陳國文 歐劍雄

摘 要：要使核心素養(yǎng)落地，“智慧課堂”是課堂改進(jìn)的著力點(diǎn)?！爸腔壅n堂”以科學(xué)思維的概念構(gòu)建為手段，以科學(xué)辯論為載體，以解決物理問題為目的，追求創(chuàng)建思維層次更高的課堂?！爸腔壅n堂”關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，體現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇性，重視教學(xué)過程的交互性，追求創(chuàng)建開放程度更大的課堂?！爸腔壅n堂”以物理學(xué)史、物理學(xué)科的思想方法為載體，挖掘物理學(xué)科蘊(yùn)含的文化價(jià)值，追求創(chuàng)建文化意味更濃的課堂。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；智慧課堂；物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）3-0007-3

“智慧課堂”有基于“智慧”的語義學(xué)視角和基于信息技術(shù)視角的兩種定義。本研究中的“智慧課堂”主要是指前者，它是核心素養(yǎng)引領(lǐng)下的一種課堂教學(xué)方式。在教學(xué)目的上，追求學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展；在教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)思維層次、開放程度和文化意味；在教學(xué)評(píng)價(jià)上，關(guān)注學(xué)生智慧的發(fā)展。本研究從課堂教學(xué)入手，主要運(yùn)用實(shí)踐研究方法，開展富有智慧的課堂教與學(xué)活動(dòng)，通過創(chuàng)建思維層次更高、開放程度更大、文化意味更濃的物理課堂，讓學(xué)生建構(gòu)個(gè)性化的知識(shí)系統(tǒng)，解決真實(shí)情境中的物理問題。在獲得物理知識(shí)建立物理學(xué)科觀念、發(fā)展物理學(xué)科思維、豐富物理學(xué)科經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高其物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 創(chuàng)建思維層次更高的物理課堂

1.1 基于科學(xué)思維的概念及規(guī)律建構(gòu)

基于科學(xué)思維的概念及規(guī)律建構(gòu)常用的方法有歸納策略、類比策略、理想化策略和實(shí)驗(yàn)探究策略等。

在“磁生電的探索”的教學(xué)中，可以在教材中原有的三個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)“閉合回路磁通量不變”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材包括柱狀磁鐵、3D打印制作的該磁鐵的磁場分布模型、面積可以改變的線圈和靈敏電流計(jì)。將柱狀磁鐵放在“磁場模型”頂端，閉合線圈沿“磁場模型”運(yùn)動(dòng)，雖然磁感應(yīng)強(qiáng)度和面積均變化，但“磁感線條數(shù)”不變，靈敏電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。通過這四組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能更深刻地理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。這種基于歸納的教學(xué)策略不僅能夠讓學(xué)生掌握物理知識(shí)，同時(shí)也讓學(xué)生領(lǐng)悟到事物的本質(zhì)和規(guī)律隱藏在無數(shù)的現(xiàn)象之中的科學(xué)思想。

在“閉合電路歐姆定律”的教學(xué)中，可以用電池組和“恒壓電源串聯(lián)定值電阻”這兩種電源分別對(duì)并聯(lián)的小燈泡供電，當(dāng)逐個(gè)閉合并聯(lián)的燈泡所在支路的開關(guān)時(shí)，每個(gè)燈泡逐漸變暗。通過對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易建立電源存在內(nèi)阻這一概念。這種類比能夠利用具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)事物的抽象屬性，教學(xué)中合理利用這種策略有助于突破部分抽象物理概念的教學(xué)難點(diǎn)。

在“萬有引力定律”的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)過的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)——在地面上某一高度處以不同初速度拋出石塊，當(dāng)石塊速度足夠大時(shí)將離開地面，繞地球運(yùn)動(dòng)。再將不落回地面的石塊與月球比較，學(xué)生不難得出地球?qū)κ瘔K和地球?qū)υ虑虻淖饔昧κ峭环N性質(zhì)的力。這種理想化的教學(xué)策略有助于學(xué)生理解“萬有引力”的本質(zhì)。

1.2 將科學(xué)辯論引進(jìn)物理課堂

將科學(xué)辯論引進(jìn)物理課堂對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑與創(chuàng)新能力至關(guān)重要，正如美國科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)所言——“辯論是科學(xué)實(shí)踐的一個(gè)基本特征”“科學(xué)是一個(gè)辯論的過程”。物理課堂中常用的科學(xué)辯論方法有：探究報(bào)告式、概念圖式、理論比較式、預(yù)測(cè)與解釋式、實(shí)驗(yàn)探究式等。

