基于“線上課堂”背景下的物理深度教學(xué)實(shí)踐探索
——以高中物理必修Ⅱ的“天體運(yùn)動(dòng)”錄播課為例

宋懷彬 周 諓

(1. 四川省教育科學(xué)研究院，四川 成都 610225； 2. 成都武侯區(qū)教育科學(xué)發(fā)展研究院，四川 成都 610041)

教師在“線上課堂”實(shí)施“深度教學(xué)”時(shí),應(yīng)認(rèn)真分析學(xué)生居家學(xué)習(xí)過(guò)程,根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)單——借助教師推送的學(xué)習(xí)資源——自主學(xué)習(xí)——發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題——教師“線上直播集中指導(dǎo)”或“線上個(gè)別化指導(dǎo)”——學(xué)生成果展示．可見(jiàn),學(xué)生居家學(xué)習(xí)是借助學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí),教師再根據(jù)學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行集體輔導(dǎo)或個(gè)別化指導(dǎo);教師的備課重在為研制學(xué)生的學(xué)習(xí)支架,而“線上課堂”卻是基于學(xué)生問(wèn)題解決的輔導(dǎo)過(guò)程．這樣通過(guò)教師的深度教學(xué)就完成了教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,從而使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到進(jìn)一步提升．本文以《高中物理必修2》中“天體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的錄播課為例談?wù)勎覀儗?duì)“線上課堂”的物理深度教學(xué)的探索．

1 深化“線上教研”,以教師的“深度備課”促進(jìn)“線上課堂”的深度教學(xué)

隨著“停課不停教、停課不停學(xué)”工作的開(kāi)展,根據(jù)四川省教育廳的要求,四川省教科院、四川省電教館在四川省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)開(kāi)設(shè)了“停課不停教、停課不停學(xué)”專(zhuān)區(qū)．專(zhuān)區(qū)要求“同一年級(jí)同一課表、同一學(xué)科同一教師,教師講授時(shí)間不得超過(guò)25 min”的原則．確定科學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)間和內(nèi)容,制定好學(xué)案,提供資源．既要方便各地組織開(kāi)展線上教育教學(xué)活動(dòng),又要有利于學(xué)生的居家學(xué)習(xí).這就要求我們錄制課的備課要基于學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn),圍繞學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí),聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)開(kāi)展的“線上教學(xué)”托底方案,為學(xué)生進(jìn)行居家學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)支架．

1.1 “線上課堂”團(tuán)隊(duì)的組建

人們常說(shuō):“一個(gè)人可以走得很快,一群人可以走得更遠(yuǎn)”,為了提高物理“線上課堂”深度教學(xué)的質(zhì)量,我們?nèi)诤狭怂拇ㄊ〗炭圃骸⑺拇娊甜^、武侯區(qū)教科院和四川大學(xué)附屬中學(xué)的團(tuán)隊(duì)力量,組建了高一、高二物理“線上課堂”教研團(tuán)隊(duì)(如圖1),根據(jù)“線上課堂”和學(xué)生居家學(xué)習(xí)的特點(diǎn),結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)要求,從課題的選擇、方案的制定、知識(shí)的傳授、作業(yè)反饋、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了深度備課,以保障教學(xué)資源的豐富與完整,有利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)．

圖1 “線上課堂”教研團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)圖

1.2 解讀課標(biāo)及教材,靈活調(diào)整教學(xué)目標(biāo),提高“線上課堂”的教學(xué)有效性

學(xué)生的居家學(xué)習(xí)方式雖然滿足了學(xué)生學(xué)習(xí)的“自由”,但這需要學(xué)生具備較強(qiáng)的自我管理、自我監(jiān)控、自我評(píng)價(jià)等方面的能力．由于地域的不同,學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、態(tài)度、動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、個(gè)性特征等方面存在差異.這要求我們認(rèn)真解讀教材與課標(biāo)之間的關(guān)聯(lián),根據(jù)學(xué)生居家學(xué)習(xí)的特征和實(shí)際,靈活調(diào)整教學(xué)目標(biāo)．教學(xué)應(yīng)選擇“了解”、“認(rèn)識(shí)”和“理解”水平要求的內(nèi)容,提煉教學(xué)過(guò)程中的“核心問(wèn)題”,通過(guò)學(xué)生回憶、識(shí)別、辨認(rèn)事實(shí),就能夠把握知識(shí)內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,與已有知識(shí)建立聯(lián)系,進(jìn)行深度學(xué)習(xí)．

