彰显核心素养理念 提升高端备课质量

摘 要：本文基于实践运用立场，提出高端备课转型，即转变为研究形式的课堂教学备课，希冀拓展高端备课触角，促进课堂教学备课水平的提高。特别是，基于核心素养理念取向，提出突出师生能动性、瞻前顾后系列化、基于大单元设计的教学策略，以此来促进高端备课落地、发展和推广。

关键词：核心素养；高端备课；转型升级；实践立场；万有引力

如何促进教研与教学之间相辅相成关系的形成，是一个值得深入研究的课题。本文从备课环节出发，探讨如何建构教研与教学之间的桥梁。邢红军教授研究团队所开创的高端备课课题，是一种备课形式的教学研究，旨在通过搭建教学理论与实践相结合的平台，为高校教育专家和中学教师（U-S）的合作提供有效途径。［1］然而，从现有文献的调查数据来看，与高端备课相关的研究主要集中在高校，相关研究尚未在中学教学中得到广泛应用。本文旨在探讨邢教授研究团队的高端备课成果，从一线教学实践中延伸高端备课的应用，致力于高端备课的转型升级，期待能够打通教研与教学之间最后的壁垒。

1 高端备课概述

1.1 高端备课的含义

高端备课是指以物理课程与教学理论为指导，通过备课的形式，研究既符合物理学内在逻辑，又符合物理教学规律，同时符合学生学习规律并能接受课堂教学实践检验的教学设计。这种备课形式体现了“从物理知识传授到物理方法教育，再到物理思想形成”的核心理念。［2］

1.2 高端备课的特点

邢红军教授研究团队于2013年开启了高端备课的研究。本文分析了该团队的高端备课研究论文，［3，4］发现高端备课的三个特点：①指出教材编写的不足；②弥补缺憾的教学设计；③提出高瞻远瞩的教学启示。

1.3 高端备课的局限

高端备课以物理课程与教学理论为指导，因其大部分研究者都在高校，所以研究内容更多注重理论指导，尚缺乏教学实践的检验。

1.4 高端备课的展望

邢红军教授研究团队主张的高端备课是备课形式的教育教学研究。本文从教学实践角度出发，提出高端备课应转型为研究形式的课堂教学备课这一观点。本文立足于核心素养教学理念，着力于拓展高端备课触角，以课堂备课为目的，以研究思维为途径，实现高端备课转型。［5］

2 彰显核心素养的高端备课

2.1 核心素养概念理解

2.1.1 中国学生发展核心素养概要

核心素养是指学生应该具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生接受学校教育后最终应该达到的发展目标。［6］中国学生发展核心素养的核心在于培养“全面发展的人”，这包括文化基础、自主发展、社会参与三个方面。那么，中学教师应该如何理解核心素养呢？我们常常听到“把所学的知识都还给老师了”这样的话。对这种说法应当一分为二地理解：如果学生在学习后忘记了所学的知识，同时也失去了文化基础、自主发展和社会参与的能力，没有继续发展的能力和参与社会活动的能力，那么这样的教育就是失败的。相反，如果学生在学习后忘记了所学的知识，但仍然保持文化气质，能够进一步发展自己，积极参与社会活动并发挥人生价值，那么这样的教育就是成功的，体现了教育的真谛。

2.1.2 物理学科核心素养内涵理解

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）提出了具有学科特性的物理核心素养，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。学科核心素养是学生发展核心素养在特定学科的具体化，是学生学习一门学科之后所应达成的、具有学科特点的成就（包括必备品格和关键能力）。［7］那么，中学物理教师应如何理解物理核心素养与学生发展核心素养之间的关系呢？

物理核心素养有助于物理教学实现对学生发展核心素养的教育价值，能够确保即使“一切物理知识都忘记后所剩下的东西”仍然具有足够的质量和价值。正如赵凯华先生的观点：一个人学了物理之后干什么都可以，他的物理没有白学，对于学物理的人无所谓“改行”。此外，物理学科核心素养的四个方面是相互关联、相互融合的，因此本文提出了如图1所示的物理核心素养结构模型。《课程标准》下的人教版高中物理教材每一节内容都以问题开始，都将科学探究素养贯穿始终，这在一定程度上验证了本文所提出的核心素养结构模型的合理性。

2.2 核心素养教学要求

2.2.1 指向长期教学目标落成

核心素养的形成是一个长期的发展目标，是一个潜移默化、循序渐进、由量变到质变的过程。因此，基于核心素养的物理教学应确保每堂课都能促进核心素养的积累。在高端备课中，应充分体现核心素养的理念，确保每个教学环节或片段都指向核心素养的培养目标。这样的教学设计可以逐步促进核心素养的质变，最终达成核心素养的形成这一长期发展目标。

