□顧健 陸建隆

（1.西安交通大學(xué)蘇州附屬初級中學(xué)，江蘇蘇州215021；2.南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇南京210097）

1999年，哈佛大學(xué)教育學(xué)博士格蘭特·威金斯和美國馬里蘭州評估委員會(huì)主任杰伊·麥克泰格反思傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)的弊端，提出教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該追求學(xué)生理解的理念[1]（Understanding by Design，簡稱UbD），最好的設(shè)計(jì)應(yīng)該以最終學(xué)習(xí)結(jié)果為出發(fā)點(diǎn)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的評估依據(jù)判斷學(xué)生是否達(dá)成目標(biāo)，最后設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與活動(dòng)，這就是逆向教學(xué)設(shè)計(jì).逆向教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)最終的學(xué)習(xí)結(jié)果，注重及時(shí)的學(xué)習(xí)評價(jià)，關(guān)注精準(zhǔn)定位的體驗(yàn)活動(dòng)，能夠引領(lǐng)教師進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的高階思維能力.

本文以蘇科版初中物理“磁體與磁場”為例，聚焦深度學(xué)習(xí)進(jìn)行初中物理逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，以期能為一線教師有效進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)提供參考和借鑒.

一、基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材 確定教學(xué)目標(biāo)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對本節(jié)內(nèi)容的要求為：“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識磁場，知道地磁場.”可以理解為：“通過教師演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生分組實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識磁場的產(chǎn)生、分布和描述；知道地磁場的分布及特點(diǎn).”

在小學(xué)科學(xué)[2]中已經(jīng)學(xué)習(xí)磁鐵，其內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1.小學(xué)科學(xué)以學(xué)生活動(dòng)的方式，圍繞磁鐵開展教學(xué)，側(cè)重實(shí)物的展示和作品制作，學(xué)生經(jīng)歷簡單的科學(xué)探究過程；重點(diǎn)關(guān)注磁鐵的性質(zhì)、構(gòu)造、種類和生活應(yīng)用等，利用形象化的圖片獲取感性認(rèn)識，建立磁鐵的概念.

圖1 小學(xué)科學(xué)磁鐵內(nèi)容結(jié)構(gòu)

初中物理對小學(xué)科學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行有效銜接，如圖2所示，通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和歸納，重新認(rèn)識磁體的內(nèi)容體系，包括磁體的性質(zhì)、構(gòu)造、非磁體向磁體的轉(zhuǎn)化、相互作用規(guī)律種類和生活中的應(yīng)用等.教材增加了磁化的概念，也為用鐵屑探究磁體周圍的磁場進(jìn)行鋪墊.通過用小磁針和鐵屑探究磁體周圍磁場的分布，從小磁針到鐵屑的過渡，體現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)方案的精準(zhǔn)評估，實(shí)驗(yàn)過程的優(yōu)化完善，需要教師激發(fā)學(xué)生的深度思考.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的綜合分析，利用理想化模型法認(rèn)識用磁感線描述磁場.學(xué)生首次接觸磁體內(nèi)容，借助“認(rèn)識磁體”有效銜接，激活學(xué)生的求知欲，積極參與探究活動(dòng)，深化對磁場和磁感線的認(rèn)識.

圖2 初中物理磁體與磁場內(nèi)容結(jié)構(gòu)

通過實(shí)踐體驗(yàn)和探究活動(dòng)需要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)有：

（1）通過實(shí)驗(yàn)觀察和歸納，認(rèn)識磁體的性質(zhì)、特點(diǎn)等，養(yǎng)成善于觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣；

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究條形磁體周圍的磁場的分布，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的過程，培養(yǎng)精益求精的科學(xué)精神；

（3）通過體驗(yàn)和總結(jié)，知道使用磁感線描述磁場，初步具備理想化模型的思想；

（4）通過閱讀理解和信息獲取，認(rèn)識地磁場的分布，培養(yǎng)遷移應(yīng)用的能力.

二、立足問題解決 評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果

聚焦深度學(xué)習(xí)的初中物理逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，是指向高階思維能力的培養(yǎng)，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，開展科學(xué)探究活動(dòng)，為培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ)，是追求理解的物理教學(xué).學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程達(dá)成相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而評估是否完成預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果顯得尤為重要.結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)際，設(shè)計(jì)合適的評估項(xiàng)目，及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.