一是探究報(bào)告式，通過提供“探究方法有誤”的報(bào)告，例如“阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)中，銅圓盤中有渦流產(chǎn)生是由于穿過圓盤的磁通量發(fā)生變化”，讓學(xué)生對(duì)上述問題進(jìn)行辯論從而找出其研究方法上的錯(cuò)誤。二是概念圖式，例如提供“同一物體，速度大更不容易停下，慣性與速度大小有關(guān)”的觀點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)概念構(gòu)建中存在的科學(xué)問題進(jìn)行科學(xué)辯論。三是理論比較式，提供光具有“波動(dòng)性”和“粒子性”這兩個(gè)理論及相應(yīng)的證據(jù)，讓學(xué)生對(duì)光的本性問題展開辯論。四是預(yù)測(cè)與解釋式，例如讓學(xué)生猜測(cè)“帶電金屬球與筒內(nèi)壁接觸時(shí)電荷會(huì)如何分配”，然后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并通過科學(xué)辯論理解凈電荷分布在圓筒外壁的現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因。五是實(shí)驗(yàn)探究式，讓學(xué)生提出猜想并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)，比如在研究影響單擺周期的因素中，學(xué)生從擺球質(zhì)量、擺長、振幅、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取⒖諝庾枇Φ纫蛩剡M(jìn)行猜想，然后分組用控制變量等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再針對(duì)其影響因素進(jìn)行科學(xué)辯論，以揭示其規(guī)律。

“科學(xué)辯論”能促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理問題進(jìn)行更加深入的思考，能更有效地解決“前概念”的影響，同時(shí)還要求學(xué)生用言語表達(dá)出來，有助于學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

1.3 基于問題解決的概念、規(guī)律應(yīng)用

用所學(xué)的知識(shí)解決物理問題，需要從“問題”中提取關(guān)鍵信息，在已知和新知中建立鏈接、建立物理模型、建立定性或定量關(guān)系從而解釋或解決實(shí)際現(xiàn)象或問題。例如，在“磁生電的探索”的教學(xué)中，可以設(shè)置以下三個(gè)需要解決的問題。一是讓小磁鐵和塑料圓柱分別通過長鋁管，記錄觀察到的現(xiàn)象并嘗試解釋；二是了解手機(jī)無線充電的原理，嘗試根據(jù)老師提供的器材將普通手機(jī)改裝成有無線充電功能的手機(jī)；三是自制無線電能量傳輸裝置，利用三極管的自激振蕩，將直流電變成交變電流，從而實(shí)現(xiàn)送電線圈的電流變化引起受電線圈的磁通量變化，使與受電線圈相連的二極管發(fā)光。

要解決上述問題，必須通過查閱資料和交流來完善知識(shí)、提升思維技能。學(xué)習(xí)渦流的相關(guān)知識(shí)、了解無線充電的原理、學(xué)習(xí)將直流電變?yōu)榻涣麟姷姆椒?，遷移所學(xué)的“互感”模型，建立現(xiàn)象與本質(zhì)之間的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)問題的解決。在應(yīng)用中不僅提升了學(xué)生解決問題的能力和智慧，同時(shí)也讓他們體會(huì)到了物理知識(shí)的價(jià)值，進(jìn)而有助于提升他們的核心素養(yǎng)。

2 創(chuàng)建開放程度更大的物理課堂

2.1 關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，推進(jìn)“差異性教學(xué)”

個(gè)性化的學(xué)習(xí)更能彰顯學(xué)習(xí)的價(jià)值，而差異性教學(xué)則能更好地幫助學(xué)生完成個(gè)性化學(xué)習(xí)。在實(shí)施差異性教學(xué)的過程中，必須先分析個(gè)體差異，即不同學(xué)生的基礎(chǔ)、優(yōu)勢(shì)和不足，以及能引導(dǎo)不同個(gè)體走向發(fā)展的各種有效方法，通過開展多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓每個(gè)學(xué)生用自己最具優(yōu)勢(shì)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。差異性教學(xué)要思考兩個(gè)問題：一是什么樣的活動(dòng)放在什么時(shí)間去組織最有價(jià)值；二是課程和活動(dòng)應(yīng)如何滿足不同學(xué)生的個(gè)性需求。

2.2 體現(xiàn)內(nèi)容的選擇性，滿足學(xué)生的發(fā)展需求

著眼于人的發(fā)展來看，揚(yáng)長比補(bǔ)短更重要。教學(xué)實(shí)踐中，可以針對(duì)學(xué)生的興趣、發(fā)展?jié)撃荛_設(shè)與物理學(xué)科相關(guān)的課程，比如“創(chuàng)新能力培育”課程、“微講座”課程、“拓展”課程等。在這些課程中，學(xué)生可以利用智能手機(jī)中的APP測(cè)量地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、演示多普勒效應(yīng)、研究向心力與角速度的關(guān)系等。通過創(chuàng)新性地解決這些問題，學(xué)生能更深入地把握學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)涉獵到更為廣闊的跨學(xué)科知識(shí)，為終身發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

