基于“线上课堂”背景下的物理深度教学实践探索——以高中物理必修Ⅱ的“天体运动”录播课为例

宋怀彬 周 諓

(1. 四川省教育科学研究院，四川 成都 610225； 2. 成都武侯区教育科学发展研究院，四川 成都 610041)

教师在“线上课堂”实施“深度教学”时,应认真分析学生居家学习过程,根据学习任务单——借助教师推送的学习资源——自主学习——发现并提出问题——教师“线上直播集中指导”或“线上个别化指导”——学生成果展示．可见,学生居家学习是借助学习资源进行自主学习,教师再根据学生的问题进行集体辅导或个别化指导;教师的备课重在为研制学生的学习支架,而“线上课堂”却是基于学生问题解决的辅导过程．这样通过教师的深度教学就完成了教学方式和学习方式的转变,从而使学生的自主学习能力得到进一步提升．本文以《高中物理必修2》中“天体运动”一节的录播课为例谈谈我们对“线上课堂”的物理深度教学的探索．

1 深化“线上教研”,以教师的“深度备课”促进“线上课堂”的深度教学

随着“停课不停教、停课不停学”工作的开展,根据四川省教育厅的要求,四川省教科院、四川省电教馆在四川省教育资源公共服务平台开设了“停课不停教、停课不停学”专区．专区要求“同一年级同一课表、同一学科同一教师,教师讲授时间不得超过25 min”的原则．确定科学学习时间和内容,制定好学案,提供资源．既要方便各地组织开展线上教育教学活动,又要有利于学生的居家学习.这就要求我们录制课的备课要基于学科课程标准,围绕学科基础知识,聚焦学科核心素养开展的“线上教学”托底方案,为学生进行居家学习提供学习支架．

1.1 “线上课堂”团队的组建

人们常说:“一个人可以走得很快,一群人可以走得更远”,为了提高物理“线上课堂”深度教学的质量,我们融合了四川省教科院、四川电教馆、武侯区教科院和四川大学附属中学的团队力量,组建了高一、高二物理“线上课堂”教研团队(如图1),根据“线上课堂”和学生居家学习的特点,结合新课程标准要求,从课题的选择、方案的制定、知识的传授、作业反馈、教学评价等方面进行了深度备课,以保障教学资源的丰富与完整,有利于学生的深度学习．

图1 “线上课堂”教研团队结构图

1.2 解读课标及教材,灵活调整教学目标,提高“线上课堂”的教学有效性

学生的居家学习方式虽然满足了学生学习的“自由”,但这需要学生具备较强的自我管理、自我监控、自我评价等方面的能力．由于地域的不同,学生在学习能力、态度、动机、学习习惯、个性特征等方面存在差异.这要求我们认真解读教材与课标之间的关联,根据学生居家学习的特征和实际,灵活调整教学目标．教学应选择“了解”、“认识”和“理解”水平要求的内容,提炼教学过程中的“核心问题”,通过学生回忆、识别、辨认事实,就能够把握知识内在的逻辑联系,与已有知识建立联系,进行深度学习．

“万有引力定律”在《课标(17版)》中的要求是:“能通过有关事实了解万有引力定律的发现过程”．而本节课是万有引力定律发现的前奏,为“万有引力定律”的教学提供铺垫．在本节内容的教学时,教学团队决定采用先让学生自主观察星空,初步去了解星空及行星、恒行等基本概念．设计了“观察星空”到“观测星体的运动轨迹”两个学生活动．从而知道开普勒用数学手段处理数据得出物理规律的过程,明确我们物理学的研究过程及方法．

1.3 有针对性地选择、处理教学素材,优化“线上课堂”的教学内容

根据学生居家学习的特点,在教学内容的选择时应多关注学生自学能力的培养,注重多种教学素材的挖掘,制定好学生自主学习的任务单,明确学生的学习目标,努力提升学生自我管理能力．在资源的选择上尽量兼顾教材,注重知识呈现的有效性和趣味性,选择或者改编精致的教学素材;在提供给学生学习之前,教师一定是进行先期学习,根据内容调整辅导方案,帮助学生从这些教学资源中获取更多收获．

