顧健 陸建隆
摘? ? 要:聚焦深度學(xué)習(xí)的初中物理逆向教學(xué)設(shè)計,是指向高階思維能力的培養(yǎng),通過創(chuàng)設(shè)問題情境,開展科學(xué)探究活動,為培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ),是追求理解的物理教學(xué).
關(guān)鍵詞:深度學(xué)習(xí);逆向設(shè)計;磁體;磁場
1999年,哈佛大學(xué)教育學(xué)博士格蘭特·威金斯和美國馬里蘭州評估委員會主任杰伊·麥克泰格反思傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計的弊端,提出教學(xué)設(shè)計應(yīng)該追求學(xué)生理解的理念 [1](Understanding by Design,簡稱UbD),最好的設(shè)計應(yīng)該以最終學(xué)習(xí)結(jié)果為出發(fā)點,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),設(shè)計相應(yīng)的評估依據(jù)判斷學(xué)生是否達(dá)成目標(biāo),最后設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)體驗與活動,這就是逆向教學(xué)設(shè)計.逆向教學(xué)設(shè)計強調(diào)最終的學(xué)習(xí)結(jié)果,注重及時的學(xué)習(xí)評價,關(guān)注精準(zhǔn)定位的體驗活動,能夠引領(lǐng)教師進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的教學(xué)設(shè)計,促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí),提高學(xué)生的高階思維能力.
本文以蘇科版初中物理“磁體與磁場”為例,聚焦深度學(xué)習(xí)進(jìn)行初中物理逆向教學(xué)設(shè)計,以期能為一線教師有效進(jìn)行教學(xué)設(shè)計提供參考和借鑒.
一、基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材? ?確定教學(xué)目標(biāo)
《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》對本節(jié)內(nèi)容的要求為:“通過實驗,認(rèn)識磁場,知道地磁場.”可以理解為:“通過教師演示實驗或?qū)W生分組實驗,認(rèn)識磁場的產(chǎn)生、分布和描述;知道地磁場的分布及特點.”
在小學(xué)科學(xué)[2]中已經(jīng)學(xué)習(xí)磁鐵,其內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1.小學(xué)科學(xué)以學(xué)生活動的方式,圍繞磁鐵開展教學(xué),側(cè)重實物的展示和作品制作,學(xué)生經(jīng)歷簡單的科學(xué)探究過程;重點關(guān)注磁鐵的性質(zhì)、構(gòu)造、種類和生活應(yīng)用等,利用形象化的圖片獲取感性認(rèn)識,建立磁鐵的概念.
初中物理對小學(xué)科學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行有效銜接,如圖2所示,通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和歸納,重新認(rèn)識磁體的內(nèi)容體系,包括磁體的性質(zhì)、構(gòu)造、非磁體向磁體的轉(zhuǎn)化、相互作用規(guī)律種類和生活中的應(yīng)用等.教材增加了磁化的概念,也為用鐵屑探究磁體周圍的磁場進(jìn)行鋪墊.通過用小磁針和鐵屑探究磁體周圍磁場的分布,從小磁針到鐵屑的過渡,體現(xiàn)了對實驗方案的精準(zhǔn)評估,實驗過程的優(yōu)化完善,需要教師激發(fā)學(xué)生的深度思考.通過實驗現(xiàn)象的綜合分析,利用理想化模型法認(rèn)識用磁感線描述磁場.學(xué)生首次接觸磁體內(nèi)容,借助“認(rèn)識磁體”有效銜接,激活學(xué)生的求知欲,積極參與探究活動,深化對磁場和磁感線的認(rèn)識.
通過實踐體驗和探究活動需要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)有:
(1)通過實驗觀察和歸納,認(rèn)識磁體的性質(zhì)、特點等,養(yǎng)成善于觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣;
(2)通過實驗探究條形磁體周圍的磁場的分布,經(jīng)歷實驗優(yōu)化的過程,培養(yǎng)精益求精的科學(xué)精神;
(3)通過體驗和總結(jié),知道使用磁感線描述磁場,初步具備理想化模型的思想;
(4)通過閱讀理解和信息獲取,認(rèn)識地磁場的分布,培養(yǎng)遷移應(yīng)用的能力.
二、立足問題解決? ?評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果
聚焦深度學(xué)習(xí)的初中物理逆向教學(xué)設(shè)計,是指向高階思維能力的培養(yǎng),通過創(chuàng)設(shè)問題情境,開展科學(xué)探究活動,為培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ),是追求理解的物理教學(xué).學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程達(dá)成相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo),而評估是否完成預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果顯得尤為重要.結(jié)合課堂教學(xué)實際,設(shè)計合適的評估項目,及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.
針對教學(xué)目標(biāo)的分析,我們將本節(jié)課的評估項目具體化,主要包括:(1)使用不同方法辨別區(qū)分磁體;(2)能夠根據(jù)磁場的分布判斷常見的磁體類型;(3)通過磁感線知道磁場的方向和強弱等.具體評估項目設(shè)計如表1所示.
