翻轉(zhuǎn)課堂下基于ARCS模型的高中物理學習動機激發(fā)策略

史載天 李貴安

(陜西師范大學物理學與信息技術(shù)學院 陜西 西安 710119)

1 問題的提出

習近平總書記在黨的十九大報告中提出“培養(yǎng)擔當民族復興大任的時代新人”，在2018年全國教育大會上，習總書記再次指出，要努力構(gòu)建德智體美勞全面發(fā)展的教育體系，落實立德樹人根本任務，培養(yǎng)高素質(zhì)人才.很顯然，高素質(zhì)人才的培養(yǎng)離不開高質(zhì)量的學校教育.在2020年新修訂的《普通高中物理課程標準》中明確提出“教師應改進教學方式，培養(yǎng)學生學習興趣、激發(fā)學生的學習動機”.

然而，激發(fā)學生學習動機在課堂實踐中真正實施起來并非易事.在高中物理成為選考科目且逐漸變難的新高考改革中，學生能否有強烈的物理學習動機顯得至關(guān)重要.從學生角度講，物理與生活息息相關(guān)、緊密相連；從國家角度講，科學技術(shù)在世界潮流下迅猛發(fā)展，隨之帶來的就是人才與科技的核心競爭，國家需要提升全體國民的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)大批擔當民族復興大任的時代新人.

因此，如何在課堂中激發(fā)高中學生物理學習動機，提升學生物理學習的興趣，讓學生的學習從被動變?yōu)橹鲃樱箤W生充分發(fā)揮其創(chuàng)造力與想象力，使學生物理核心素養(yǎng)得到很大提高，進而成為全面發(fā)展的未來高素質(zhì)建設(shè)者就尤為重要.筆者將翻轉(zhuǎn)課堂理念與ARCS動機模型、課程思政元素有機融入課堂教學中，以期對激發(fā)學生學習動機、教學中實施課程思政育人等提供有益參考.

2 翻轉(zhuǎn)課堂與ARCS動機模型

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”起源于2007年美國科羅拉多州落基山的林地公園高中，最先由該校兩位化學教師為解決學生因故缺課而做出的大膽嘗試.2012年，我國以張金磊等人為代表，在Robert Talbert教授提出的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了如圖1所示翻轉(zhuǎn)課堂教學模型[1].

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖

2.2 ARCS動機模型

ARCS動機模型最早由美國加州大學心理學教授John.M.Keller在《動機與教學設(shè)計：理論視角》中提出.他認為動機是教師和學生開展學習活動的內(nèi)在動力，要讓教和學更加愉悅和高效，必須將動機貫穿整個教學過程.在課堂中要抓住學生的注意力“Attention”(簡稱“A”)；建立教學目標、教學內(nèi)容和學生之間的關(guān)聯(lián)性“Relevance”(簡稱“R”)；在學習過程中要給學生樹立自信心“Confidence”(簡稱“C”)；在經(jīng)過一階段學習或測驗后獲得滿意感“Satisfaction”(簡稱“S”)，結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 ARCS動機模型

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學中動機激發(fā)策略

3.1 課程教學設(shè)計框架

基于常見的翻轉(zhuǎn)課堂教學案例和本研究的高中 “物理學史”校本課程，筆者提出了如圖3所示的翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計框架.

圖3 “物理學史”翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計基本框架

該框架建立在陜西師范大學李貴安教授率先推行課堂創(chuàng)新并提出的PACE3創(chuàng)新課堂核心要素(圖4)的基礎(chǔ)上[2]，融合了ARCS動機模型理論和高中“物理學史”校本課程內(nèi)容.介紹科學史與相關(guān)物理科學家，不僅可以提升學生學習物理的興趣，而且是實現(xiàn)課程思政育人的有效載體，“以史明志，修身報國”，將立德樹人的教育根本落實到具體的教學當中，使學生在曉物理之理時，更明世事之德.

圖4 PACE3創(chuàng)新課堂核心要素

該教學模式依托第1，2，3共3個課堂.其中第一課堂即正常上課時間進行的教學活動，按流程包括從個人展示物理興趣內(nèi)容環(huán)節(jié)到教師點評拓展共5個具體環(huán)節(jié).第1課堂強調(diào)學生組內(nèi)合作展示和組間競爭，第2課堂強調(diào)學生的自學能力和組內(nèi)交流能力，第3課堂強調(diào)學生的學習技能、核心素養(yǎng).3個課堂互為支持，形成以第1課堂為牽引，第2，3課堂有機結(jié)合的“一體兩翼”課堂聯(lián)動結(jié)構(gòu)，將過程、能力、評價與物理學核心素養(yǎng)等創(chuàng)新課堂核心要素有機地融合在一起，使思政育人元素更好地融入課堂，大大提升了學生學習物理的動機，確保了翻轉(zhuǎn)課堂核心理念——學生全面發(fā)展的實現(xiàn).

