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發(fā)展核心素養(yǎng)的物理教學(xué)“P-G-R”范式

2021-07-09 10:01劉霽華
物理教師 2021年6期
關(guān)鍵詞:范式案例情境

劉霽華 葉 兵

(1. 常州市教育科學(xué)研究院,江蘇 常州 213003; 2. 江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室 江蘇 南京 210000)

針對(duì)當(dāng)前復(fù)習(xí)教學(xué)的現(xiàn)狀,筆者明確了復(fù)習(xí)教學(xué)的素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)和任務(wù),在此基礎(chǔ)上提出了新的復(fù)習(xí)范式,受到了省內(nèi)外同行的關(guān)注,被認(rèn)為體現(xiàn)了“主體化、思維化、意義化”素養(yǎng)發(fā)展要求.

1 發(fā)展核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)任務(wù)

在核心素養(yǎng)背景下,復(fù)習(xí)教學(xué)要體現(xiàn)發(fā)展素養(yǎng)的根本要求,因此筆者提出了復(fù)習(xí)教學(xué)新的目標(biāo)與任務(wù):促進(jìn)認(rèn)知的深化和發(fā)展、提升實(shí)踐的能力和品質(zhì);發(fā)展科學(xué)思維、培養(yǎng)理性精神.為此我們提出了復(fù)習(xí)教學(xué)的“P-G-R”范式,力圖將復(fù)習(xí)教學(xué)從服務(wù)于知識(shí)積累的“維持性學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)于素養(yǎng)發(fā)展的“創(chuàng)造性學(xué)習(xí)”、從強(qiáng)化“直覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)”的記憶方式轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展“理性與批判”的實(shí)踐方式、從知識(shí)再現(xiàn)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閱?wèn)題解決式實(shí)踐.

2 發(fā)展核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)教學(xué)“P-G-R”范式

2.1 P-G-R范式的內(nèi)容

P-G-R范式是“實(shí)踐(practice)—引導(dǎo)(guidance)—凝煉(refinement)”的英文縮寫(xiě).P:指學(xué)生基于真實(shí)問(wèn)題情境的獨(dú)立思考、自主實(shí)踐、展示交流的過(guò)程.學(xué)生的思考、實(shí)踐在前,凸顯了基于問(wèn)題情境的主體優(yōu)先原則.G:指在主體實(shí)踐基礎(chǔ)上,教師設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,有目的、有針對(duì)性的引導(dǎo)學(xué)生再實(shí)踐的過(guò)程,凸顯了基于主體思維的共同建構(gòu)理念.R:指對(duì)上述問(wèn)題解決過(guò)程的評(píng)價(jià)、總結(jié)與拓展再運(yùn)用.在前面兩個(gè)步驟的基礎(chǔ)上,教師和學(xué)生通過(guò)評(píng)價(jià)反思提煉思維方法,凸顯了發(fā)展高階思維和促進(jìn)意義內(nèi)化的追求.[1]

2.2 P-G-R范式的教學(xué)過(guò)程

如圖1所示,范式是以問(wèn)題情境為載體、以主體實(shí)踐為目的的多維往復(fù)循環(huán)過(guò)程.第一步P-G-P,主體實(shí)踐展示—教師問(wèn)題引導(dǎo)—主體實(shí)踐解決;第二步P-R和G-R,師生共同“回望”提出質(zhì)疑評(píng)價(jià)問(wèn)題,凝煉思想方法;第三步R-P,主體在前兩步的基礎(chǔ)上,開(kāi)展新問(wèn)題的遷移實(shí)踐.范式的3個(gè)要素互為因果、不可或缺.缺少“實(shí)踐”的“引導(dǎo)”,課堂就會(huì)變成教師單向的灌輸,主體思維難以落實(shí);缺少“引導(dǎo)”的“實(shí)踐”則會(huì)變成盲目操練和機(jī)械重復(fù);沒(méi)有“凝煉”的“實(shí)踐”,“實(shí)踐”“引導(dǎo)”過(guò)程的思想方法難以生成,批判思維、創(chuàng)新思維的能力和品質(zhì)難以得到發(fā)展.范式體現(xiàn)了“來(lái)源于實(shí)踐、在實(shí)踐中發(fā)展、再指導(dǎo)實(shí)踐”的實(shí)踐建構(gòu)主張,是“學(xué)習(xí)即研究”觀點(diǎn)的具體體現(xiàn),可用案例來(lái)簡(jiǎn)單演繹說(shuō)明.[2]

圖1

案例1.兩等大光滑小球先后以不同的速度豎直上拋,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到等大水平風(fēng)力,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示,忽略空氣阻力.比較兩小球在最高點(diǎn)時(shí)速度的大小.

圖2

傳統(tǒng)課堂.

學(xué)生學(xué)習(xí):接受式!

素養(yǎng)發(fā)展:無(wú)思考、無(wú)評(píng)價(jià)的記憶!

重構(gòu)課堂.

學(xué)生自主(P):情境分析得a小t大,v=at,面臨實(shí)踐困境.

