基于學科核心素養(yǎng)的高中物理教材二次開發(fā)的教學設(shè)計研究

PAGEPAGE9基于學科核心素養(yǎng)的高中物理教材二次開發(fā)的教學設(shè)計研究（中期研究報告）XXXXXXX中學本課題是《中小學教材使用跟蹤監(jiān)測與質(zhì)量提升研究項目》之一，該項目由教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心啟動，旨在立足于一線教師教育教學需求，聚焦中小學一線教師在教材使用中遇到的關(guān)鍵問題，充分發(fā)揮教材的育人功能，提高中小學一線教師教材使用能力與水平，將學科核心素養(yǎng)真正落實到課堂教學中去。同時，將健全教材使用監(jiān)測評估機制，為不斷改進提高教材質(zhì)量提供實踐依據(jù)。禮嘉中學為該課題高中物理學科的實驗學校之一，課題組經(jīng)過問卷調(diào)查、單獨交流等充分調(diào)研并結(jié)合《普通高中物理課程標準（2017年版）》要求，擬定以“核心素養(yǎng)”和“二次開發(fā)”為關(guān)鍵詞，就教材的使用展開了研究。本課題于2019年4月設(shè)計立項。一、課題概況㈠目前存在的問題與困難在高中物理教學中廣泛使用“導學案”被認為是高效的教學模式，一份“導學案”的內(nèi)容往往包含了物理教材中的概念、定律、公式、例題等內(nèi)容，于是在教學中物理教材常常會被束之高閣。然而，教材是教師教學的藍本，教師的教學就是一個思考、運用、把握、呈現(xiàn)教材內(nèi)容的過程；同時教材是學生學習的主要載體，它在學生學習知識和形成技能方面起到了不可替代的作用。為此，課題組對現(xiàn)有高中物理教材使用進行了教師層面與學生層面的分組調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)目前主要存在以下問題和困難：一、教師層面1.過多關(guān)注習題，忽視教材編寫的本意教師過多地關(guān)注解題方法思路和思維訓練，忽視了物理學史、物理思想方法等，因此不管是對哪個年級的學生，這類題目反而變成了他們的薄弱環(huán)節(jié)。其實，高中物理教材中有很多生動的素材，如“科學漫步”、“科學足跡”及“STS”等，但是因為高考中關(guān)于這些內(nèi)容的考題很少，所以教師在平時的教學中往往就削弱了對于這些內(nèi)容的教學重視，也就不再仔細研讀這部分的教材內(nèi)容。2.停留在“教教材”而不是“用教材教”照本宣科，教材怎么寫，就怎么教；教材什么順序，就按這個順序教。教師成了教材的“執(zhí)行者”，表面上教材利用率高了，但是教師對教學重點難點的確立和把控沒有做到心中有數(shù)，尤其是在復習課上，無法做到得心應(yīng)手、有的放矢，更談不上有所突破。3.被教材緊緊束縛，沒有“創(chuàng)造性地使用教材”有些老師在年復一年的備課過程中，鉆研教材的熱情有所下降，不注重開發(fā)新的素材及資源，不注重對教材進行創(chuàng)新處理和個性化運用，更不注重對學生的解讀、不能做到“因材施教”。課堂教學看似圍繞教材、緊扣教材，實際上教學效果并不好，原因就是處理教材不到位、備課不充分，沒有創(chuàng)造性的使用教材。二、學生層面1.教材使用率不高現(xiàn)在的課堂大部分還是以教師講解為主，而教師的講解最終目標放在了“會解題”，如此一來，學生購買的配套講義、習題集很多，反而真正的教材使用率并不高。前期調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有約52.3%的學生表示“極少使用”教材；有約29.9%的學生表示“會使用到”教材；只有約17.8%的學生表示“經(jīng)常使用”教材，情況不容樂觀。2.素材年代久遠，不能體現(xiàn)時代特色教材有其特殊性，現(xiàn)有教材內(nèi)容相對陳舊，不能突出時代特點和地域特點。而與之相對的，現(xiàn)在學生的學習資源來源渠道相當豐富，比如網(wǎng)絡(luò)、圖書館等。教材對物理前沿知識的更新比不上網(wǎng)絡(luò)資源的全面和及時，無法吸引學生的關(guān)注。3.實驗內(nèi)容與生活相關(guān)度不大實驗環(huán)節(jié)是物理教學中的重要環(huán)節(jié)，但是教材中有些實驗的內(nèi)容是來驗證定理定律的，理論性太強；有些實驗所用儀器專業(yè)性太強，操作比較困難。