“萬(wàn)有引力定律”在《課標(biāo)(17版)》中的要求是:“能通過(guò)有關(guān)事實(shí)了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程”．而本節(jié)課是萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的前奏,為“萬(wàn)有引力定律”的教學(xué)提供鋪墊．在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)時(shí),教學(xué)團(tuán)隊(duì)決定采用先讓學(xué)生自主觀察星空,初步去了解星空及行星、恒行等基本概念．設(shè)計(jì)了“觀察星空”到“觀測(cè)星體的運(yùn)動(dòng)軌跡”兩個(gè)學(xué)生活動(dòng)．從而知道開(kāi)普勒用數(shù)學(xué)手段處理數(shù)據(jù)得出物理規(guī)律的過(guò)程,明確我們物理學(xué)的研究過(guò)程及方法．

1.3 有針對(duì)性地選擇、處理教學(xué)素材,優(yōu)化“線上課堂”的教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)學(xué)生居家學(xué)習(xí)的特點(diǎn),在教學(xué)內(nèi)容的選擇時(shí)應(yīng)多關(guān)注學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng),注重多種教學(xué)素材的挖掘,制定好學(xué)生自主學(xué)習(xí)的任務(wù)單,明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),努力提升學(xué)生自我管理能力．在資源的選擇上盡量兼顧教材,注重知識(shí)呈現(xiàn)的有效性和趣味性,選擇或者改編精致的教學(xué)素材;在提供給學(xué)生學(xué)習(xí)之前,教師一定是進(jìn)行先期學(xué)習(xí),根據(jù)內(nèi)容調(diào)整輔導(dǎo)方案,幫助學(xué)生從這些教學(xué)資源中獲取更多收獲．

在這次高一物理按教學(xué)進(jìn)度在提供“天體運(yùn)動(dòng)”的資源時(shí),由于教學(xué)課時(shí)和教學(xué)時(shí)長(zhǎng)的限制,為了讓學(xué)生在進(jìn)行深度學(xué)習(xí)時(shí),并不會(huì)耽誤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程．我們利用“虛擬天文館Stellarium”,模擬第谷的天文觀測(cè)活動(dòng),錄制了4段“觀察日月星辰的運(yùn)動(dòng)”微課,將學(xué)生要學(xué)習(xí)的知識(shí)與物理方法進(jìn)行有效的串接,突出教學(xué)核心問(wèn)題．

活動(dòng)1.觀察天空中“日用星辰”的運(yùn)動(dòng),明確恒星、行星等基本概念,感知星辰的變化情景,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣．

活動(dòng)2.用“時(shí)間快進(jìn)”的辦法觀察天空星辰的運(yùn)動(dòng)軌跡,重復(fù)第谷20多年的天文觀察,感悟科學(xué)探究的艱辛．

活動(dòng)3.讓學(xué)生根據(jù)觀察數(shù)據(jù),提出自己的猜想,然后利用“虛擬天文館”處理數(shù)據(jù),檢驗(yàn)學(xué)生的猜想,讓學(xué)生體會(huì)“觀察—猜想—檢驗(yàn)—得出結(jié)論”的科學(xué)研究方法,從而獲得成功的體驗(yàn)．

活動(dòng)4.以“地球”和“太陽(yáng)”為參考點(diǎn)時(shí),觀察水星和金星的運(yùn)動(dòng)軌跡,辯證地看待“日心說(shuō)”與“地心說(shuō)”,體會(huì)科學(xué)的發(fā)展對(duì)人們正確認(rèn)識(shí)世界的貢獻(xiàn)．

1.4 核心問(wèn)題的確定

物理核心問(wèn)題是課堂教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的重要途徑.它能引發(fā)學(xué)生積極思考、討論、理解物理知識(shí),從而開(kāi)展深度學(xué)習(xí)．核心問(wèn)題源自教師對(duì)教材和學(xué)生的了解,核心問(wèn)題的確定要凸顯教學(xué)重難點(diǎn),能統(tǒng)率教材整體知識(shí)結(jié)構(gòu),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的形成．

“天體運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的知識(shí)容量較大,包含的科學(xué)史料卻十分豐富,時(shí)間長(zhǎng)度跨躍2000多年,其研究物理問(wèn)題的方法是本節(jié)的學(xué)習(xí)核心．因此,在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為:教學(xué)應(yīng)立足于將物理學(xué)史融入到物理教學(xué)中,注重利用物理史學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷能力,體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新奇和艱辛,領(lǐng)悟科學(xué)家研究物理問(wèn)題的思想和方法,感悟科學(xué)家求真、求實(shí)的科學(xué)思想方法和科學(xué)精神,提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)．

因此,我們確定了本節(jié)的教學(xué)核心問(wèn)題:“利用‘虛擬天文館Stellarium，軟件觀察星空,了解‘兩種世界體系’,回到第谷和開(kāi)普勒時(shí)代研究天體的運(yùn)動(dòng),掌握物理問(wèn)題的研究方法”．