三、追求學(xué)生理解? ?設(shè)計學(xué)習(xí)體驗與教學(xué)
為了實現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo),促進(jìn)學(xué)生理解磁場,需要設(shè)計合理的體驗活動.教學(xué)過程既要落實物理課程標(biāo)準(zhǔn)的理念,還要在深度剖析教材的基礎(chǔ)上對學(xué)生的已有經(jīng)驗進(jìn)行有效統(tǒng)整,創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生的物理情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,利用問題驅(qū)動學(xué)生完成任務(wù),提升課堂教學(xué)效果.
(一)有效創(chuàng)設(shè)實驗情境,深化對磁體的認(rèn)識
利用學(xué)生的生活經(jīng)驗,采用“轉(zhuǎn)盤抽獎”創(chuàng)設(shè)情境[3],學(xué)生看著熟悉,卻隱藏玄機.
情境1:將轉(zhuǎn)盤上放一刮掉顏色的小磁針,使得中獎區(qū)域位于南北方向,手撥指針抽獎,提問學(xué)生其中的奧秘是什么.學(xué)生回答:小磁針靜止時總是指南北方向.
情境2:請學(xué)生再次抽獎,發(fā)現(xiàn)此時始終都不能中獎(教師將一小型強磁體放在轉(zhuǎn)盤下方隱蔽處),提問學(xué)生這又是為什么.兩個情境呈現(xiàn)強烈的對比,與小學(xué)科學(xué)磁鐵的知識有效銜接,并更進(jìn)一步激起學(xué)生的思維碰撞.
“認(rèn)識磁體”的教學(xué)環(huán)節(jié)如圖3,通過五個實驗情境由表及里、由形象至抽象逐步遞進(jìn)探索磁場的產(chǎn)生.活動1~3是對小學(xué)科學(xué)知識磁鐵的回憶和豐富,架構(gòu)完整的知識體系.通過
實驗現(xiàn)象觀察,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題,認(rèn)識磁化解釋現(xiàn)象.在教材中如圖4的基礎(chǔ)上,將磁體用鐵架臺固定,吸起回形針,感受到磁體周圍應(yīng)該存在磁場,但它是看不見、摸不著的.隨后進(jìn)行一組對比實驗:用塑料板穿入回形針與磁體之間,回形針不會掉下來;用鐵片穿入兩者之間,發(fā)現(xiàn)回形針掉下來,鐵片將這種特殊的物質(zhì)隔斷了,初步認(rèn)識到磁場真的是存在的.
評估項目1:現(xiàn)有兩根用白紙包裹的外形相同的金屬棒,分別為磁體和銅棒.請設(shè)計實驗加以區(qū)分.若不增加實驗器材如何區(qū)分?
設(shè)計意圖:利用轉(zhuǎn)盤抽獎激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,同時進(jìn)行情感態(tài)度價值觀的教育,引導(dǎo)學(xué)生不可參與非法的抽獎活動.采用常見的實驗器材,層層遞進(jìn)的活動將原本瑣碎的磁體的相關(guān)知識條理化、體系化,幫助學(xué)生梳理磁體的知識框架.評估項目以開放性的問題,提升學(xué)生的發(fā)散性思維水平.通過改變問題的條件,訓(xùn)練學(xué)生的高階思維,提升學(xué)生的創(chuàng)新能力.
(二)問題驅(qū)動探究活動,深度探究磁場分布
本環(huán)節(jié)是教學(xué)過程中的難點,從探究實驗過程中掌握物理知識,學(xué)會科學(xué)方法,提高科學(xué)思維水平,初步形成物理觀念.該實驗探究需要解決以下五個問題,以此驅(qū)動學(xué)生活動的開展,實現(xiàn)深度探究磁場的分布,探尋磁場分布的特點.
問題1:小磁針可以探測磁體周圍的磁場嗎?
活動1:演示用手推小磁針,小磁針轉(zhuǎn)動;用嘴吹小磁針,小磁針轉(zhuǎn)動;用條形磁體靠近小磁針,小磁針轉(zhuǎn)動;類比生活中的形象物體說明小磁針放入磁場中會受力轉(zhuǎn)動.展示圖5,風(fēng)的吹動看不見摸不著,觀察小紅旗的飄動能夠判斷風(fēng)吹的方向.如果磁場有方向,小磁針的偏轉(zhuǎn)情況是不是也可以反映磁場的方向呢?
問題2:小磁針如何探測磁體周圍的磁場呢?
活動2:將小磁針放入磁體周圍某個位置,指針偏轉(zhuǎn)后停止,觀察指針指向后,提問學(xué)生:你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎?學(xué)生表示需要多次實驗尋找普遍規(guī)律,所以在該位置放入不同規(guī)格的小磁針.學(xué)生發(fā)現(xiàn)小磁針最終靜止時的指向都是一樣的,具有特殊的意義,進(jìn)而定義磁場的方向.
問題3:小磁針取走后磁體周圍的磁場還存在嗎?
