基于核心素养的高中物理翻转课堂教学案例研究*——以“库仑定律”教学为例

(1. 江苏省泰兴市教师发展中心，江苏 泰兴 225400；2. 江苏省泰兴市第二高级中学，江苏 泰兴 225400 )

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基于核心素养的高中物理翻转课堂教学案例研究*
——以“库仑定律”教学为例

顾建新1陆振华2

(1. 江苏省泰兴市教师发展中心，江苏 泰兴 225400；2. 江苏省泰兴市第二高级中学，江苏 泰兴 225400 )

笔者以“库仑定律”教学为例，从物理核心素养的内涵以及翻转课堂的价值出发，提出以翻转课堂为载体，从利于学生终身发展的角度实施教学，着力提升学生物理核心素养。

物理教学；核心素养；翻转课堂；案例研究

1 核心素养概述

在普通高中课程标准修订过程中，提出了核心素养的概念。物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成，是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的重要构成，是关于学生知识、技能、过程、方法、情感、态度、价值观等多方面要求的总体要求，是对新课程三维目标的总结、提炼与升华[1]。

核心素养是学生成长过程中最基础的、最有生长性的关键素养，其他素养都建立在其上，或者说是从其中生长、延伸、拓展出来的。核心素养就像房屋的地基，它的牢固程度决定了房屋的高度[2]。物理核心素养的形成，需要通过教育教学的具体实施才能找到落脚点。

2 翻转课堂简介

传统的教学模式是典型的“先教后学，以教导学”，学生在课堂上按照教师的节奏被动地学习知识，课后完成老师布置的作业，内化知识。而翻转课堂教学模式与传统的教学模式不同，是“先学后教，以学定教”，学生在课前自主完成基础知识的学习，把学习中的疑惑、想法带到课堂上来，作为课堂教学的素材，课堂变成了师生、生生之间互动的平台，包括交流展示、拓展运用等思维碰撞过程，从而内化知识、提升能力、发展品质，达到更好的教学效果。

翻转课堂颠覆了传统教学模式，从结构上将课上学习知识，课后内化知识，转变成课前学习知识，课上内化知识。从效果上可以最大限度地激发学生学习的兴趣，提升思维的品质，发展自主学习、合作探究、创新实践的能力，实现全面发展。

翻转课堂始终以学习者为中心，把发展人作为第一目标。通过翻转课堂教学模式，可以真正转变长期以来被应试教育桎梏的被动的、同质化的学习方式和思维模式，改变缺乏创意的教育，发展人的基本品质和关键能力，更为有效地增强学生思维能力，对促进学生核心素养的养成具有重要意义。

3 翻转课堂与核心素养有效结合的教学研究

笔者以“库仑定律”的教学为例，谈谈如何以翻转课堂为载体，有效提升学生物理核心素养。

本节课借助多媒体技术，采用图1所示的翻转课堂设计模型[3]，学生通过课前自主学习、课上交流内化的过程，不仅掌握了库仑定律的基本内容，而且还提升了学生科学探究的基本技能和严谨认真、实事求是的探索精神，培养了学生的创新精神，提升了学生的物理核心素养，一举两得。

图1

3.1 注重物理核心概念的生成、理解、提炼和升华,培养“物理观念”

很多学生抱怨物理难学，其根本原因是没有吃透物理概念。培养学生“物理观念”的最佳方式是注重核心概念的生成过程，物理概念的教学需要以感知、表象为基础，经历分析、综合，再到抽象、概括，形成物理模型，并应用于分析问题的实践，是一个学习不断内化的过程[4]。学生在领会物理概念来龙去脉的基础上，通过类比分析、思维碰撞等方法，就可以进一步加深对概念的内涵和外延的理解。

例如，对本节的一个核心概念“点电荷”的教学，笔者依据学习进阶理论，分层实施教学，逐步深入，加深学生对概念的理解。首先，在课前自主学习阶段学生通过阅读教材相关内容，观看微视频，完成配套练习，初步对点电荷的概念形成感性的认识。课上针对学生对于“体积大的带电体也可以看成点电荷”的质疑，进行深入讨论和交流，并在“质点”概念的启发之下，认识到物理概念间的联系，让学生在对比分析中加深对物理概念的掌握，进一步理解带电体能否看成点电荷与带电体自身的大小、带电的多少没有必然联系，能否看成点电荷只是一个“相对”的概念，进而认识建立理想化模型的重要意义。

基于对物理核心概念和规律理解的教学，采用渐进、螺旋式上升的教学策略，运用类比分析、质疑寻根的方法，逐步深入对核心概念的理解，符合学生对客观事物认识的基本规律，有利于学生对核心概念的本质和内涵的理解，培养其抽象概括、类比迁移、质疑探究的能力，促进其“物理观念”的形成。

3.2 注重推理能力、分析综合能力的培养，发展“科学思维”

古希腊哲人普鲁塔克曾经说过：“学生的头脑不是一个要被填满的容器，而是一支需要被点燃的火把。”教师在教学过程中，要适当地引导和启发，做“点燃火把的火种”，适时“制造”矛盾，让学生在矛盾冲突中激荡观念，碰撞出思维的火花，完成推理能力、分析综合能力的培养，让学生学会学习，从而发展“科学思维”能力，培养学生终身学习的能力。

例如，对“影响点电荷之间相互作用的因素”的猜想，学生在此之前，还没有认识库仑力，就让他们去猜想库仑力的决定因素以及定性关系，会让学生无从下手，就需要教师引导和启发。因此，笔者从电子绕核运动模型开始，引导学生回忆出类似的天体运动模型，通过它们运动形式的相似，猜想受力情况的相似，进而猜想其决定因素、定性关系的相似(如图2)。通过两个模型和规律的类比，让学生的思考有了方向和着落点，对规律的猜想顺理成章，不会显得过于突兀。