2.3 重視教學(xué)的交互性，助力課堂精彩生成

交互性強(qiáng)的課堂有“傾聽學(xué)生解釋”“教學(xué)即研究”“打造學(xué)習(xí)共同體”等特點(diǎn)。達(dá)克沃斯倡導(dǎo)“去傾聽學(xué)習(xí)者，并讓我們的學(xué)習(xí)者告訴我們他們的思想?！睆埲A強(qiáng)調(diào)“教學(xué)是師生共同創(chuàng)造新知的過程?！庇辔纳赋觥皩W(xué)習(xí)有三個(gè)層次，一是與書本的對(duì)話，二是與自我的對(duì)話，三是與同伴的對(duì)話?！爆F(xiàn)代信息技術(shù)為課堂教學(xué)的交互性提供了強(qiáng)有力的工具。例如，可借助“智慧教室”互動(dòng)課堂模式進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，讓教師成為更加高效的傾聽者；也可以借助手機(jī)控制電腦，實(shí)現(xiàn)“走動(dòng)式”教學(xué)，對(duì)學(xué)生的課堂活動(dòng)拍照，然后直接上傳到屏幕，捕捉課堂生成資源，實(shí)現(xiàn)師生、生生的多元評(píng)價(jià)。

3 創(chuàng)建文化意味更濃的物理課堂

當(dāng)前的物理教學(xué)多以知識(shí)為線索展開，側(cè)重于對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知，較少追問知識(shí)背后所隱含的思想、意義、思維方式。這種教學(xué)方式掩蓋了物理知識(shí)背后隱含的人文精神，使物理課堂缺乏文化意味。

杜平武有言“學(xué)習(xí)很多情況是學(xué)習(xí)歷史，一個(gè)個(gè)故事，一個(gè)個(gè)人的發(fā)現(xiàn)。”文化意味是教育實(shí)現(xiàn)“立德樹人”根本目的中不可缺失的內(nèi)容。物理智慧課堂倡導(dǎo)生動(dòng)再現(xiàn)物理學(xué)家的研究歷程，將凝聚智慧的研究方法以情景為載體，實(shí)現(xiàn)傳承與創(chuàng)新。下面以相對(duì)論中“引力波”的概念介紹為例來說明如何將物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為問題情景，增強(qiáng)物理學(xué)科的文化意味。

“引力波”是一個(gè)熱門的話題，僅從教材的描述來看，大眾很難理解和接受。我們?cè)凇岸伍_發(fā)”教材中設(shè)計(jì)一個(gè)宇宙災(zāi)難，如果太陽突然毫無征兆地消失，地球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？學(xué)生按牛頓運(yùn)動(dòng)定律，可以判斷地球?qū)⒘⒓措x開它的軌道傾斜地飛向宇宙空間。引力的傳播速度會(huì)超過光速嗎？帶著疑惑，基于相關(guān)理論，我們可以用“物體放在繃床上”為情景，展示“時(shí)空彎曲”的情況，用“投入湖中的石塊激起的水波”為情境，展示太陽消失引起擾動(dòng)造成沿空間結(jié)構(gòu)延伸的引力波。

還原“引力不可能超時(shí)空傳播”的知識(shí)背景，意識(shí)到對(duì)“引力”理解需要發(fā)展和修正。精巧的“宇宙災(zāi)難”模擬實(shí)驗(yàn)情境，集中反映了太陽引力作用下的行星運(yùn)動(dòng)及行星做“離心運(yùn)動(dòng)”的條件。以“彎曲的繃床”類比“時(shí)空彎曲”，以“水波”類比“引力波”，能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“真實(shí)性”的信念和直覺。有文化味的課堂要呈現(xiàn)豐富、生動(dòng)的知識(shí)背景，要挖掘所蘊(yùn)含的科學(xué)思維方法，要呈現(xiàn)“可被理解、自洽”的情景真實(shí)性。

我們要認(rèn)識(shí)到物理學(xué)研究所積累的知識(shí)是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的載體而不是終極目標(biāo)，要清楚地認(rèn)識(shí)到物理學(xué)科核心素養(yǎng)是一種行為習(xí)慣和思維習(xí)慣，智慧的形成不僅需要學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)也離不開學(xué)習(xí)者的自身實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉峰，郭玉英.圍繞學(xué)科核心概念建構(gòu)物理概念的若干思考[J].課程·教材·教法，2015，35（5）：99-102.

[2]唐小為，等.課堂科學(xué)辯論實(shí)施探究——以中美中小學(xué)科學(xué)課堂案例比較分析為例[J].課程·教材·教法，2012，32（5）：105-110.

[3]楊蘇，王笑君.國外辯論式教學(xué)在科學(xué)課堂中的應(yīng)用[J].物理教師，2015，36（1）：76-79.

[4]佐藤學(xué)，鐘啟泉.學(xué)校見聞錄——學(xué)習(xí)共同體的實(shí)踐[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2014.