3.2 課堂教學動機激發(fā)策略

翻轉(zhuǎn)課堂從教學模式上為激發(fā)高中生強烈的物理學習動機提供了方向.在這一方向上，將ARCS動機模型理論融入教學，使得教師在每一個教學環(huán)節(jié)中將ARCS 4個關(guān)鍵要素與環(huán)節(jié)有機整合起來，相輔相成，從具體教學實施上激發(fā)學生物理學習動機.筆者在ARCS動機模型理論基礎(chǔ)上，提出在高中“物理學史”校本課程中應用翻轉(zhuǎn)課堂教學的動機激發(fā)策略(具體策略見下文).這些策略能夠和翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計框架很好地融合，例如在課前個人展示環(huán)節(jié)，學生可以介紹物理學家們曾面臨的困難以及成功后的影響等，這一策略通過講述物理學家們在科學研究中不懼艱難險阻，在持之以恒的努力后獲得了豐碩的成果，不僅很好地激發(fā)了學生的學習興趣，而且使學生在生活與學習中可以獲得乘風破浪、勇往直前的精神，培養(yǎng)成為擔當民族復興大任的時代新人所需的品質(zhì).

3.3 動機激發(fā)策略在教學中的應用——以“探索力學發(fā)展史”一課為例

筆者選取高中“物理學史”校本課程中最為基礎(chǔ)和重要的“探索力學的發(fā)展史”一課為例，分別從“ARCS”4個要素入手，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂理念給出如下4個方面的具體動機激發(fā)策略.

3.3.1 引發(fā)“A”注意，注重延續(xù)注意

引發(fā)學生的注意是ARCS動機模型中課堂活動的開始.如表1所示為“A注意策略”維度的動機策略激發(fā)圖.

表1 “A注意策略”維度的動機激發(fā)策略

以“探索力學發(fā)展史”為例，引發(fā)第1堂課學生的注意興趣，可從中國古代的老子、墨子等學派對時空運動的理解以及2 000多年前古希臘海灘上歐幾里得的邏輯體系開始引入，如圖5所示.

圖5 《墨經(jīng)》時空觀

這一策略首先可讓學生發(fā)現(xiàn)物理學史上對力學的研究不僅僅是教科書上那些外國人做的，我國古人早在2 000多年前就已經(jīng)開始研究(A21)，突出我國科學技術(shù)的發(fā)展，讓學生感受到國人求實、創(chuàng)新的科學精神，提升了學生的愛國主義情懷，實現(xiàn)對學生的價值塑造.其次通過講述歐幾里得提出的邏輯體系，可以讓學生容易地理解定義、定理、定律以及數(shù)學上的公理它們之間的區(qū)別與聯(lián)系(A11)，如圖6所示.

圖6 歐幾里得邏輯體系

第1課堂中學生需要展示的內(nèi)容，教師要在前一節(jié)課后布置給每一個組，在第2課堂進行準備，可要求學生在制作PPT的內(nèi)容上或者展示方式方法上包含一些動機激發(fā)策略(A12～15，A31～34)；講到伽利略與亞里士多德的觀點矛盾時，可將二者矛盾引出吸引學生的注意(A21)，如圖7所示.

圖7 伽利略與亞里士多德對話的漫畫

可讓學生在展示環(huán)節(jié)通過角色扮演形式來進行辯論，變換教學方式來激發(fā)學生的注意興趣(A33)；教師補充拓展環(huán)節(jié)通過講述1665年牛頓得到平方反比定律，但是1673年惠更斯才提出離心力公式，離心力公式又是教科書上推導平方反比定律的必由之路，牛頓是如何做到的？通過呈現(xiàn)牛頓當時這一階段繞過未解決的問題找到正確的結(jié)論而引起學生的科學神秘感，激發(fā)學生的注意興趣(A22)，也可將這一問題作為第2課堂任務，下一節(jié)課由學生進行分享(A23).

3.3.2 建立“R”關(guān)聯(lián)，明確學習目標

著名英國詩人蒲伯曾經(jīng)寫道：自然及自然法則藏匿于黑暗之中，上帝說，讓牛頓誕生吧！于是一切都沐浴在光明之中.在生活中，處處留心皆學問，生活中物理無處不在.不論是生活有用的物理，還是高考對物理的考查，物理都與學生息息相關(guān).教師應注重學生的生活和社會的實際需求，明確建立物理學習與學生的目標、學習動機以及熟悉性之間的關(guān)聯(lián)，課堂的核心關(guān)聯(lián)就在于要使得學生知道物理學史的學習與其生活及社會需求的強關(guān)聯(lián)[3].如表2為“R相關(guān)性策略”維度的動機激發(fā)策略.