2 優(yōu)化“線上教學(xué)”,以教師的“深度教學(xué)”促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)

優(yōu)化物理“線上課堂”教學(xué),教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)任務(wù)單,搭建深度學(xué)習(xí)所需要的學(xué)習(xí)支架．讓學(xué)生帶著問(wèn)題走進(jìn)課堂,以問(wèn)題的解決過(guò)程培育學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng),以教師的“深度教學(xué)”促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)．

2.1 利用“核心問(wèn)題”的導(dǎo)入,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在“線上課堂”中,由于師生和生生之間存在“空間距離”,為了最大限度地克服線上“隔空”教學(xué)存在的不足．“線上課堂”的引入就更為突出,因此,我們一般均采用實(shí)驗(yàn)視頻或圖片,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣．

因此,本節(jié)課我們利用多媒體演示:天體運(yùn)動(dòng)的圖片瀏覽．在浩瀚的宇宙中有無(wú)數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體,如月亮、地球、太陽(yáng)、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無(wú)限的宇宙始終是我們渴望了解、不斷探索的領(lǐng)域．人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的,歷史上有過(guò)不同的看法,科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了不懈的探索,提出本節(jié)課的“核心問(wèn)題．”

2.2 設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)單,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力

在這次四川省“停課不停教、停課不停學(xué)”的物理教學(xué)資源錄制過(guò)程中,為了適應(yīng)不同地域?qū)W生的學(xué)習(xí)個(gè)性特征．我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制作微課,推送微課視頻中設(shè)置不同問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí),課后進(jìn)行反饋．通過(guò)微課制作,把教學(xué)難點(diǎn)細(xì)化,能照顧更多的學(xué)生．同時(shí)還可以通過(guò)回放進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí),達(dá)到比線下更好的效果(如表1)．

表1 “天體運(yùn)動(dòng)”學(xué)習(xí)任務(wù)單

2.3 強(qiáng)化物理學(xué)史的教學(xué),促進(jìn)學(xué)生“物理觀念”的形成

物理學(xué)史反映了人類(lèi)對(duì)各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過(guò)程,反映了物理規(guī)律、物理概念及研究方法的發(fā)展歷程,揭示了物理規(guī)律發(fā)展的原因,展示了重要的物理思想和物理方法,對(duì)人們的物理觀念的形成提供了巨大的幫助．

本節(jié)課從中國(guó)的“蓋天說(shuō)”和“渾天說(shuō)”介紹人們對(duì)“宇宙”的認(rèn)識(shí),到公元2世紀(jì)古希臘的托勒密提出的“地心說(shuō)”,再到哥白尼的“日心說(shuō)”;再到1609年開(kāi)普勒揭示了地球和行星都在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),發(fā)展了哥白尼的日心說(shuō);同年,伽利略則率先用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空,用大量觀測(cè)事實(shí)證實(shí)了日心說(shuō)的正確性;1687年牛頓提出了萬(wàn)有引力定律,深刻揭示了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)原因,使日心說(shuō)有了牢固的力學(xué)基礎(chǔ)．1917年愛(ài)因斯坦運(yùn)用他剛創(chuàng)立的廣義相對(duì)論建立了一個(gè)“靜態(tài)、有限、無(wú)界”的宇宙模型,奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ),從而形成較為完整的宇宙觀．

2.4 搭建深度學(xué)習(xí)平臺(tái),引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理模型的自主構(gòu)建,提升學(xué)生思維品質(zhì)

物理教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)應(yīng)與學(xué)生生活和社會(huì)實(shí)踐緊密聯(lián)系,通過(guò)變“靜態(tài)”為“動(dòng)態(tài)”將課程目標(biāo)由“關(guān)注知識(shí)結(jié)果”轉(zhuǎn)向了“重視學(xué)生活動(dòng)”;將課程設(shè)計(jì)由“給出知識(shí)”轉(zhuǎn)向“引導(dǎo)活動(dòng)”;讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問(wèn)題抽象成物理模型——解釋?xiě)?yīng)用的過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的深度學(xué)習(xí),從而實(shí)現(xiàn)深度教學(xué)所追求的知識(shí)內(nèi)在價(jià)值．

在“天體運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí),我們利用了Stellarium(虛擬天文館),改變教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式,變“靜態(tài)”為“動(dòng)態(tài)”,讓學(xué)生們親歷通過(guò)對(duì)“天體運(yùn)動(dòng)”的“虛擬觀測(cè)”過(guò)程,通過(guò)托勒密、哥白尼的“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”介紹,體驗(yàn)第谷和開(kāi)普勒的探索過(guò)程,并得出開(kāi)普勒三定律,體會(huì)對(duì)物理規(guī)律探索的不易(如圖2)．進(jìn)而通過(guò)介紹托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開(kāi)普勒等幾位科學(xué)家對(duì)

