深度思维的作用？实验的效果明显吗，后排同学能否看得清楚？是教师直接给出实验方案，还是经过学生的设计论证？

4.3 知识表征法

利用知识表征法反馈学生学习成果的途径为：(1) 是让学生画出学习后的知识结构图。如果学生在图中遗漏了一些重要内容，表明对这部分内容的教学还没有落实到位。例如，学生在功的结构图中，没有标明W=Flcosα的适用范围：恒力做功。说明原教学设计中对此强调得不够，需对原教学设计进行一些调整，以强化公式的适用条件。

(2) 让学生写出学习中的困惑与疑难。通过学生反馈的学习困惑与疑难，教师可以看出自己原有教学设计的缺陷。例如，学生在学习困惑中写道：为什么不能用平均电流计算产生的热量？为什么安培力做正功时，回路产生的热量不等于安培力所做功的大小？这就说明，原有教学设计中没有考虑到如何从源头上来解决学生的疑难，很多学生只是凭记忆记住教学中得出的一些结论，条件变后，马上出错。

(3) 让学生说出问题解决的思考过程。学生在问题解决中出现错误，教师不必直接讲解正确的答案，而是让学生说出问题解决中的思路。教师从学生的讲解中判断他们的错误，找出错误的原因，才能优化自己的教学。下面以一道关于滑车的题目为例来进行说明。

滑车是一项趣味性很高的娱乐项目，滑车轨道与火车轨道类似，车轮的轮缘是卡在轨道上的。已知弯道处外轨略高于内轨，内外轨的高度差为h，弯道两轨之间的水平距离为x，弯道对应的半径为R(R>x)，车和游客的总质量为m，求经过弯道的最佳速度。

教师让学生说出问题解决的思路，学生所作的受力分析如图4所示，将重力分解，重力沿垂直斜面方向的分力与支持力平衡，重力沿斜面向下的分力提供向心力。据此，教师可以判断学生建构的圆周运动模型有问题，教师提出问题：滑车所做圆周运动的平面在哪里？是与水平面平行，还是与斜面平行？滑车在弯道处做匀速圆周运动，圆心在哪里？滑车所受的合力指向什么方向？通过让学生说出问题解决的思路，教师捕捉到学生的知识表征情况，然后对教学设计做出合理的优化。

图4

5 结语

利用上述方法优化物理教学设计时，教师需要不断地问自己：要不要优化？哪些地方要优化？为什么这些地方要优化？如何优化？优化后的实际效果怎么样？只有这样，才能取得最佳的优化效果。