表2 “R相關(guān)性策略”維度的動機激發(fā)策略

在每一堂課的內(nèi)容交接上，教師應注重物理學史的連貫性、邏輯性，教師要使學生了解學習物理學史可以讓自己的整個物理知識體系更加完備，互相之間是相輔相成的(R11).在第1課堂上，教師要說明學習內(nèi)容的內(nèi)在與外在價值，例如在“探索力學發(fā)展史”一課上，可以闡述伽利略的自由落體、斜面實驗以及理想實驗的思想方法等都不僅是高考的重要考查內(nèi)容，還可增強自己的科學思維、科學探究能力等，對以后的學習、工作、科研有很大幫助(R12～13).還可通過補充牛頓因為躲避鼠疫在家靜心學習一年多而造就了“牛頓三定律”與“萬有引力定律”問世的偉大事跡，鼓勵學生不要畏懼物理學習中的困難(R14)，如圖8所示.

圖8 艾薩克·牛頓鼠疫期間研究圖

學生在第1課堂小組展示階段，展示的學習內(nèi)容要與學習目標以及第3課堂中的比賽、測驗、演示實驗的需求相關(guān)(R21)，也要與學生學習過的概念與知識高度關(guān)聯(lián)(R31～32).在這一課中，學生講到卡文迪什時，教師可拋出“卡文迪什是如何具體運用3次放大思想測出常數(shù)G的？”這一問題從而激起學生小組內(nèi)部的交流合作與組間競爭行為(R22～23)，如圖9所示，可分3小組分別討論研究變力為力矩、光學角度放大、變角位移為線位移共3次放大，并在講臺上展示討論成果.

圖9 卡文迪什扭成實驗圖

學生展示開普勒發(fā)現(xiàn)“開普勒三大定律”事例時，通過講述開普勒經(jīng)過艱苦繁雜的計算卻仍然在緯度誤差上得到與第谷觀測數(shù)據(jù)不符的結(jié)果這一困難，但最終在開普勒相信自己老師的情況下，拋棄偏心圓的假設(shè)改用橢圓曲線計算，在多次反復計算下，終于得到了正確的結(jié)果，這一事例可以使得學生認識到面對困難時，勇往直前就會離成功越來越近(R24)，增強了學生克服困難的學習動機.還可通過補充伽利略著名的“斜塔實驗”這一故事激發(fā)他們的學習動機(R33).

3.3.3 樹立“C”自信，增強自我效能感

2018年習總書記在北京大學座談會上引用蘇軾的一句話：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅忍不拔之志.自信心是一個人成功的必備品質(zhì)，在課堂中，教師不僅需要幫助學生建立對物理學習成功的自信，而且通過教學要提高學生的民族自信心.如表3所示為“C自信心策略”維度的動機激發(fā)策略.

表3 “C自信心策略”維度的動機激發(fā)策略

3.3.4 培養(yǎng)“S”滿意，獲得學習滿意感

ARCS動機模型與翻轉(zhuǎn)課堂融合可以給學生提供很多獲得自我學習滿足感的機會.如表4所示為“S滿足感策略”維度的動機激發(fā)策略，學生可利用所學知識解決生活問題以及在第3課堂的比賽和測驗中獲得成功的喜悅，因此第3課堂的難度也要由易到難(S11)，讓學生每一堂課進出教室之間都能體會到離成功又近了一步，哪怕是一小步.課堂上的教學語言要多鼓勵學生，強化他們對物理學習的興趣(S12，S21～23).在教學內(nèi)容上，以“探索力學發(fā)展史”為例，可讓學生在第2課堂中準備并展示伽利略、牛頓等人對時空、運動、天體等研究與之后課程要學習的近代物理之間的聯(lián)系以及現(xiàn)代物理前沿內(nèi)容(S13)，例如我國的北斗衛(wèi)星與量子通信等最新成果，這樣有機融入了課程思政育人元素，不僅可以強烈激發(fā)學生對以后的課程以及物理學科的學習動機，而且提升了學生的民族自豪感.

表4 “S滿足感策略”維度的動機激發(fā)策略

3.4 綜合性評價

學生物理學習動機的激發(fā)評價側(cè)重于形成性評價，即對學生在學習過程中的動態(tài)評價.在整個教學過程中，教師要求學生在3個課堂中進行查閱資料、小組討論、課堂匯報展示等學習活動.可采用基于物理學科核心素養(yǎng)的表現(xiàn)標準、項目量規(guī)、ARCS動機激發(fā)測評量表等工具，結(jié)合學生第3課堂以及月考、期中期末等成績，從學生的參與度、理解情況、學習產(chǎn)出水平、關(guān)鍵能力、面對挑戰(zhàn)時的情感表現(xiàn)等多個角度[4]，對學生學習動機進行綜合測評.

4 結(jié)束語

本文將翻轉(zhuǎn)課堂教學理念與ARCS動機模型理論相融合，搭建高中物理學習動機激發(fā)策略基本框架.在教學中以高中“物理學史”校本課程中“探索力學發(fā)展史”一課為例，從如何引起和持續(xù)注意力(Attention)、怎樣建立相關(guān)性(Relevance)、如何培養(yǎng)學生的自信心(Confidence)、怎樣得到滿意感(Satisfaction)4個方面指出如何具體激發(fā)高中生的物理學習動機，以期對未來教師激發(fā)學生學習動機、教學中有機融入課程思政育人元素進行學科課程育人等提供有益參考.