彰顯核心素養理念 提升高端備課質量

摘 要：本文基于實踐運用立場，提出高端備課轉型，即轉變為研究形式的課堂教學備課，希冀拓展高端備課觸角，促進課堂教學備課水平的提高。特別是，基于核心素養理念取向，提出突出師生能動性、瞻前顧后系列化、基于大單元設計的教學策略，以此來促進高端備課落地、發展和推廣。

關鍵詞：核心素養；高端備課；轉型升級；實踐立場；萬有引力

如何促進教研與教學之間相輔相成關系的形成，是一個值得深入研究的課題。本文從備課環節出發，探討如何建構教研與教學之間的橋梁。邢紅軍教授研究團隊所開創的高端備課課題，是一種備課形式的教學研究，旨在通過搭建教學理論與實踐相結合的平臺，為高校教育專家和中學教師（U-S）的合作提供有效途徑。［1］然而，從現有文獻的調查數據來看，與高端備課相關的研究主要集中在高校，相關研究尚未在中學教學中得到廣泛應用。本文旨在探討邢教授研究團隊的高端備課成果，從一線教學實踐中延伸高端備課的應用，致力于高端備課的轉型升級，期待能夠打通教研與教學之間最后的壁壘。

1 高端備課概述

1.1 高端備課的含義

高端備課是指以物理課程與教學理論為指導，通過備課的形式，研究既符合物理學內在邏輯，又符合物理教學規律，同時符合學生學習規律并能接受課堂教學實踐檢驗的教學設計。這種備課形式體現了“從物理知識傳授到物理方法教育，再到物理思想形成”的核心理念。［2］

1.2 高端備課的特點

邢紅軍教授研究團隊于2013年開啟了高端備課的研究。本文分析了該團隊的高端備課研究論文，［3，4］發現高端備課的三個特點：①指出教材編寫的不足；②彌補缺憾的教學設計；③提出高瞻遠矚的教學啟示。

1.3 高端備課的局限

高端備課以物理課程與教學理論為指導，因其大部分研究者都在高校，所以研究內容更多注重理論指導，尚缺乏教學實踐的檢驗。

1.4 高端備課的展望

邢紅軍教授研究團隊主張的高端備課是備課形式的教育教學研究。本文從教學實踐角度出發，提出高端備課應轉型為研究形式的課堂教學備課這一觀點。本文立足于核心素養教學理念，著力于拓展高端備課觸角，以課堂備課為目的，以研究思維為途徑，實現高端備課轉型。［5］

2 彰顯核心素養的高端備課

2.1 核心素養概念理解

2.1.1 中國學生發展核心素養概要

核心素養是指學生應該具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生接受學校教育后最終應該達到的發展目標。［6］中國學生發展核心素養的核心在于培養“全面發展的人”，這包括文化基礎、自主發展、社會參與三個方面。那么，中學教師應該如何理解核心素養呢？我們常常聽到“把所學的知識都還給老師了”這樣的話。對這種說法應當一分為二地理解：如果學生在學習后忘記了所學的知識，同時也失去了文化基礎、自主發展和社會參與的能力，沒有繼續發展的能力和參與社會活動的能力，那么這樣的教育就是失敗的。相反，如果學生在學習后忘記了所學的知識，但仍然保持文化氣質，能夠進一步發展自己，積極參與社會活動并發揮人生價值，那么這樣的教育就是成功的，體現了教育的真諦。

2.1.2 物理學科核心素養內涵理解

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出了具有學科特性的物理核心素養，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面。學科核心素養是學生發展核心素養在特定學科的具體化，是學生學習一門學科之后所應達成的、具有學科特點的成就（包括必備品格和關鍵能力）。［7］那么，中學物理教師應如何理解物理核心素養與學生發展核心素養之間的關系呢？

物理核心素養有助于物理教學實現對學生發展核心素養的教育價值，能夠確保即使“一切物理知識都忘記后所剩下的東西”仍然具有足夠的質量和價值。正如趙凱華先生的觀點：一個人學了物理之后干什么都可以，他的物理沒有白學，對于學物理的人無所謂“改行”。此外，物理學科核心素養的四個方面是相互關聯、相互融合的，因此本文提出了如圖1所示的物理核心素養結構模型。《課程標準》下的人教版高中物理教材每一節內容都以問題開始，都將科學探究素養貫穿始終，這在一定程度上驗證了本文所提出的核心素養結構模型的合理性。

2.2 核心素養教學要求

2.2.1 指向長期教學目標落成

核心素養的形成是一個長期的發展目標，是一個潛移默化、循序漸進、由量變到質變的過程。因此，基于核心素養的物理教學應確保每堂課都能促進核心素養的積累。在高端備課中，應充分體現核心素養的理念，確保每個教學環節或片段都指向核心素養的培養目標。這樣的教學設計可以逐步促進核心素養的質變，最終達成核心素養的形成這一長期發展目標。