諸如此類的原因?qū)е聦W生對實驗失去了興趣，難以調(diào)動學生參與實驗的積極性。尤其是實驗內(nèi)容與學生實際生活相關(guān)的不多，不能將課堂知識運用于生活學習，無法讓學生體會到“學以致用”的樂趣，反而弱化了學生的動手能力。㈡研究目標與內(nèi)容研究目標：1.依據(jù)需要對既定的教材內(nèi)容進行適度的“再加工”，使得教材更好地為具體教學情境服務(wù)，滿足學生的學習需求；2.根據(jù)課程標準的要求和教學對象的特點，將教學諸要素有序安排，確定合適的教學方案的設(shè)想和計劃；3.根本目標是為了提高教學效率和教學質(zhì)量，使學生在課堂時間內(nèi)能夠?qū)W到更多的知識，更大幅度地提高學生各方面的能力，從而使學生獲得良好的發(fā)展。研究內(nèi)容：課題組將以二次開發(fā)為手段，融入對現(xiàn)有教材的“創(chuàng)生”“重組”，實現(xiàn)高中物理教學設(shè)計的優(yōu)化與創(chuàng)新，并在教學過程中逐步幫助學生構(gòu)建物理觀念、提升學生科學探究能力、養(yǎng)成物理思維習慣、培育科學態(tài)度與責任，從而提高學生的物理學科核心素養(yǎng)?；谏鲜隼砟睿n題組從教師自身和學生需求兩方面展開研究：一、提高教師運用教材的能力運用教材的能力，是教師重要的教學認知能力，是教師專業(yè)素養(yǎng)的重要組成部分。運用教材的能力提升了，教學設(shè)計的能力也將隨之提升，課題組擬采用以下途徑幫助教師提高運用教材的能力：1. 不斷自修反思自修反思是促進教師專業(yè)發(fā)展的有效途徑。課題組將通過舉辦專家講座、培訓等方式組織教師持續(xù)學習教育教學理論，鉆研優(yōu)秀的教學經(jīng)驗成果，鼓勵教師養(yǎng)成撰寫教學反思的習慣。不僅反思教學過程及行為，更要反思教材處理的得失，依據(jù)克伯屈教學設(shè)計理論，從教與學的設(shè)計、方案實施與調(diào)整、教與學的結(jié)果等方面進行系統(tǒng)反思，促使教師自己在循環(huán)運用教材的過程中，不斷提升教材運用能力，不斷創(chuàng)新教學設(shè)計的方案。2.參與同伴互助同伴互助是教師研修常見的方式。課題組將組織教師積極參加學科教研組活動，通過主題研修、集體備課、同課異構(gòu)、觀課議課、網(wǎng)絡(luò)研修等形式獲取運用教材和設(shè)計教學的智慧，匯集、分享、生成運用教材的教學設(shè)計典型課例和案例，教師在互助中提高開發(fā)教材的能力，推動教學設(shè)計的優(yōu)化。同時，通過研修活動，真正把教研組打造成教學合作共同體。二、提高學生使用教材的興趣布魯納認為：“學習的最好刺激，乃是對所學材料的興趣。”因此，盡管學生在學習方面的需求有很多，但老師在備課鉆研教材時，要把喚起學生的學習興趣放在首要位置，選擇能讓學生產(chǎn)生興趣的教學素材及任務(wù)來設(shè)計教學。課題組擬從以下方面調(diào)整教學設(shè)計，提高學生使用教材的興趣：1.加工教材創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學生的思考和探究在教學設(shè)計中，注重創(chuàng)設(shè)有價值的教學情境是現(xiàn)代教學改革的重要追求。高中物理教材中，編者設(shè)計了大量的教學情境，通過現(xiàn)象描述、圖片、“想一想”、“做一做”、“科學足跡”、“科學漫步”等方式或欄目呈現(xiàn)，老師在用好這些教材情境的基礎(chǔ)上，可以基于教學內(nèi)容創(chuàng)設(shè)新的與生活相關(guān)的教學情境。在情境中隱含問題，以問題情境引發(fā)學生思考，喚醒學生的學習欲望，促進感性認識向理性認識升華。2.拓展教材科技素材，激發(fā)學生的學習興趣教材的編寫結(jié)束與實際使用之間有一個時間差，而隨著科技的日新月異，有些選用的素材已顯陳舊。因此，課題組將以現(xiàn)有教材的素材為源頭，按這條主線搜索最新進展，然后在教學中呈現(xiàn)給學生。學生不僅能夠了解到教材內(nèi)容的后續(xù)發(fā)展，還能明白前因后果，這將大大激發(fā)他們的想象力，猜想未來，提高學習興趣。3.挖掘教材傳統(tǒng)文化，培育學生正確的價值觀高中物理有不少內(nèi)容涉及中華傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)美德，教師在教學設(shè)計時就應(yīng)該重視該部分內(nèi)容，多多挖掘教材中的傳統(tǒng)文化元素，將傳統(tǒng)文化滲透進課堂，體現(xiàn)學科育人功能。