以“終”為“始”：指向學科核心素養的教學設計*
——以“電場、電場強度”的概念教學為例

湯家合

(南京師范大學附屬揚子中學 江蘇 南京 210048)

新修訂的《高中物理課程標準》提出了學科核心素養的目標體系，體現了高中物理學科在全面貫徹黨的教育方針、落實立德樹人根本任務、發展素質教育中的獨特作用，是高中物理學科育人價值的集中體現，是三維目標的整合與提升，是學生通過高中物理學習之后要逐步形成的關鍵能力、必備品格與正確價值觀念．本文在分析傳統教學設計不足的基礎上，提出了以“終”為“始”的教學設計，用學科核心素養目標引領教學，從而很好地在教學中落實了學科核心素養教學目標．

1 常態教學設計的不足

常態的教學是一種“壘磚”式的設計，壘磚人按部就班地操作，通常不清楚自己工作的意義，只有到所有的材料用完，建筑物壘成之后，才能理解自己工作的目標和價值．常態的教學也大抵如此，學生因不明確學習的目標和意義，故而會學習動力不足，也極易產生厭學情緒，更不宜落實學科核心素養．“壘磚”式教學常見的有兩種.

第一種是以活動為中心的設計．這類教學是基于教師的立場，教師會按照教學的時空設計活動，會按照自己的教學習慣來安排這些活動．在這類教學中，教師會預設各種各樣的學習活動供學生參與，這些活動多以學生動手為主．這些活動往往能激發學生的興趣，但常使學生處于“動手多而動腦少”的狀態，就算學生真的有所領悟和收獲，也是伴隨有趣的體驗偶然發生．以活動為中心的教學缺乏對學生頭腦中重要概念和恰當經驗的明確關注，學生認為自己的任務只是參與，認為學習只是活動，而不是對活動意義的深刻思考．

第二種是以內容為中心的設計．這類教學是基于內容的立場，教師會受到必須要完成的教學內容的壓力，迫使學生根據教材(講稿或導學案)逐頁進行學習，盡最大努力地在規定的時間內學習更多的內容．更糟糕的是，教師有時不顧教材的優先順序、預期結果、學生興趣，或者恰當的評估方式而對教學內容進行全盤講授，這極可能導致教學會偏離目標．以內容為中心的學習，就像是漫無目的的逛街，沒有總括性的目標來引導．

總的來說，“以活動為中心”的設計整個教學過程很熱鬧，“以內容為中心”的設計只是教師講授和學生安靜地記筆記，但這兩個的設計結果卻是一樣的：沒有引導性的智力目標，或沒有清晰的優先次序來架構學習體驗．在這兩種設計中，學生都不能理解并回答如下問題：學習要點是什么?核心內容是什么?教學幫助我們理解什么，做什么?學習與什么有關?為什么我們要學習這個知識?因此，學生竭盡所能地跟隨教師的步伐參與學習，希望能發現其中的意義所在．

2 以“終”為“始”的教學設計

英國作家路易斯·卡羅爾(Lewis Carroll)在 《愛麗絲漫游仙境記》一書中，有一段對話寓意深刻．愛麗絲問：“能否請你告訴我，我應該走這里的哪條路？”貓回答：“這要看你想去哪兒？”愛麗絲說：“我去哪兒都無所謂．”貓回答：“那么，走哪條路都是一樣的．”這意味著，無論做什么事情，都要有目標，目標不明則路徑不清甚至錯誤．美國著名的管理學大師史蒂芬·柯維(Stephen Richards Covey)在《高效能人士的7個習慣》一書中指出，“一開始就在頭腦中想好結果和目標，這意味著你對自己的目的地有清晰的了解，這意味著你知道要去哪里，從而能夠更好地知道你現在的位置以及如何走才能保證你一直朝著正確的方向前進．”

這些都啟發我們，可以以“終”為“始”設計教學，“終”即終點，也就是教學要達到的目標，“始”即開始．以“終”為“始”就是教學應從想要到達的學習結果開始設計，而不是從我們擅長的活動或內容開始．以“終”為“始”的教學首先要考慮學習目標，然后確定達成目標的評價，最后規劃經驗和教學．《新課標》提出了學科核心素養學習目標，我們可以根據物理學科核心素養的要求，先確定學生的學習目標，然后按照以下4個階段設計教學：階段一，依據內容標準，確定預期結果．在這個階段，要根據《課程標準》中4個方面核心素養的要求，結合學情和資源等情況，把“內容標準”分解成和學科核心素養目標相對應的學習目標．階段二，依據預期結果，設計評價任務．學習目標確定后，需要思考如何評價和檢測這些目標是否已經實現，因此，需要設計與教學目標相匹配的問題．階段三，依據評價任務，設計學習活動．在明確了學習目標和評價任務后，我們就要考慮設計怎樣的學習活動才能使學生達成學習目標，甚至表現更好．階段四，依據預期結果，設計鞏固作業．本環節緊扣本節的學情和目標要求設計作業，以鞏固目標，提高認知水平，使學生產生新的學習動力．