2.2.2 基于科學方法顯化教育

科學知識通常需要通過科學方法的實踐才能得到，從這個意義上說，科學方法比科學知識更重要。對于旨在培養核心素養的高中物理課堂教學來說，在科學方法教育方面，不應僅停留在隱性滲透，而應通過顯性呈現，將實際問題情境與物理課堂教學相結合，以實現學以致用，從而培養學生的必備品格和關鍵能力。

2.2.3 建構學科體系形成觀念

學生學完物理課程后，可能會遺忘知識。所以，物理學科核心素養應該被納入思維模式中，成為具有物理學科特性的必備品格和關鍵能力。將物理知識提升為物理觀念，建構學科體系思維加工活動是不可或缺的經驗過程。例如，學完中學力學知識后，如果學生形成了如圖2所示的力學知識圖式結構，那么就更容易形成相互作用觀念和運動觀念。

2.3 核心素養教學策略

2.3.1 突出師生能動性的教學策略

教學過程的三個要素是學生、教師和教學內容。在課堂教學中，學生是主體，教師是主導，教材（教學內容）是載體。教學的目標在于培養學生的基本素養和核心素養。以學習者為中心的教學理論強調先學后教，這實際上強調了師生的能動性。學生主動自主學習更有利于核心素養的培養；教師根據學生的學習情況開展教學，更有針對性，有利于實現真正的因材施教。教材在一定程度上規定了教學內容，但教學的核心目標是培養核心素養而非僅僅完成課程任務，因此教學過程不能完全被教材束縛。

2.3.2 瞻前顧后形成系列化教學策略

教學內容的推進是一個循序漸進的過程，核心素養的培養也是一個由量變到質變的過程。在“開學第一課”中，筆者都會強調六個良好學習習慣：勤于想象、咬文嚼字、瞻前顧后、多做比較、做好實驗和用好數學。在高中物理教學中，物理教師只有對全階段教材內容有一個全面、系統、結構化的認識，才能在備課中做到瞻前顧后，確保教學內容有“序”可“循”，做到從“量”到“質”的轉變。

2.3.3 基于大單元設計的教學策略

高中物理教學內容是循序漸進的。漸進變化的內容之間具有千絲萬縷的聯系，不可分割，共同建構起結構化的知識體系。然而，教師也需要建構一些主題模塊，進行項目化學習。只有在項目化學習中，學生才能走向深度學習，也才能真正地進入探究性學習。因此，本文提出了基于核心主題的大單元教學設計策略，其結構模型如圖3所示。主題的確定應該對照《課程標準》，以確保教學目標的實現，同時還需要明確主線、界定邊界，才能一以貫之地形成項目單元。

3 案例：萬有引力定律教學的高端備課

3.1 確定主題

《課程標準》對萬有引力定律的內容要求包括：通過史實，了解萬有引力定律的發現過程，知道萬有引力定律，認識發現萬有引力定律的重要意義，認識科學定律對人類探索未知世界的作用。［8］據此，我們可以將教學內容分為兩個主題單元：一是探究萬有引力定律，二是應用萬有引力定律。本案例的核心主題是探究萬有引力定律；核心目標是通過史實介紹，將史實作為探究背景，基于動力學理論進行理論探究，并設計實驗方案進行實驗驗證。這一過程將以科學態度與責任為前提，以利學探索為活動形式，以科學思維為思考路徑，以物理觀念為探索方向，讓學生真實體驗萬有引力定律的發現過程。

3.2 學情分析

在學習本主題之前，學生已經系統地學習了動力學理論，包括牛頓運動定律及其在解決直線運動和曲線運動問題中的應用。此外，學生對理想化方法、物理模型法、科學推理法等科學方法也有了初步的認識，并開始體會到物理規律中的簡潔性和對稱性等物理思想的重要性。然而，在運用已知理論探究未知規律的科學探究活動中，學生可能缺乏經驗、能力不足或動力不足。

3.3 高端備課

3.3.1 教材編寫不足

提出問題是探究性教學的開始，需要基于一定的情境。“行星的運動”一節主要作為這一主題的“文獻”背景存在，因此不適合采用探究性教學，而應該采用閱讀性教學法和傳授式教學法。在這一節中，教材存在三個問題：首先，問題的提出略顯突然，原因是教材試圖采用探究性教學，但并未充分考慮到本節的定位；其次，史料中，包含了勻速圓周運動到橢圓運動的內容，并給出了開普勒三大定律，然后又把橢圓運動簡化為勻速圓周運動，這種敘述方式有些跳躍，需要將問題串聯起來，使邏輯更加連貫；最后，開普勒第三定律中的常數，最好使用天文觀察數據，但教材中并未提供這些數據，這可能影響學生對定律的理解和應用。

3.3.2 教學設計簡述

筆者針對教材編寫中的不足，采用“文獻閱讀＋理論探究＋實驗驗證”為線索的教學模式，就萬有引力定律的發現過程開展符合當今學生實際的探究性教學的高端備課。這一主題教學的單元設計流程分四個階段（如圖4所示）。