比如：《夢溪筆談》等著名典籍，丁肇中、吳健雄等物理學家的愛國故事，還有古詩詞、民俗文化、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)等，均可以融入到教學設(shè)計中去，既能為課堂帶來樂趣，更能培育學生正確的價值觀。4.注重教材前后銜接，順應(yīng)學生思維習慣考慮學生已有的關(guān)于教材內(nèi)容的知識和經(jīng)驗，了解學生在學習過程中已經(jīng)產(chǎn)生的知識、技能和態(tài)度等方面的差異，有針對性地運用教材。如了解中學物理對某個教學內(nèi)容學到了什么程度，大學物理將要學到什么程度，做好各學段教材銜接的研究。備課時認真讀懂學生，教學設(shè)計時順應(yīng)學生思維習慣，課堂教學時找到教材和學生的溝通契合點。著名教育學家葉圣陶老先生說：“教材只能作為教課的依據(jù)，要教得好，使學生有收益，還要靠教師善于運用?！毕Ｍㄟ^上述研究工作，對現(xiàn)行教材進行二次開發(fā)，提高一線教師教學設(shè)計水平，激發(fā)學生使用教材的興趣和頻率，從而促進教材質(zhì)量提升，充分發(fā)揮教材的育人功能。㈢課題實施進度計劃本課題的研究周期為一年，具體研究計劃如下表所示：課題計劃起止年月：2019年4月至2020年4月計劃階段（起止年月）主要內(nèi)容考核指標、成果2019.4-2019.6課題研究、專題調(diào)研開題報告2019.7-2019.8專家講座論文、心得2019.9-2019.10課例點評案例報告2019.11-2019.12交流研討，中期匯報中期報告2020.1-2020.2調(diào)研指導，完善課例案例集2020.3-2020.4凝練總結(jié)研究報告二、研究進展和初步成果首先，課題組成員圍繞本課題收集了大量以“核心素養(yǎng)”“教材二次開發(fā)”“教學設(shè)計”等為關(guān)鍵詞的教學研究資料，查閱了國內(nèi)外多部具有代表性的高中物理教材，先后開展5次研討活動，積累相關(guān)素材，提升理論素養(yǎng)。通過問卷調(diào)查的形式，課題組成員發(fā)現(xiàn)，在教學過程中，教師停留在“教教材”而不是“用教材教”，學生停留在“學教材”而不是“用教材學”，兩者都沒有創(chuàng)造性地使用教材，沒有關(guān)注并消化教材中呈現(xiàn)的學科核心素養(yǎng)，這是教材使用過程中的核心問題。因此，我們的研討活動就是圍繞教師和學生這兩個層面展開，討論如何實現(xiàn)教材的二次開發(fā)，從而落實學科核心素養(yǎng)的培育。教材的“二次開發(fā)”，包括對既定的教材內(nèi)容進行適度的增刪、調(diào)整、加工和拓展，使得教材更好地為具體教學情境服務(wù)，滿足學生的學習需求。在此基礎(chǔ)上對課題組成員開展教師培訓和教學展示，為推動本課題的全面發(fā)展做好充分的準備工作。其次，課題組成員不斷挖掘“學科核心素養(yǎng)”的素材并將之應(yīng)用于課堂教學實踐，幫助學生在課堂教學的潛移默化中培育核心素養(yǎng)，提升學生的能力。截止2019年11月30日，課題組成員已經(jīng)圍繞“教材二次開發(fā)”展示公開課共10節(jié)，具體見表1。通過這些公開課的鍛煉，課題組成員基本掌握運用“教材二次開發(fā)”的基本方法設(shè)計教學目標、教學方法、課堂教學流程、思維能力強化練習、教學效果評價設(shè)計等的方法和原則。表1課題組成員公開課展示一覽表序姓名執(zhí)教課題執(zhí)教時間組織單位聽課人數(shù)1尹慶豐簡諧運動2019.05.22常州市教科院152尹慶豐電容器的電容2019.05.24常州市教科院353韋葉平探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件2019.10.18常州市教科院204陳新華氣體實驗定律與熱力學第一定律2019.04常州市教科院505陳新華電學實驗專題復習2019.05常州市教科院306祝秋瑩靜電場2019.06.14揚州市中小學名師工作室307祝秋瑩互感和自感2019.10.31武進區(qū)教師發(fā)展中心208吳明鋒力的分解2019.11.27武進區(qū)教師發(fā)展中心209吳業(yè)庭萬有引力定律2019.11.27武進區(qū)教師發(fā)展中心20其中，尹慶豐老師的《簡諧運動》獲得江蘇省中學物理優(yōu)秀課評比一等獎，并獲得江蘇省改革創(chuàng)新大賽選拔活動（高中組）一等獎；黨強強老師的《能量量子化》獲得江蘇省中學物理優(yōu)秀課評比一等獎并，獲得江蘇省改革創(chuàng)新大賽選拔活動（高中組）一等獎、《力的分解》獲得常州市物理優(yōu)質(zhì)課評比二等獎；吳明鋒老師的《物理是由大量分子組成的》獲得武進區(qū)高中物理優(yōu)課評比一等獎。