在这次高一物理按教学进度在提供“天体运动”的资源时,由于教学课时和教学时长的限制,为了让学生在进行深度学习时,并不会耽误学生的学习进程．我们利用“虚拟天文馆Stellarium”,模拟第谷的天文观测活动,录制了4段“观察日月星辰的运动”微课,将学生要学习的知识与物理方法进行有效的串接,突出教学核心问题．

活动1.观察天空中“日用星辰”的运动,明确恒星、行星等基本概念,感知星辰的变化情景,提高学生学习的兴趣．

活动2.用“时间快进”的办法观察天空星辰的运动轨迹,重复第谷20多年的天文观察,感悟科学探究的艰辛．

活动3.让学生根据观察数据,提出自己的猜想,然后利用“虚拟天文馆”处理数据,检验学生的猜想,让学生体会“观察—猜想—检验—得出结论”的科学研究方法,从而获得成功的体验．

活动4.以“地球”和“太阳”为参考点时,观察水星和金星的运动轨迹,辩证地看待“日心说”与“地心说”,体会科学的发展对人们正确认识世界的贡献．

1.4 核心问题的确定

物理核心问题是课堂教学活动的关键,是实现有效教学的重要途径.它能引发学生积极思考、讨论、理解物理知识,从而开展深度学习．核心问题源自教师对教材和学生的了解,核心问题的确定要凸显教学重难点,能统率教材整体知识结构,促进学生学科素养的形成．

“天体运动”这一节的知识容量较大,包含的科学史料却十分丰富,时间长度跨跃2000多年,其研究物理问题的方法是本节的学习核心．因此,在教学设计时团队认为:教学应立足于将物理学史融入到物理教学中,注重利用物理史学内容创设问题情境,发展学生的独立思考和独立判断能力,体验科学发现的新奇和艰辛,领悟科学家研究物理问题的思想和方法,感悟科学家求真、求实的科学思想方法和科学精神,提升学生的学科核心素养．

因此,我们确定了本节的教学核心问题:“利用‘虚拟天文馆Stellarium，软件观察星空,了解‘两种世界体系’,回到第谷和开普勒时代研究天体的运动,掌握物理问题的研究方法”．

2 优化“线上教学”,以教师的“深度教学”促进学生的深度学习

优化物理“线上课堂”教学,教师为学生提供学习任务单,搭建深度学习所需要的学习支架．让学生带着问题走进课堂,以问题的解决过程培育学生的学科素养,以教师的“深度教学”促进学生的深度学习．

2.1 利用“核心问题”的导入,激发学生学习兴趣

在“线上课堂”中,由于师生和生生之间存在“空间距离”,为了最大限度地克服线上“隔空”教学存在的不足．“线上课堂”的引入就更为突出,因此,我们一般均采用实验视频或图片,以激发学生学习的兴趣．

因此,本节课我们利用多媒体演示:天体运动的图片浏览．在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体,如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域．人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的,历史上有过不同的看法,科学家对此进行了不懈的探索,提出本节课的“核心问题．”

2.2 设置学习任务单,引导学生自主学习,培养学生的自学能力

在这次四川省“停课不停教、停课不停学”的物理教学资源录制过程中,为了适应不同地域学生的学习个性特征．我们根据教学内容制作微课,推送微课视频中设置不同问题,让学生带着问题学习,课后进行反馈．通过微课制作,把教学难点细化,能照顾更多的学生．同时还可以通过回放进行反复学习,达到比线下更好的效果(如表1)．

表1 “天体运动”学习任务单

2.3 强化物理学史的教学,促进学生“物理观念”的形成

物理学史反映了人类对各种物理现象的认识过程,反映了物理规律、物理概念及研究方法的发展历程,揭示了物理规律发展的原因,展示了重要的物理思想和物理方法,对人们的物理观念的形成提供了巨大的帮助．