【第一課時（第一階段）】

師：17世紀，科學家們成功地揭示了天體運行的規律，這些規律的發現為今天的科技發展奠定了基礎。天穹中上千顆人造地球衛星正是借助這一科學理論才實現了太空遨游，并日夜不停地為我們現代化的生活服務著。這節課，主要是通過閱讀文獻史料來了解這一科學理論的形成（真正的科學研究就是從大量的文獻閱讀中發現問題并最終解決問題的）。

要求學生閱讀教材，并思考下列導讀類問題：人們對宇宙的認識經歷了幾個階段？每個階段的代表人物是誰？還有哪些科學家做出了杰出貢獻？人們最終對太陽系內行星的運動有著怎樣的認識？

根據課堂進度，教師可以適當增加一些故事性的史料，特別是要補充如表1所示的天體運動數據資料。但是，教師一定要留有足夠的時間引導學生提出問題并初步給出解決問題的方向。例如，可以引導學生思考行星運行的軌道為什么是橢圓，也就是行星為什么會做曲線運動。此時，學生可能會提出其他相關問題。例如，物體在什么情況下會做曲線運動？橢圓運動是學生所不熟悉的，為了解決學生提出來的問題，教師可以通過以上問題的引導，讓學生真正理解將橢圓運動簡化為圓周運動的必要性，進而使其在更深層次上體會到建構物理模型的科學價值。

【第二課時（第二階段）】

師：第一課時我們了解了太陽系內行星的運動，由此我們能夠進一步提出什么問題呢？又該如何解決提出的問題？

【第三課時（第三階段）】

師：從太陽與行星之間的引力推導結果來看，引力的大小跟彼此的質量和距離有關，由此我們可能想到什么？做出如此大膽的猜想，我們需要進行有力的論證，為此，我們可能會想到什么呢？引出月地檢驗，盡可能由學生來闡述論證過程。

師：盡管月地檢驗有力地論證了地面上的力（地球對物體的引力）與天上的力（地球對月球的引力）本質上是同種性質的力——物體之間的萬有引力。但是這種論證還是半定量的，原因是牛頓沒有給出引力常量的具體數值。

學生閱讀教材了解引力常量的測量，教師亦有必要補充講解卡文迪什測量引力常量的實驗方案。

【第四課時（第四階段）】

為了幫助學生解決在推導太陽與行星之間引力的過程中可能遇到的難題，建構雙星模型是必要的。例如，將太陽和木星簡化為雙星模型，通過表1中的數據和第二階段的推導過程，可以計算出太陽質量與木星質量的比值，進而判斷出太陽與雙星的“中心”接近重合，其圓周運動的半徑近似為零。這種更符合動力學理論的雙星模型反過來驗證了中心天體模型的合理性。通過這種方式，問題得以解決，動力學理論的地位得到鞏固，物理知識的本質得以彰顯。

4 教學反思在開展課堂教學，尤其是探究式教學時，以科學方法為中心進行課堂教學設計是至關重要的。只有通過明確的科學方法，才能真正落實核心素養教學理念。本主題的教學設計中，所采用的科學方法及其應用如圖5所示。

在本項目主題的學習過程中，多次運用了物理模型法，并且針對同一核心問題，變換了不同的物理模型。建立物理模型法是一種忽略次要因素、突出主要因素的簡單化、理想化的科學思維方法。這種方法具有必要性、多樣性和統一性的特點，體現了辯證性和發展性的哲學思想。運用物理模型的目的在于更好地解決問題，而更換物理模型則是基于問題情境變化的需要，最終也是為了更好地解決問題。不同的物理模型最終揭示了同一問題的本質，進一步說明了物理模型思維的作用，而且特別有助于物理知識本質的透視。［9］以科學方法為核心的課堂教學設計，并非忽視物理知識的傳授，相反，它更有利于物理知識的傳授。

參考文獻

［1］邢紅軍，童大振. 聚焦課堂教學：學生發展核心素養的生命之源——以物理高端備課的研究為例［J］. 教育科學研究，2019（9）：61-66，72．

［2］陳清梅，胡揚洋，邢紅軍. 物理高端備課：構建U-S合作的橋梁——以“生活中的圓周運動”為例［J］. 教育科學研究，2013（12）：55-60．

［3］郭暢，邢紅軍. 物理高端備課的回顧與展望［J］. 中學物理，2019，37（1）：2-5.

［4］許冉冉，邢紅軍. 電動勢教學的高端備課［J］. 物理教師，2016，37（5）：6-8．

［5］董友軍，李潔珊. 平拋運動的高端備課［J］. 課程教學研究，2015（12）：43-45．

［6］余文森. 核心素養導向的課堂教學［M］. 上海：上海教育出版社，2017：12-14．

［7］［8］中華人民共和國教育部. 普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［M］. 北京：人民教育出版社，2020：4-5，15-16．

［9］江秀梅，劉大明. “多方建模”化解物理知識難點初探［J］." 教學與管理，2016（19）：78-80．

*基金項目：本文系江西省教育科學“十四五”規劃2022年度普通類一般課題“基于核心素養視角下的單元＋關鍵主題分布式教學研究——以高中物理教學為例”（課題編號：22PTYB114）的階段性研究成果。