3 以“終”為“始”的教學設計案例

下面就以人教版高中《物理·選修3-1》第一章第3節“電場、電場強度”一節的教學為例，對如何以“終”為“始”設計教學進行說明．

【學習主題】3.1 電場、電場強度

【內容標準】知道電場是一種物質．了解電場強度，體會用物理量之比定義新物理量的方法．

高中物理課程標準提出了物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等4個方面的要求，具體涉及到形成觀念、解釋現象、模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新、問題、證據、解釋、交流、科學本質、科學態度、社會責任等13個要素，每個要素都有5級的水平要求．教學設計之初，可以根據這13個要素的要求，對該條內容標準進行分解，設計成相應的學習目標、評價任務和活動內容，具體設計如表1所示.

【學習目標】目標設計如表1所示.

表1 電場、電場強度相關設計

續表1

【學習過程】

(1)生疑

活動1：教師用透明的細尼龍線(不易被看見)從遠處拉玩具小狗,小狗被拉動！學生驚奇地發現,老師的手和小狗之間并沒有什么東西連接，小狗卻動了起來！這時找一名學生上臺檢查，發現其間有透明細線連接．

問題1：老師是通過一根透明細線與“小狗”之間發生相互作用的,那么，物體間若不接觸能否發生相互作用呢？

活動2：把小磁針用紙包上，外形做成小鳥形狀．老師戴上手套(內裝有小磁鐵)，手在“小鳥”前緩慢移動，發現小鳥跟著動了起來．這時找一名學生上臺檢查，發現手套內裝有小磁鐵．

問題2：磁鐵和小磁針間沒有接觸是怎么發生相互作用的呢？

設計分析：本環節通過2個差異性實驗引發認知沖突，使學生意識到物體間要發生相互作用，必須通過“第三者(媒介)”的傳遞，為理解電場的物質性打下實驗基礎．

(2)探疑

活動3：用范氏起電機使大金屬球帶電，大金屬球上的電荷(場源電荷)就在其周圍空間激發了一種看不見、摸不著的特殊物質——電場．使包有錫箔紙的泡沫小球帶電并用絕緣細線懸掛，置于大金屬球附近的不同點A和B，發現細線偏離豎直方向的偏角不同．

問題3：(1)帶電大金屬球和帶電小泡沫球之間的相互作用是如何發生的？(2)若要用帶電泡沫研究大帶電金屬球的電場，為什么要求小泡沫球的電荷要電荷量少、體積小？(3)同一泡沫小球在電場中的不同點A和B受力不同，可知電場中不同點電場的強弱和方向不同，如何描述電場的強弱和方向？(4)若要通過研究帶電泡沫小球的受力來研究電場的強弱，對泡沫小球有什么要求？

設計分析：本環節通過演示實驗，引導學生借助電場來分析電荷間的相互作用，學會應用電場解釋簡單的電現象．借助泡沫小球在電場中不同點的受力，使學生認識到電場中不同點有強弱之分，引導學生借助試探電荷的受力來研究電場的強弱，同時討論試探電荷要滿足的條件，為下一階段的“辯疑”打下實驗基礎，提供“支架”．

類比一般情況下，溫度計與待測物體接觸后，都會對待測物體的原有溫度產生或多或少的影響．為了減少溫度計對待測物體溫度的影響，則溫度計的質量應比待測物體的質量小得多．由于不同空間位置的溫度可能不同，則溫度計的體積不能太大．

(3)辯疑

活動4：教師點撥，學生分組討論后確定使用控制變量法進行探究，方案為：(1)把同一電荷放在電場中的不同點；(2)把不同電荷放在電場中的同一點．研究發現：把同一電荷放在離場源電荷越近/遠的點受力越大/小，所以可以用電場力的大小來描述電場的強弱；在電場中的同一點放入不同的電荷其受力大小不同，所以不能用電場力的大小來描述電場的強弱．