再次，課題組成員老師在教學實踐的基礎(chǔ)上，進行了及時的教學反思，在各級各類期刊雜志上發(fā)表論文13篇，其中核心期刊發(fā)表7篇，1篇被人大復印報刊資料《中學物理教與學》全文轉(zhuǎn)載，詳見表2。表2課題組成員發(fā)表文章一覽表序姓名論文題目刊物名稱及刊號（期號）1尹慶豐“思維可視化”在核心概念“加速度”中的課堂實踐中學物理CN23-1189/O4，2019年第7期2尹慶豐“思維可視化”在核心概念“加速度”中的課堂實踐人大復印報刊資料全文轉(zhuǎn)載CN11-4304/G4，2019年第9期3尹慶豐“情境化試題”對高中物理教學的啟示物理教師（核心期刊）CN32-1216/O4，2019年第9期4韋葉平基于物理學史開展真實探究教學的實踐研究——以“劃時代的發(fā)現(xiàn)”教學為例物理教師（核心期刊）CN32-1216/O4，2019年第11期5韋葉平基于學習即研究觀點的課堂重構(gòu)教學研究中學物理CN23-1189/O4，2019年第9期6韋葉平追尋劉炳昇研究足跡，感悟大師教育情懷物理之友CN32-1307/O4，2019年第9期7陳新華PCK視角下初、高中共有內(nèi)容的銜接和遞進物理教學（核心期刊）CN31-1033/G4，2019年第2期8陳新華體現(xiàn)科學本質(zhì)的物理探究教學物理教師（核心期刊）CN32-1216/O4，2019年第7期9陳新華原始問題命制中科學性與因果性的討論物理教學（核心期刊）CN31-1033/G4，2019年第10期10李桂旺定量探究安培力的影響因素2物理教師（核心期刊）CN32-1216/O4，2019年第9期11黨強強基于實驗探究核心素養(yǎng)的創(chuàng)新實驗設(shè)計——以利用Dislab驗證正弦交變電流有效值的教學為例物理通報CN13-1084/O4，2019年第6期12黨強強基于學科核心素養(yǎng)的高中物理教材二次開發(fā)的教學設(shè)計研究物理教師（核心期刊）CN32-1216/O4，有錄用通知13吳明鋒物理課堂實驗的改進和思考——以“測量光照的強度”為例物理之友CN32-1307/04，2019年第4期最后，課題組成員在教學實踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷地完善改進，逐漸形成了具有個人特色的“教材二次開發(fā)”教學設(shè)計模式，并將成功策略與高中物理一線教師分享。如，如何利用教材中所給素材，進行情境化教學；如何回歸教材實現(xiàn)教學設(shè)計的創(chuàng)新；如何結(jié)合核心素養(yǎng)實現(xiàn)非線性課堂教學設(shè)計。諸如此類，都是課題組成員在這半年的教學實踐中的親身體會。到目前為止，課題組成員已經(jīng)舉辦講座或?qū)ｎ}發(fā)言12場次，在武進區(qū)高中物理學科中起到了很好的推廣示范作用。同時，這也是學習的好機會，在這些活動中，非課題組成員老師把自己教學過程中的問題提出來，大家一起討論交流，為課題組增加了很多案例素材，也提升了課題組成員的實際教學能力。中期階段的研究工作課題組已經(jīng)如期完成，并取得豐碩的成果，后期課題組將繼續(xù)努力，強調(diào)理論聯(lián)系實踐，為課題的可持續(xù)性發(fā)展打好基礎(chǔ)。三、存在問題及所需指導課題從立項以來，課題組成員針對“基于學科核心素養(yǎng)的高中物理教材二次開發(fā)的教學設(shè)計研究”取得了一定的學術(shù)成果和應(yīng)用效果，包括教學內(nèi)容、教學模式、教學方式和重點關(guān)注問題等，但課題開展過程中還存在不足之處，結(jié)合此次專家指導，課題組希望在以下幾個方面得到幫助與指導：1.新舊教材交替需要時間高中物理教材還沒有使用部編教材，所以還無法與老教材進行比較，如