本节课从中国的“盖天说”和“浑天说”介绍人们对“宇宙”的认识,到公元2世纪古希腊的托勒密提出的“地心说”,再到哥白尼的“日心说”;再到1609年开普勒揭示了地球和行星都在绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说;同年,伽利略则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性;1687年牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础．1917年爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型,奠定了现代宇宙学的基础,从而形成较为完整的宇宙观．

2.4 搭建深度学习平台,引导学生对物理模型的自主构建,提升学生思维品质

物理教学内容的呈现应与学生生活和社会实践紧密联系,通过变“静态”为“动态”将课程目标由“关注知识结果”转向了“重视学生活动”;将课程设计由“给出知识”转向“引导活动”;让学生亲身经历将实际问题抽象成物理模型——解释应用的过程,引导学生对问题的深度学习,从而实现深度教学所追求的知识内在价值．

在“天体运动”这一节的教学设计过程时,我们利用了Stellarium(虚拟天文馆),改变教学内容的呈现方式,变“静态”为“动态”,让学生们亲历通过对“天体运动”的“虚拟观测”过程,通过托勒密、哥白尼的“地心说”和“日心说”介绍,体验第谷和开普勒的探索过程,并得出开普勒三定律,体会对物理规律探索的不易(如图2)．进而通过介绍托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对

图2

行星运动的不同认识,建立自己的“行星运动模型”,在加深对行星运动规律理解的同时,让学生们了解人类认识事物本质的曲折性,正解理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的,真理是来之不易的,感悟科学是人类进步不竭的动力(如图3)．

图3

2.5 强化“线上课堂”教学反思,提升学生的物理学科素养

物理课堂教学的目的就是使学生学会思考,生成智慧．教师要尽量留给学生充足的思考时间,让学生进行“思”和“悟”,引导学生独立思考,促使学生的深度学习进入到深度思考层次,从而创造性地解决问题,达到优化物理教学的育人目标．

在“反思提升”环节,我们不仅要让学生自主总结本节课所学的知识,还要让他们总结本节课的学习方法:根据物理现象——建立物理模型(让模型对现象进行解释)——解释和预言(运用数学手段和物理方法根据模型对新现象进行解释和预言)——对模型修正……．让人们的认识从“感性”走向“理性”,从“迷性”走向“科学”．

3 强化“线上指导”,以教师的教学方式变革促进学生的学习品质

中国有句古话:“凡事预则立,不预则废”．因此,“线上课堂”应根据不同的教学内容,为学生提供一些与学习内容相匹配的自主学习方法,帮助他们适应居家学习．大多数“线上课堂”教学软件,都有打卡功能,能够设置打卡提醒．因此,课前、课中要求学生回复某一字符代替打卡(字符每天不同),以增加学生的参与率．同时,教师和学生通过连麦,了解课堂知识的落实情况,及时调动学生的课堂参与热情,提升学生学习专注力．

笔者在录制“天体运动”一节备课活动中,在提出问题的教学环节,由于时空的限制,笔者利用,利用了Stellarium(虚拟天文馆),加深学生们的感性认识,从而引发学生对问题的深度思考,从而引导学生自主探究．在问题解决的环节过中,通过两个学生学生活动,引导学生建立物理模型,借助数学手段解决物理问题．在运用反馈环节设置了两个开放性问题,引导学生对问题进行正确评价(如表2),培养学生开放性思维．

表2 开放性问题

4 关注“线上反馈”,以“教师—家长—学生”共同体的构建促进师生关系融合

学生从课堂集体学习转变为居家单独学习,没了集体学习的氛围,环境和心理发生了变化,教师应即时进行学习方法和心理辅导,让学生明白在线学习并不是仅仅听教师讲课,还需像课堂学习一样提问、思考、互动协作等．同时教师要把在线教学的必要性和重要性充分地传递给家长．建立“教师—家长—学生”共同体及时与家长沟通,明确各自职责,并帮助家长了解学生日常的学习习惯和学习风格,为家长的有效监督打下基础．

利用直播平台自动批阅方式实现学生的自我评价,也可由学生自主评批或统一讲解．了解每个学生的学习情况,使教师能够有针对性进行在线讲授、答疑．发挥学生集体教育功能,促进学生互助互学并提高学习积极性．