图2

再比如，在探讨“当两带电体间的距离趋近于零时，静电力为什么不是趋向无穷大”的问题时，学生在明白了相距较远的带电小球可视为电量集中于球心的点电荷，并求出静电力之后，呈现相距较近的带等量同种电荷的带电小球，让学生求解库仑力，绝大多数学生因为之前的学习经验，依然会套用库仑定律的公式直接求解。笔者果断否定其结果，学生很感疑惑，这就产生了矛盾冲突，激发了思维的碰撞，进而引导学生比较两个问题的异同，学生通过观察比较、分析推理等过程，会很自然地发现第二种情况中两带电小球间距较近，他们已不能看作是电量集中于球心的点电荷，需重新考虑电荷的分布情况，此时，要得到正确的答案便是水到渠成的事了，进而处理相距较近的带等量异种电荷的带电小球的问题就没有什么障碍了。

在“核心素养”理论的统领下，教师在教学中有目的地引导学生自主学习、制造学生思维的矛盾冲突，激发学生求知的欲望，鼓励学生合作探究，培养学生质疑创新的精神、分析推理的能力，以发展其“科学思维”能力。

3.3 重视物理实验，突出问题、证据、理解、交流与合作等要素，提升“科学探究”能力

实验是物理教学的基本内容、方法和手段，更是物理教学的基础。实验教学可以激发学生学习的兴趣，培养学生观察分析、动手实践的能力、团结协作的精神以及创造性思维能力。

比如，对“库仑定律”规律的教学，此前已经有对“影响点电荷之间相互作用的因素”猜想的合理引导，学生已经能够感觉到库仑力应该与万有引力相似，在此基础上，学生很容易就会想到用控制变量法进行探究，让学生亲自设计实验方案(实验步骤、表格、数据分析等)，再利用“物理仿真实验室”软件，进行探究，进而检验猜想。课上，让学生分组交流自己的设计，并提出各小组的最佳方案，然后，各小组进行交流展示，接受其他小组的质疑和提问，进一步完善实验方案，由各小组独立完成实验验证。

学生在亲身经历推理、猜想、探究、验证的过程中，逐步加深了对库仑定律基本内容及其内涵的理解，同时也学会了基本的实验方法，有效地培养了学生观察分析、实践动手和交流合作的能力，全方位地提高学生的“科学探究”能力[5]。

3.4 关注和挖掘物理史料，培养“科学态度与责任”

杨振宁教授曾将他取得成功的奥秘归结为:“要站在问题开始的地方，要面对原始的问题，而不要淹没在文献的海洋里”，这对我们的物理教学有深刻的启示，物理教学同样不能淹没在教材、教辅和题目的海洋里，应深入挖掘物理学曲折的发展史中涌现出来的科学思想、科学精神。写在教科书上的科学结论固然重要，但它背后的孕育发展、由潜到显的转化历程则更富启迪作用[6]。

例如，关于“追寻库仑定律的发现历程”，课前先布置学生以小组合作的方式，收集并整理相关资料。学生课前做了大量的工作，并以各种方式予以呈现。有的用文字叙述，有的列图表，有的画树状图，还有的上网搜索影像资料等，学生以自己独特的方式展现了库仑定律的发现历程，在课上各小组展示自己的成果，交流讨论。通过这种方式，让学生明白：物理学的发展并非一朝一夕的事，需要一代又一代物理人不断为之努力奋斗，科学上也没有平坦的大道，要在探索世界奥秘中有所收获，必须表现出超乎寻常的恒心和毅力，并具备严谨认真的科学态度。

科学家不断寻求真理的历程，会激励、影响学生的人生。在教学中可以借助物理史料，为学生创设情境，把学生自然地带到历史上探究的事件中去，借鉴历史的发现过程，让学生在潜移默化之中受到“润物细无声”的教育效果，培养学生的“科学态度与责任”。

4 结语

教育的根本目的是育人，通过一系列的教育教学活动，使学生具备基本的思维品质和关键能力，从自然人向社会人转变。翻转课堂能够为学生核心素养的养成提供强大的助推作用。将翻转课堂与发展学生的学科关键能力有效结合，可真正地帮助学生发展核心素养，助力学生身心和学业健康成长。然而，在教育功利化犹盛的背景下，教育的伦理本性回归与匡正是一项艰巨且紧迫的工程，学生核心素养的养成不是一蹴而就的，仍然需要我们教育工作者在教育实践中不断摸索前行[7]。

[1] 郭玉英.用核心素养引领中学物理教学[R].北师大版初中物理教材交流研讨会讲座，2016.

[2] 余文森.核心素养的内涵与意蕴[J].今日教育，2016，(2).

[3] 马莉莉.“微课程教学法”地理翻转课堂的设计、过程与反思[J].中国信息技术教育，2016，(12).

[4] 刘玉侠.浅谈中学物理核心概念教学发展学生的核心素养[J].环渤海经济瞭望，2016，(10).

[5] 顾建新.高中物理理论教学与实验教学的互动与能动[J].中学物理，2012，(3).

[6] 林钦.关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J].课程·教材·教法，2015，(12).

[7] 林崇德,姜宇,辛涛,刘霞.基于核心素养的教育改革实践途径与策略[J].中国教育学刊，2016，(6).

* 本文系江苏省中小学教学研究第十一期(2015年度)重点课题《“翻转课堂”模式下高中物理问题情境创设研究》(课题编号：2015JK11 Z075)的成果。

名师简介：顾建新(1966— )，男，江苏泰兴人。正高级教师，全国优秀高中物理教研员，江苏省教科研先进个人、“333工程”培养对象，泰州市学科带头人、中青年突出贡献专家。