思想凝煉(R):評(píng)價(jià):我們采用了什么方法?“連續(xù)推理”法,可以另辟蹊徑?

素養(yǎng)發(fā)展:加深了對(duì)學(xué)科理解,形成了思想方法、促進(jìn)了自我認(rèn)同.

2.3 P-G-R范式的實(shí)施策略

(1) 問(wèn)題化的實(shí)踐策略.教師要將概念、規(guī)律和方法轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫郴膯?wèn)題,再開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng),避免直接灌輸.

比如為了復(fù)習(xí)磁通量的概念,筆者設(shè)計(jì)了如下問(wèn)題情境.

圖3

案例2.如圖3所示,匝數(shù)為n,邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線(xiàn)圈置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈在圖中實(shí)線(xiàn)位置Ф1=________;線(xiàn)圈從圖中實(shí)線(xiàn)位置轉(zhuǎn)過(guò)37°時(shí)Ф2=________;線(xiàn)圈從圖中實(shí)線(xiàn)位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)Ф3=________.

案例3.已知引力常量G,下列能算出地球的質(zhì)量的是

(A) 地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期及地球離太陽(yáng)的距離.

(B) 月球繞地球運(yùn)行的周期及月球離地心的距離.

(C) 人造衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運(yùn)行周期.

(D) 忽略自轉(zhuǎn),已知地球的半徑及重力加速度.

(2) 結(jié)構(gòu)化的引導(dǎo)策略.思維過(guò)程是內(nèi)隱的,結(jié)構(gòu)化體現(xiàn)了教師對(duì)主體思維的尊重,教師要根據(jù)學(xué)生實(shí)踐的盲點(diǎn)、思維的特點(diǎn)和問(wèn)題解決的過(guò)程要素,預(yù)設(shè)、生成由表及里、由淺入深的結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)主體對(duì)問(wèn)題的理性重建,加深理解、發(fā)展思維.引導(dǎo)規(guī)定了教師的行為,不是和盤(pán)托出和包辦代替,而是指導(dǎo)再實(shí)踐,體現(xiàn)了P-G-R范式對(duì)師生關(guān)系的重構(gòu),教師從知識(shí)灌輸者變成了過(guò)程的發(fā)現(xiàn)者、思維的合作者.

案例4.如圖4所示,質(zhì)量為M大滑塊靜置在光滑水平面上,滑塊左側(cè)為光滑圓弧,圓弧底端和水平面相切,頂端豎直.一質(zhì)量為m的小物塊,以初速度v0沖上大滑塊,到最高處時(shí),求大滑塊此時(shí)的速度.

圖4

學(xué)生寫(xiě)出mv0=Mv,針對(duì)這樣的錯(cuò)誤,教師沒(méi)有立即和盤(pán)托出,而是根據(jù)學(xué)生錯(cuò)誤的原因,提出如下結(jié)構(gòu)化問(wèn)題:最高處小物塊速度為多少?相對(duì)誰(shuí)為0?相對(duì)地面呢?動(dòng)量守恒定律的的參考系如何選擇?學(xué)生通過(guò)這些問(wèn)題的再實(shí)踐,不僅得到了正確答案,且重構(gòu)了理解.

這里是根據(jù)學(xué)生實(shí)踐情況“滯后”生成的結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,也可以在問(wèn)題情境中“超前”預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,比如在解決回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間問(wèn)題時(shí),教師設(shè)置一個(gè)“畫(huà)出帶電粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的速率-時(shí)間圖像”的問(wèn)題,這樣的學(xué)生對(duì)時(shí)間的求解有了依托.

(3) 思想化的凝煉策略.實(shí)踐、引導(dǎo)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)和方法通過(guò)評(píng)價(jià)反思凝煉出“一般性”、“異同性”、“方法性”的思想方法,促進(jìn)高階思維和意義的內(nèi)化.比如研究勻變速運(yùn)動(dòng)的v-x圖像,圖像的斜率不是特定的物理量,我們做如下推導(dǎo):Δv/Δx=Δv/Δt·Δt/Δx=a/v,問(wèn)題得到了解決.我們進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生共同評(píng)價(jià)過(guò)程,提煉出“斜率轉(zhuǎn)換法”的一般性思想,學(xué)生就從“個(gè)別化”的記憶上升為“一般性”的理解.思想化要求我們避免做記憶性的、程序性的簡(jiǎn)單歸納,而應(yīng)該重視發(fā)展學(xué)生的理性與批判思維.比如案例3中,測(cè)量地球的質(zhì)量的方法可被凝煉為“自力更生”、“借助外援”,這樣濃縮了解決問(wèn)題的特點(diǎn).再如在學(xué)習(xí)“速度選擇器”、“電磁流量計(jì)”、“等離子體發(fā)電機(jī)”、“霍爾效應(yīng)”4個(gè)相似的電磁儀器時(shí),我們比較其異同性,得到第1個(gè)電場(chǎng)是“原有的”,而另外3個(gè)的電場(chǎng)是“后生的”,前3個(gè)正負(fù)帶電粒子都可以通過(guò),第4個(gè)則要單一電荷才可以形成.這種“異同性”的凝煉,避免了零散的記憶,形成了有“意義”的關(guān)聯(lián).[3]