圖2

行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí),建立自己的“行星運(yùn)動(dòng)模型”,在加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律理解的同時(shí),讓學(xué)生們了解人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性,正解理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的,真理是來(lái)之不易的,感悟科學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步不竭的動(dòng)力(如圖3)．

圖3

2.5 強(qiáng)化“線上課堂”教學(xué)反思,提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)

物理課堂教學(xué)的目的就是使學(xué)生學(xué)會(huì)思考,生成智慧．教師要盡量留給學(xué)生充足的思考時(shí)間,讓學(xué)生進(jìn)行“思”和“悟”,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,促使學(xué)生的深度學(xué)習(xí)進(jìn)入到深度思考層次,從而創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,達(dá)到優(yōu)化物理教學(xué)的育人目標(biāo)．

在“反思提升”環(huán)節(jié),我們不僅要讓學(xué)生自主總結(jié)本節(jié)課所學(xué)的知識(shí),還要讓他們總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)方法:根據(jù)物理現(xiàn)象——建立物理模型(讓模型對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋)——解釋和預(yù)言(運(yùn)用數(shù)學(xué)手段和物理方法根據(jù)模型對(duì)新現(xiàn)象進(jìn)行解釋和預(yù)言)——對(duì)模型修正……．讓人們的認(rèn)識(shí)從“感性”走向“理性”,從“迷性”走向“科學(xué)”．

3 強(qiáng)化“線上指導(dǎo)”,以教師的教學(xué)方式變革促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)

中國(guó)有句古話:“凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢”．因此,“線上課堂”應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生提供一些與學(xué)習(xí)內(nèi)容相匹配的自主學(xué)習(xí)方法,幫助他們適應(yīng)居家學(xué)習(xí)．大多數(shù)“線上課堂”教學(xué)軟件,都有打卡功能,能夠設(shè)置打卡提醒．因此,課前、課中要求學(xué)生回復(fù)某一字符代替打卡(字符每天不同),以增加學(xué)生的參與率．同時(shí),教師和學(xué)生通過(guò)連麥,了解課堂知識(shí)的落實(shí)情況,及時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂參與熱情,提升學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)注力．

筆者在錄制“天體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)備課活動(dòng)中,在提出問(wèn)題的教學(xué)環(huán)節(jié),由于時(shí)空的限制,筆者利用,利用了Stellarium(虛擬天文館),加深學(xué)生們的感性認(rèn)識(shí),從而引發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的深度思考,從而引導(dǎo)學(xué)生自主探究．在問(wèn)題解決的環(huán)節(jié)過(guò)中,通過(guò)兩個(gè)學(xué)生學(xué)生活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型,借助數(shù)學(xué)手段解決物理問(wèn)題．在運(yùn)用反饋環(huán)節(jié)設(shè)置了兩個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行正確評(píng)價(jià)(如表2),培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)放性思維．

表2 開(kāi)放性問(wèn)題

4 關(guān)注“線上反饋”,以“教師—家長(zhǎng)—學(xué)生”共同體的構(gòu)建促進(jìn)師生關(guān)系融合

學(xué)生從課堂集體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫蛹覇为?dú)學(xué)習(xí),沒(méi)了集體學(xué)習(xí)的氛圍,環(huán)境和心理發(fā)生了變化,教師應(yīng)即時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)方法和心理輔導(dǎo),讓學(xué)生明白在線學(xué)習(xí)并不是僅僅聽(tīng)教師講課,還需像課堂學(xué)習(xí)一樣提問(wèn)、思考、互動(dòng)協(xié)作等．同時(shí)教師要把在線教學(xué)的必要性和重要性充分地傳遞給家長(zhǎng)．建立“教師—家長(zhǎng)—學(xué)生”共同體及時(shí)與家長(zhǎng)溝通,明確各自職責(zé),并幫助家長(zhǎng)了解學(xué)生日常的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)風(fēng)格,為家長(zhǎng)的有效監(jiān)督打下基礎(chǔ)．

利用直播平臺(tái)自動(dòng)批閱方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自我評(píng)價(jià),也可由學(xué)生自主評(píng)批或統(tǒng)一講解．了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,使教師能夠有針對(duì)性進(jìn)行在線講授、答疑．發(fā)揮學(xué)生集體教育功能,促進(jìn)學(xué)生互助互學(xué)并提高學(xué)習(xí)積極性．