2.2.2 基于科学方法显化教育

科学知识通常需要通过科学方法的实践才能得到，从这个意义上说，科学方法比科学知识更重要。对于旨在培养核心素养的高中物理课堂教学来说，在科学方法教育方面，不应仅停留在隐性渗透，而应通过显性呈现，将实际问题情境与物理课堂教学相结合，以实现学以致用，从而培养学生的必备品格和关键能力。

2.2.3 建构学科体系形成观念

学生学完物理课程后，可能会遗忘知识。所以，物理学科核心素养应该被纳入思维模式中，成为具有物理学科特性的必备品格和关键能力。将物理知识提升为物理观念，建构学科体系思维加工活动是不可或缺的经验过程。例如，学完中学力学知识后，如果学生形成了如图2所示的力学知识图式结构，那么就更容易形成相互作用观念和运动观念。

2.3 核心素养教学策略

2.3.1 突出师生能动性的教学策略

教学过程的三个要素是学生、教师和教学内容。在课堂教学中，学生是主体，教师是主导，教材（教学内容）是载体。教学的目标在于培养学生的基本素养和核心素养。以学习者为中心的教学理论强调先学后教，这实际上强调了师生的能动性。学生主动自主学习更有利于核心素养的培养；教师根据学生的学习情况开展教学，更有针对性，有利于实现真正的因材施教。教材在一定程度上规定了教学内容，但教学的核心目标是培养核心素养而非仅仅完成课程任务，因此教学过程不能完全被教材束缚。

2.3.2 瞻前顾后形成系列化教学策略

教学内容的推进是一个循序渐进的过程，核心素养的培养也是一个由量变到质变的过程。在“开学第一课”中，笔者都会强调六个良好学习习惯：勤于想象、咬文嚼字、瞻前顾后、多做比较、做好实验和用好数学。在高中物理教学中，物理教师只有对全阶段教材内容有一个全面、系统、结构化的认识，才能在备课中做到瞻前顾后，确保教学内容有“序”可“循”，做到从“量”到“质”的转变。

2.3.3 基于大单元设计的教学策略

高中物理教学内容是循序渐进的。渐进变化的内容之间具有千丝万缕的联系，不可分割，共同建构起结构化的知识体系。然而，教师也需要建构一些主题模块，进行项目化学习。只有在项目化学习中，学生才能走向深度学习，也才能真正地进入探究性学习。因此，本文提出了基于核心主题的大单元教学设计策略，其结构模型如图3所示。主题的确定应该对照《课程标准》，以确保教学目标的实现，同时还需要明确主线、界定边界，才能一以贯之地形成项目单元。

3 案例：万有引力定律教学的高端备课

3.1 确定主题

《课程标准》对万有引力定律的内容要求包括：通过史实，了解万有引力定律的发现过程，知道万有引力定律，认识发现万有引力定律的重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用。［8］据此，我们可以将教学内容分为两个主题单元：一是探究万有引力定律，二是应用万有引力定律。本案例的核心主题是探究万有引力定律；核心目标是通过史实介绍，将史实作为探究背景，基于动力学理论进行理论探究，并设计实验方案进行实验验证。这一过程将以科学态度与责任为前提，以利学探索为活动形式，以科学思维为思考路径，以物理观念为探索方向，让学生真实体验万有引力定律的发现过程。

3.2 学情分析

在学习本主题之前，学生已经系统地学习了动力学理论，包括牛顿运动定律及其在解决直线运动和曲线运动问题中的应用。此外，学生对理想化方法、物理模型法、科学推理法等科学方法也有了初步的认识，并开始体会到物理规律中的简洁性和对称性等物理思想的重要性。然而，在运用已知理论探究未知规律的科学探究活动中，学生可能缺乏经验、能力不足或动力不足。

3.3 高端备课

3.3.1 教材编写不足

提出问题是探究性教学的开始，需要基于一定的情境。“行星的运动”一节主要作为这一主题的“文献”背景存在，因此不适合采用探究性教学，而应该采用阅读性教学法和传授式教学法。在这一节中，教材存在三个问题：首先，问题的提出略显突然，原因是教材试图采用探究性教学，但并未充分考虑到本节的定位；其次，史料中，包含了匀速圆周运动到椭圆运动的内容，并给出了开普勒三大定律，然后又把椭圆运动简化为匀速圆周运动，这种叙述方式有些跳跃，需要将问题串联起来，使逻辑更加连贯；最后，开普勒第三定律中的常数，最好使用天文观察数据，但教材中并未提供这些数据，这可能影响学生对定律的理解和应用。

3.3.2 教学设计简述

笔者针对教材编写中的不足，采用“文献阅读＋理论探究＋实验验证”为线索的教学模式，就万有引力定律的发现过程开展符合当今学生实际的探究性教学的高端备课。这一主题教学的单元设计流程分四个阶段（如图4所示）。