(4) 變式化的提升策略.通過(guò)變式性、延伸性問(wèn)題開(kāi)展再實(shí)踐活動(dòng),提升思維品質(zhì),檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果、發(fā)展遷移能力.變式化可以通過(guò)類(lèi)似情境,設(shè)計(jì)追問(wèn)、延伸的“顯性變式”問(wèn)題,比如案例1中,提出是否可以另辟蹊徑?是否可以比較落地的速度?案例4中,可以提出如果小滑塊從大滑塊頂端滑出,還能求出大滑快的速度嗎?這些追問(wèn)、延伸的問(wèn)題,促進(jìn)了深度理解.變式化還可以通過(guò)創(chuàng)新情境,設(shè)計(jì)遷移、創(chuàng)新的“隱性變式”問(wèn)題.

圖5

案例5.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌,為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖5所示,無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是

學(xué)生在做案例5時(shí),得到正確答案(A)很多,教師又拿出了一道同樣是考察電磁阻尼的創(chuàng)新情境問(wèn)題.

案例6.零刻度在表盤(pán)正中間的電流計(jì),非常靈敏,通入電流后,線(xiàn)圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達(dá)到平衡時(shí),指針在示數(shù)附近的擺動(dòng)很難停下,使讀數(shù)變得困難.在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板,在合適區(qū)域加上磁場(chǎng),可以解決此困難.下列方案合理的

圖6

學(xué)生在做案例6時(shí),很少選對(duì)正確答案(D),通過(guò)兩個(gè)不同情境的問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)渦流產(chǎn)生的條件并不理解,誤認(rèn)為是整個(gè)金屬板面上的磁通量變化,通過(guò)這樣的遷移題,學(xué)生才理解產(chǎn)生渦流的條件是金屬板上任一回路的磁通量變化.如果我們?cè)僖龑?dǎo)學(xué)生完成書(shū)本上的圓盤(pán)實(shí)驗(yàn),他們對(duì)問(wèn)題理解和分析問(wèn)題的品質(zhì)都得到了提升.

3 “P-G-R”范式的推廣價(jià)值

(1) 明確了發(fā)展性的目標(biāo)任務(wù).把人的發(fā)展作為復(fù)習(xí)教學(xué)的根本目的,明確了復(fù)習(xí)教學(xué)發(fā)展性目標(biāo)和任務(wù).新目標(biāo)糾正了復(fù)習(xí)教學(xué)唯升學(xué)的思想,使復(fù)習(xí)教學(xué)回到立德樹(shù)人的正確方向.

(2) 構(gòu)建了實(shí)踐性的復(fù)習(xí)過(guò)程.把主體實(shí)踐作為人的發(fā)展基本方式,構(gòu)建了整體聯(lián)通、多元合作的實(shí)踐范式.如圖7,主體實(shí)踐通過(guò)“四個(gè)步驟”,實(shí)現(xiàn)了聯(lián)系中發(fā)展、交流中批判、實(shí)踐中創(chuàng)新的深度學(xué)習(xí)過(guò)程,搭建了多元合作,整體聯(lián)通的學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的階梯.

圖7

(3) 提出了問(wèn)題化的實(shí)施策略.把問(wèn)題作為主體實(shí)踐的基本要素,落實(shí)了實(shí)踐的內(nèi)涵和思維進(jìn)階的過(guò)程.如圖8,從策略到方法再到課堂的三個(gè)層次,以問(wèn)題為載體,推動(dòng)思維從經(jīng)驗(yàn)到理解、到批判、再到創(chuàng)新的四級(jí)進(jìn)階發(fā)展.針對(duì)“問(wèn)題化”能力不足,我們提出了知識(shí)方法問(wèn)題化、思維過(guò)程問(wèn)

圖8

題化,思想方法問(wèn)題化、遷移創(chuàng)新問(wèn)題化4個(gè)方法.問(wèn)題化為構(gòu)建“主體化、思維化、意義化”課堂,實(shí)現(xiàn)“P-G-R”范式發(fā)展素養(yǎng)的目標(biāo)奠定了基礎(chǔ).

(4) 形成了系列化的教學(xué)主張.把課程理念轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹僮鞯慕虒W(xué)主張, 促進(jìn)了自我發(fā)展和課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型.“學(xué)習(xí)即研究”、P-G-R范式、“實(shí)踐建構(gòu)”等教學(xué)主張,倡導(dǎo)基于真實(shí)情境、真實(shí)參與、實(shí)證態(tài)度開(kāi)展實(shí)踐建構(gòu),學(xué)習(xí)者既是實(shí)踐活動(dòng)的主體也是實(shí)踐發(fā)展的客體,把學(xué)習(xí)活動(dòng)從知識(shí)積累轉(zhuǎn)變?yōu)樗仞B(yǎng)發(fā)展,是對(duì)新課標(biāo)理念的踐行和詮釋?zhuān)龠M(jìn)了課堂轉(zhuǎn)型和教師發(fā)展.

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