活動3:由于磁場是看不見、摸不著的特殊物質(zhì),往往使學(xué)生認(rèn)為小磁針取走后,該位置的磁場就消失了.類比學(xué)生的生活經(jīng)驗,在家客廳手機使用WiFi上網(wǎng),此時客廳上網(wǎng)的位置有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋.提問學(xué)生:如果不在客廳上網(wǎng),客廳這個位置還有網(wǎng)絡(luò)覆蓋嗎?
問題4:小磁針探究磁體周圍的磁場分布存在不足嗎?
活動4:學(xué)生用小磁針分組探究條形磁體周圍磁場的分布情況,在白紙上標(biāo)記不同位置的磁場方向.隨著小磁針擺放位置的增多,磁場的分布越來越清晰,提問學(xué)生有何特點.學(xué)生表示能夠確定部分位置的磁場方向,但由于小磁針相對較大,無法探測更多位置的磁場的分布,難以找到普遍規(guī)律.教師追問有沒有更小磁針來完成該實驗?zāi)?
問題5:如何用鐵屑探究磁體周圍磁場的分布?
活動5:該實驗的操作技能要求較高,提煉、總結(jié)主要操作步驟:放、鋪、撒、敲、擺.將條形磁體放在墊高的玻璃板下方的指定框內(nèi);在玻璃板鋪一張透明玻璃紙,玻璃紙上均勻撒鐵粉;輕輕敲擊玻璃板,觀察鐵粉的分布;將小磁針擺入磁體周圍,判斷該點的方向.
評估項目2:小明在一個圓形不透明紙盒中放了一條形磁體,盒外放了一些小磁針,小磁針靜止時的指向如圖6所示.請畫出圓形紙盒內(nèi)磁體的大致位置并標(biāo)出N極和S極.
設(shè)計意圖:由判斷物體是否能夠探測物體周圍的磁場,再到確定某個位置磁場的方向,最后探究磁體周圍磁場的分布特點,明確教學(xué)活動的主線.該實驗要求注意細(xì)節(jié)的處理,如在撒鐵粉時,不宜用調(diào)味品的瓶子,鐵粉非常細(xì)小,會同時灑出很多.可使用一次性紙杯,用針在底部扎一些小孔,撒的時候輕敲杯身,鐵粉均勻下落.借助投屏技術(shù),實時記錄學(xué)生小組合作實驗情況,收集實驗時出現(xiàn)的問題,分享實驗成果.
(三)顯化模型建構(gòu)過程,描述磁場分布特點
通過學(xué)生分組實驗,提問學(xué)生如何表示出磁場的分布,引導(dǎo)學(xué)生在玻璃紙上描繪出磁場的分布情況.由于學(xué)生實驗所用的條形磁體是同一規(guī)格的,將不同小組的玻璃紙重疊后,得到條形磁體周圍的磁場分布情況幾乎是一致的,大部分線條重合.
先后展示學(xué)生的實驗成果圖7和圖8,類比光線模型的建立,呈現(xiàn)圖9,建構(gòu)磁感線模型,歸納總結(jié)磁感線的特征.利用演示實驗觀察磁感線的立體化分布,如圖10.介紹蹄形磁體磁場的分布.
評估項目3:如圖11的小球是一個磁體,根據(jù)該磁體周圍的磁場分布,你能獲取哪些信息?
設(shè)計意圖:本環(huán)節(jié)以學(xué)生探究條形磁體周圍磁場分布的實驗為基礎(chǔ),磁感線是一個抽象的概念,類比光線模型,顯化模型建構(gòu)的過程,使得磁感線概念可視化,有助于學(xué)生理解.評估項目3是對評估項目2的深化,以開放式問題情境驅(qū)動學(xué)生獲取信息.順?biāo)浦劢榻B地球的磁場及其特征,地磁場的研究造就指南針的發(fā)明,物理學(xué)史的滲透促進(jìn)學(xué)生正確價值觀的養(yǎng)成.
初中物理逆向教學(xué)設(shè)計強調(diào)以明確的預(yù)期結(jié)果為起點,評估證據(jù)推動學(xué)生體驗活動的設(shè)計,清晰的目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)任務(wù)的高效達(dá)成,促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí).以課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容為依據(jù),反思評估證據(jù),創(chuàng)建教學(xué)活動,使得教學(xué)活動的設(shè)計有理可依,具有針對性強、便于操作等特點.基于大概念指導(dǎo)下的逆向教學(xué)設(shè)計,能夠有效發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).
參考文獻(xiàn):
[1]格蘭特·威金斯,杰伊·麥克泰格.追求理解的教學(xué)設(shè)計[M].閆寒冰,等譯.上海:華東師范大學(xué)出版社,2017:13–35.
[2]郁波.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書科學(xué)三年級下冊[M].北京:教育科學(xué)出版社,2007:65–84.
[3]張月蘭.“活動、技術(shù)、實驗”融合的初中物理教學(xué)策略探析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2017(5):15–18.