在课堂互动中培育核心素养的策略探讨——以“机械能守恒定律”教学设计为例

戴大勇

（南京航空航天大学苏州附属中学，江苏 苏州 215121）

苏格拉底在公元前的产婆术已表明学生是教学过程的主体、非客体，此观点也已是现阶段广大教师一个普遍的共识，课堂互动显然是落实学生教学主体地位的一种重要途径.

如何通过提高互动的有效性，进而优化学生核心素养的培育过程.笔者近期有幸执教了“机械能守恒定律”（以下简称“机械能”）新授课的公开课，结合备课过程中的预设、评课阶段的反馈，以及课后对课堂实录的再观察，谈谈在课堂互动中落实核心素养培养的策略与方法，以及本节内容的优化再设计.为抛砖引玉，笔者现将几点心得体会总结提炼，与同行分享.

1 概念界定：互动与课堂互动

《教育大辞典》对互动的定义是：互动是人与人或群体之间发生的交互动作或反应的过程，也包括个人与自我的互动过程.本文从以下几点来理解“课堂互动”：① 课堂互动就互动主体来看，有师生互动和生生互动；② 从互动对象看，除师生互动、生生互动外，课堂互动还包括教师、学生与课堂环境的互动；③课堂互动是在一定的情景中，通过一定的媒介与手段进行的，既有言语互动，也包括非言语互动，如互动实验.简单地讲，课堂互动（以下简称“互动”）就是发生在课堂内的互动.

2 “机械能”教学设计自评、反思与优化

2.1 教学目标

表1 “机械能”教学目标设定

2.2 教学环节（课堂教学时间为40min）

依据设定的教学目标，按照实验探究与理论探究相结合的思路，以体现学生主体性的课堂互动为导向，笔者设计了本节的教学流程框架.事后笔者对课堂实录进行了再观察，并将教学各环节的实际用时进行记录，以供后期优化课堂设计.具体记录如表2所示.

表2 “机械能”互动教学环节设计

2.3 教学设计自评

纵观整节课结构，笔者基本按照“情境创设实验→模型抽象→理论探究→实验验证→结论推广→规律总结→应用规律解决问题→用实验视频呼应课堂导入”的流程，完成了课堂教学.从表2中的“预设用时”与“实际用时”的数值对比看，课堂教学的实施与预设出入不大，基本在预设的范围内.

2.3.1 演示实验尽可能改成互动实验

本节内容要不要安排学生做分组实验呢？笔者既没有选择学生分组实验的形式，也没有安排演示实验，而选择了师生互动实验，具体分析见表3.

表3 探究实验方案的比较分析

其实笔者本可以独立完成此实验，但还是刻意请了一名学生一起配合完成.之所以如此安排，出于两个目的：（1）让学生代表参与实验，在一定程度上可以发挥教学过程学生的主体作用，更重要的是能提高全班学生对实验现象、原理的认同度；（2）在实验的过程中，学生代表可能会出现一些错误（或失误），而这些错误也是难得的教学资源.例如在本实验中，学生在用刻度尺测量两点间距时，出现了不估读的情况，笔者利用这个错误对全班学生进行了及时的提醒，有利于学生科学责任与态度的提升.

2.3.2 情境创设实验尽可能让学生互动参与，让其直接体验冲突（或冲击）

情境创设的途径有很多，比较常见有口述、展示文字、图片展示、视频播放、老师演示实验、师生互动实验等.不同的途径收到的效果不同，其效果由弱到强可以按这样的次序排列.[1]

口述情境→展示文字→展示图片→播放视频→老师演示实验→师生互动实验.

笔者在做摆动铅球“撞击”人脸实验时，选择了在高度超过2m的八字梯下面悬挂3kg的铅球（如图1所示），让铅球从学生的鼻尖处静止释放，可以让学生检验比单摆小球实验更强烈的冲击效果.不仅达到了激趣的目的，也为后面的教学做好铺垫.

图1

2.3.3 理论探究过程应体现从简单到复杂、从特殊到一般的原则

掌握规律的内容与探究规律的过程均不可偏废，掌握规律是教学目标的显性达成，而构建探究的过程则是学生核心素养的隐性生长.

引人注目的是，整部小说差不多有四章(第三、十五、二十二和三十八章前半部分)完全没有人的参与，纯粹是对四大元素(the elements)的描述。每一章单独看，简直就像是从地理学或地质史中抽出来的章节。在第三章中，作家以准确到位的科学术语，描述了“土”元素——芬斯区是由淤泥形成的。淤泥的特点在于“它既塑造又毁灭；既腐蚀又扩充；既非进步又非倒退”[2]8。“淤泥最早来自海洋”，它有着多重的作用，能“抬升陆地，驱退海水，使泥煤得以生长，因此也阻碍河水流动，堵塞河水流动，堵塞河口，使新生陆地备受水患，无法泄洪”[2]9。接着，讲述者—历史教师笔锋一转，说到了淤泥对人类历史的影响：

如何理论探究机械能守恒定律，人教版教材中直接给出表4中图丁的方案，笔者认为缺少了必要的教学支架，学生认知坡度过陡、认知负荷过大.如果我们设计依次从自由落体运动、单摆运动、斜抛运动，再到一般光滑曲面上运动的探究次序，不仅让学生对“仅有重力做功物体的机械能守恒”规律得出更自然，而且学生对规律的理解也会更深入、更透彻.这样的设计体现了从简单到复杂，从特殊到一般的研究思路.