【第一课时（第一阶段）】

师：17世纪，科学家们成功地揭示了天体运行的规律，这些规律的发现为今天的科技发展奠定了基础。天穹中上千颗人造地球卫星正是借助这一科学理论才实现了太空遨游，并日夜不停地为我们现代化的生活服务着。这节课，主要是通过阅读文献史料来了解这一科学理论的形成（真正的科学研究就是从大量的文献阅读中发现问题并最终解决问题的）。

要求学生阅读教材，并思考下列导读类问题：人们对宇宙的认识经历了几个阶段？每个阶段的代表人物是谁？还有哪些科学家做出了杰出贡献？人们最终对太阳系内行星的运动有着怎样的认识？

根据课堂进度，教师可以适当增加一些故事性的史料，特别是要补充如表1所示的天体运动数据资料。但是，教师一定要留有足够的时间引导学生提出问题并初步给出解决问题的方向。例如，可以引导学生思考行星运行的轨道为什么是椭圆，也就是行星为什么会做曲线运动。此时，学生可能会提出其他相关问题。例如，物体在什么情况下会做曲线运动？椭圆运动是学生所不熟悉的，为了解决学生提出来的问题，教师可以通过以上问题的引导，让学生真正理解将椭圆运动简化为圆周运动的必要性，进而使其在更深层次上体会到建构物理模型的科学价值。

【第二课时（第二阶段）】

师：第一课时我们了解了太阳系内行星的运动，由此我们能够进一步提出什么问题呢？又该如何解决提出的问题？

【第三课时（第三阶段）】

师：从太阳与行星之间的引力推导结果来看，引力的大小跟彼此的质量和距离有关，由此我们可能想到什么？做出如此大胆的猜想，我们需要进行有力的论证，为此，我们可能会想到什么呢？引出月地检验，尽可能由学生来阐述论证过程。

师：尽管月地检验有力地论证了地面上的力（地球对物体的引力）与天上的力（地球对月球的引力）本质上是同种性质的力——物体之间的万有引力。但是这种论证还是半定量的，原因是牛顿没有给出引力常量的具体数值。

学生阅读教材了解引力常量的测量，教师亦有必要补充讲解卡文迪什测量引力常量的实验方案。

【第四课时（第四阶段）】

为了帮助学生解决在推导太阳与行星之间引力的过程中可能遇到的难题，建构双星模型是必要的。例如，将太阳和木星简化为双星模型，通过表1中的数据和第二阶段的推导过程，可以计算出太阳质量与木星质量的比值，进而判断出太阳与双星的“中心”接近重合，其圆周运动的半径近似为零。这种更符合动力学理论的双星模型反过来验证了中心天体模型的合理性。通过这种方式，问题得以解决，动力学理论的地位得到巩固，物理知识的本质得以彰显。

4 教学反思在开展课堂教学，尤其是探究式教学时，以科学方法为中心进行课堂教学设计是至关重要的。只有通过明确的科学方法，才能真正落实核心素养教学理念。本主题的教学设计中，所采用的科学方法及其应用如图5所示。

在本项目主题的学习过程中，多次运用了物理模型法，并且针对同一核心问题，变换了不同的物理模型。建立物理模型法是一种忽略次要因素、突出主要因素的简单化、理想化的科学思维方法。这种方法具有必要性、多样性和统一性的特点，体现了辩证性和发展性的哲学思想。运用物理模型的目的在于更好地解决问题，而更换物理模型则是基于问题情境变化的需要，最终也是为了更好地解决问题。不同的物理模型最终揭示了同一问题的本质，进一步说明了物理模型思维的作用，而且特别有助于物理知识本质的透视。［9］以科学方法为核心的课堂教学设计，并非忽视物理知识的传授，相反，它更有利于物理知识的传授。

参考文献

［1］邢红军，童大振. 聚焦课堂教学：学生发展核心素养的生命之源——以物理高端备课的研究为例［J］. 教育科学研究，2019（9）：61-66，72．

［2］陈清梅，胡扬洋，邢红军. 物理高端备课：构建U-S合作的桥梁——以“生活中的圆周运动”为例［J］. 教育科学研究，2013（12）：55-60．

［3］郭畅，邢红军. 物理高端备课的回顾与展望［J］. 中学物理，2019，37（1）：2-5.

［4］许冉冉，邢红军. 电动势教学的高端备课［J］. 物理教师，2016，37（5）：6-8．

［5］董友军，李洁珊. 平抛运动的高端备课［J］. 课程教学研究，2015（12）：43-45．

［6］余文森. 核心素养导向的课堂教学［M］. 上海：上海教育出版社，2017：12-14．

［7］［8］中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［M］. 北京：人民教育出版社，2020：4-5，15-16．

［9］江秀梅，刘大明. “多方建模”化解物理知识难点初探［J］." 教学与管理，2016（19）：78-80．

*基金项目：本文系江西省教育科学“十四五”规划2022年度普通类一般课题“基于核心素养视角下的单元＋关键主题分布式教学研究——以高中物理教学为例”（课题编号：22PTYB114）的阶段性研究成果。