針對教學(xué)目標(biāo)的分析，我們將本節(jié)課的評估項(xiàng)目具體化，主要包括：（1）使用不同方法辨別區(qū)分磁體；（2）能夠根據(jù)磁場的分布判斷常見的磁體類型；（3）通過磁感線知道磁場的方向和強(qiáng)弱等.具體評估項(xiàng)目設(shè)計(jì)如表1所示.

表1 評估項(xiàng)目設(shè)計(jì)

三、追求學(xué)生理解 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)與教學(xué)

為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生理解磁場，需要設(shè)計(jì)合理的體驗(yàn)活動(dòng).教學(xué)過程既要落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，還要在深度剖析教材的基礎(chǔ)上對學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效統(tǒng)整，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生的物理情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，利用問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生完成任務(wù)，提升課堂教學(xué)效果.

（一）有效創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，深化對磁體的認(rèn)識

利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，采用“轉(zhuǎn)盤抽獎(jiǎng)”創(chuàng)設(shè)情境[3]，學(xué)生看著熟悉，卻隱藏玄機(jī).

情境1：將轉(zhuǎn)盤上放一刮掉顏色的小磁針，使得中獎(jiǎng)區(qū)域位于南北方向，手撥指針抽獎(jiǎng)，提問學(xué)生其中的奧秘是什么.學(xué)生回答：小磁針靜止時(shí)總是指南北方向.

情境2：請學(xué)生再次抽獎(jiǎng)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)始終都不能中獎(jiǎng)（教師將一小型強(qiáng)磁體放在轉(zhuǎn)盤下方隱蔽處），提問學(xué)生這又是為什么.兩個(gè)情境呈現(xiàn)強(qiáng)烈的對比，與小學(xué)科學(xué)磁鐵的知識有效銜接，并更進(jìn)一步激起學(xué)生的思維碰撞.

“認(rèn)識磁體”的教學(xué)環(huán)節(jié)如圖3，通過五個(gè)實(shí)驗(yàn)情境由表及里、由形象至抽象逐步遞進(jìn)探索磁場的產(chǎn)生.活動(dòng)1～3是對小學(xué)科學(xué)知識磁鐵的回憶和豐富，架構(gòu)完整的知識體系.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題，認(rèn)識磁化解釋現(xiàn)象.在教材中如圖4的基礎(chǔ)上，將磁體用鐵架臺(tái)固定，吸起回形針，感受到磁體周圍應(yīng)該存在磁場，但它是看不見、摸不著的.隨后進(jìn)行一組對比實(shí)驗(yàn)：用塑料板穿入回形針與磁體之間，回形針不會(huì)掉下來；用鐵片穿入兩者之間，發(fā)現(xiàn)回形針掉下來，鐵片將這種特殊的物質(zhì)隔斷了，初步認(rèn)識到磁場真的是存在的.

圖3 認(rèn)識磁體的教學(xué)環(huán)節(jié)

圖4 磁體吸引回形針

評估項(xiàng)目1：現(xiàn)有兩根用白紙包裹的外形相同的金屬棒，分別為磁體和銅棒.請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以區(qū)分.若不增加實(shí)驗(yàn)器材如何區(qū)分？

設(shè)計(jì)意圖：利用轉(zhuǎn)盤抽獎(jiǎng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教育，引導(dǎo)學(xué)生不可參與非法的抽獎(jiǎng)活動(dòng).采用常見的實(shí)驗(yàn)器材，層層遞進(jìn)的活動(dòng)將原本瑣碎的磁體的相關(guān)知識條理化、體系化，幫助學(xué)生梳理磁體的知識框架.評估項(xiàng)目以開放性的問題，提升學(xué)生的發(fā)散性思維水平.通過改變問題的條件，訓(xùn)練學(xué)生的高階思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力.