表4 “机械能”理论探究方案

2.3.4 可以用教师自拍实验视频的形式呈现成功率不高的演示实验

课堂接近尾声时，笔者用光电门验证单摆小球摆动过程中的机械能守恒，不仅可以让用重锤下落验证机械能守恒的实验不再是“孤证”，而且可以优化课堂结构，形成教学的闭环.但此实验最大的困难是，小球在摆动最低点时容易撞击到光电门，而导致实验的失败，笔者用亲自拍实验视频的方式（经历了多次失败）呈现实验过程.假如采用播放网络下载视频或数字模拟实验，说服力都不如授课老师“亲自上阵”效果好.

为了充分发挥本实验的价值，关于本实验，笔者做了如下的教学设计.

（1）环节上的承前启后：在守恒定律得出后、本实验呈现前，笔者安排了一道例题（如下文“例题”）.一方面，通过例题的解决归纳应用机械能解决问题的一般步骤；另一方面，解题步骤归纳后可以用实验来验证理论计算；再者，还能与课前的情境创设实验形成呼应.

例题.单摆小球的质量m=1kg，摆线长l=0.9m，绳子与竖起方向夹角为60°时，让小球由静止释放，不计空气阻力，取g=10m／s2.求：摆到最低时，小球的速度大小.

练习.如图2所示，若已知单摆小球与摆动最低点间的高度差h=14.9cm，球直径d=2cm，让小球由静止释放，不计空气阻力，取g=10m／s2.能否预测球通过光电门的时间t？

图2

2.4 教学设计反思与优化

尽管实际的教学过程与预设的情况相差不大，但仍有几个环节值得反思，需要优化，具体如表5所示.

表5 “机械能”互动教学环节反思优化

经上文的自评和分析，笔者对原来的教学设计重新进行了微调优化，限于篇幅，不再展开.当然“教学有法，但无定法”，优化后的设计也未必是最佳的设计.

3 优化课堂互动的几点建议

在课堂中，教师是平等中的首席，是教学活动的组织者，是学生学习的引导者，是学生完成学习任务的合作者；学生是学习活动的主体、非客体，是教学的主动参与者、非被教的对象.所有“老师的教”都应围绕“学生的学”而开展，都应为“学生的学”服务.如何设计课堂互动的内容、形式和频次，对老师扮演好“平等中的首席”尤为重要.

3.1 互动形式的优化设计

3.1.1 语言互动

苏霍姆林斯曾经说过：“学校里的学习，不是毫无热情地把知识从一个脑袋装到另一个头里，而是师生每时每刻都在进行的心灵接触”.问答是课堂语言互动的最常见、最主要形式，优点是老师对互动节奏的把控，缺点是互动的面比较窄；讨论交流是深度互动、广泛互动的必要形式，优点是互动的面比较大，但老师不太好把控互动的深度和节奏.笔者对本节课的实录进行了再观察，并将互动的相关情况进行了统计分析（见表6）.

表6 “机械能”语言互动情况统计

问答不是简单的一问一答就可以了，关于如何科学提问，张东华老师在《科学提问让优质课堂更精彩》中提出，科学提问通常包括“提问前的设疑—提问—提问后的理答”等3个环节.对于理答，她提出这样的建议：老师应细心观察学生的反应，并以不同的方式评价学生的回答有复述学生的回答，给予确认；可以追问，使学生深入思考；可以表扬、称赞，让学生充满自信；可以点拨、启发，引学生柳暗花明.[2]

3.1.2 行为互动

实验操作是物理课堂内行为互动的主要形式，具体可分为3种：（1）老师与学生代表合作互动实验；（2）学生分组实验；（3）随堂小实验（比如，全班学生用刻度尺互测反应时间）.不同互动形式的各有利弊，限于篇幅，不再赘述.本节课的行为互动主要是两次的师生互动，分别是：第1次，师生互动完成情境创设实验，时长为100s；第2次，师生互动探究实验，时长为165s（平均133min／次）.

3.2 互动媒介的优化使用

实验器材和多媒体设备是课堂互动两种常用硬件.关于实验互动，不展开讨论.笔者主要就多媒体互动谈几点个人观点，供同行参考.

（1）关于PPT的设计几项原则：① “2min原则”，即PPT的总页码一般应控制在15页左右，不应该超过20页（40min的课），否则授课过程容易被PPT所牵绊；② “不超过6行原则”，即每页PPT的文字信息总行数一般不应超过6行，否则会造成视觉压力；③ “惜墨如金原则”，即在保证没有科学性错误的前提下，PPT上的文字表述首要保证精炼，不必过分拘泥于表述的严密性（因为PPT内容的呈现是在一定语境下发生的），否则重点不突出；④ “关键问题必呈现原则”，问题驱动是教学设计的常见形式，而学生上课走神、开小差的情况在所难免，PPT呈现的关键问题则能为学生回归课堂提供一个快速而有效通道.

（2）关于有限使用实验视频（仿真实验或模拟实验）的3个“尽量不用”：① 器材条件、时间条件、安全性条件能满足现场做的实验，尽量不用实验视频代替；② 老师能亲自拍的实验，尽量不用网络下载的实验视频；③ 能查找到高清的实验视频，尽量不用清晰度低的视频.

4 结语

当代建构主义认为：教学并不是把知识经验从外部装到学生的头脑中，而是要引导学生从原有的经验出发，生长（建构）起新的经验，而这一认知建构过程常常是通过参与共同的社会互动而完成.[3]假如把学生比喻成小树苗，教师则是园丁.园丁可以浇水、施肥、除虫害或锄草，但永远无法代替树苗的自我成长.