問題4：可否直接用帶電泡沫小球的受力來表示電場的強弱？

設計分析：比值定義法的實質在于比較，比較的前提是統一標準．活動4中，相同電荷在電場中不同點的受力不同，代表了電場中不同點電場的強弱和方向，故可以始終用同一個電荷的受力來描述電場的強弱和方向．在電場中的同一點，具有確定的電場強弱，而不同的電荷在同一點的受力卻不同，可見不能直接用試探電荷的受力來表示電場的強弱．受速度、密度等概念的啟發，要借助試探電荷的受力來描述電場的強弱必須統一標準，即每次比較都用相同的電荷量的受力，比如單位電荷的受力，為下一步的解疑掃清思維障礙，打下基礎．

(4)解疑

活動5：由活動4可知，直接用電場力來比較各點電場的強弱是不合理的，那么，如何統一標準進行比較呢？下面我們進行定量研究，已知在真空中點電荷Q的電場中，距場源為2r和r處有A和B兩點．將同一電荷q分別放在電場中的不同點A和B，若它在A點的受力為F，在B點的受力為4F；將同一電荷2q分別放在電場中的不同點A和B，則它在A點的受力為2F，在B點的受力為8F，……．分別作出A，B兩點的“F-q”圖像，發現同一點的“F-q”圖像為直線，不同點“F-q”圖像的斜率不同，場強大處斜率大，而斜率與試探電荷的電荷量無關．

設計分析：本環節在比較的基礎上，通過定量分析的方法確定了描述電場強弱的方法，給出電場強度的定義．

問題6：上述定義中力是矢量，電荷量是標量，那么它們的比值是矢量還是標量呢？可否用試探電荷的受力來表示電場強度的方向呢？

生：場強應該是矢量，用試探電荷的受力方向來表示場強的方向，好像不太合適．因為試探電荷有正有負，他們在電場中的同一點受到的電場力是不同的，而電場中的同一點電場的方向應該是確定的．

師：回答得非常好，那么該怎么解決這個問題呢？大家回想一下，磁場的方向是怎么確定的，看看能否受到啟發？

生：可以像用小磁針N極的受力方向來表示磁場的方向那樣，人為地規定某一種試探電荷的受力方向來表示電場強度的方向．比如，可以規定用正電荷在電場中的受力方向來表示某點電場的方向．

設計分析：本環節通過啟發探究、類比遷移，確定了描述電場強弱的物理量電場強度的大小和方向．

(5)釋疑

問題7：真空中有一正點電荷電荷量為Q.(1)在距此點電荷r處的P點的場強大小；(2)若在P點放入正電荷，其受力向哪，該點場強的方向向哪；(3)若在P點放入負電荷，其受力向哪，該點場強的方向向哪；(4)若在P點不放入電荷，該點場強的大小和方向如何？

設計分析：本環節通過對典型問題的分析，強化了對電場矢量性和物質性的理解，也是對電場強度概念是否理解的評估．

(6)拓疑

問題8：已知點電荷+Q和-Q相距為2L，試求兩點電荷對稱軸上離連線中點O點距離為x處P點的電場強度的大小和方向？

設計分析：通過本環節的教學，使學生理解了電場的疊加原理，進一步理解了電場強度的矢量性．

【課堂小結】略．

【作業設計】略．

以上教學設計，是按照物理學科核心素養的要素出發，把《標準》中的知識條目進行分解，從而確定本節學習的核心素養目標；再依據目標設計活動和評價，使學生通過問題的解決達成學習目標，很好地做到了目標引領教學，有效地實現了“目標、內容、實施和評價”的一致性．

4 結束語

以“終”為“始”的逆向設計也是基于標準的教學設計，它不是一種標準化的教學方法，而是一種全新的教學理念．課程標準并沒有規定各學科所涉及的知識點，也沒有要求教學順序，更沒有給出具體的教學方法，有的只是對學生學習結果的描述和教學建議．在落實課程標準過程中，教師要有能力依據學生的實際情況，分解課程標準，將課程標準的內容要求逐步落實到課堂教學中；安排與學生相適應的教學內容、選擇適當的教學方法和策略達成課程標準；同時，教師還要有能力在教學過程中評價課程標準的落實情況，及時改善教學，保證課程標準的達成．可見，從分解課程標準到課程標準的達成都需要教師根據學生的實際情況進行創造性教學．