（二）問題驅(qū)動(dòng)探究活動(dòng)，深度探究磁場分布

本環(huán)節(jié)是教學(xué)過程中的難點(diǎn)，從探究實(shí)驗(yàn)過程中掌握物理知識，學(xué)會(huì)科學(xué)方法，提高科學(xué)思維水平，初步形成物理觀念.該實(shí)驗(yàn)探究需要解決以下五個(gè)問題，以此驅(qū)動(dòng)學(xué)生活動(dòng)的開展，實(shí)現(xiàn)深度探究磁場的分布，探尋磁場分布的特點(diǎn).

問題1：小磁針可以探測磁體周圍的磁場嗎？

活動(dòng)1：演示用手推小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)；用嘴吹小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)；用條形磁體靠近小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)；類比生活中的形象物體說明小磁針放入磁場中會(huì)受力轉(zhuǎn)動(dòng).展示圖5，風(fēng)的吹動(dòng)看不見摸不著，觀察小紅旗的飄動(dòng)能夠判斷風(fēng)吹的方向.如果磁場有方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)情況是不是也可以反映磁場的方向呢？

圖5 飄動(dòng)的紅旗

問題2：小磁針如何探測磁體周圍的磁場呢？

活動(dòng)2：將小磁針放入磁體周圍某個(gè)位置，指針偏轉(zhuǎn)后停止，觀察指針指向后，提問學(xué)生：你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？學(xué)生表示需要多次實(shí)驗(yàn)尋找普遍規(guī)律，所以在該位置放入不同規(guī)格的小磁針.學(xué)生發(fā)現(xiàn)小磁針最終靜止時(shí)的指向都是一樣的，具有特殊的意義，進(jìn)而定義磁場的方向.

問題3：小磁針取走后磁體周圍的磁場還存在嗎？

活動(dòng)3：由于磁場是看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，往往使學(xué)生認(rèn)為小磁針取走后，該位置的磁場就消失了.類比學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，在家客廳手機(jī)使用WiFi上網(wǎng)，此時(shí)客廳上網(wǎng)的位置有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋.提問學(xué)生：如果不在客廳上網(wǎng)，客廳這個(gè)位置還有網(wǎng)絡(luò)覆蓋嗎？

問題4：小磁針探究磁體周圍的磁場分布存在不足嗎？

活動(dòng)4：學(xué)生用小磁針分組探究條形磁體周圍磁場的分布情況，在白紙上標(biāo)記不同位置的磁場方向.隨著小磁針擺放位置的增多，磁場的分布越來越清晰，提問學(xué)生有何特點(diǎn).學(xué)生表示能夠確定部分位置的磁場方向，但由于小磁針相對較大，無法探測更多位置的磁場的分布，難以找到普遍規(guī)律.教師追問有沒有更小磁針來完成該實(shí)驗(yàn)?zāi)?

問題5：如何用鐵屑探究磁體周圍磁場的分布？

活動(dòng)5：該實(shí)驗(yàn)的操作技能要求較高，提煉、總結(jié)主要操作步驟：放、鋪、撒、敲、擺.將條形磁體放在墊高的玻璃板下方的指定框內(nèi)；在玻璃板鋪一張透明玻璃紙，玻璃紙上均勻撒鐵粉；輕輕敲擊玻璃板，觀察鐵粉的分布；將小磁針擺入磁體周圍，判斷該點(diǎn)的方向.

評估項(xiàng)目2：小明在一個(gè)圓形不透明紙盒中放了一條形磁體，盒外放了一些小磁針，小磁針靜止時(shí)的指向如圖6所示.請畫出圓形紙盒內(nèi)磁體的大致位置并標(biāo)出N極和S極.

圖6 紙盒周圍小磁針的分布

設(shè)計(jì)意圖：由判斷物體是否能夠探測物體周圍的磁場，再到確定某個(gè)位置磁場的方向，最后探究磁體周圍磁場的分布特點(diǎn)，明確教學(xué)活動(dòng)的主線.該實(shí)驗(yàn)要求注意細(xì)節(jié)的處理，如在撒鐵粉時(shí)，不宜用調(diào)味品的瓶子，鐵粉非常細(xì)小，會(huì)同時(shí)灑出很多.可使用一次性紙杯，用針在底部扎一些小孔，撒的時(shí)候輕敲杯身，鐵粉均勻下落.借助投屏技術(shù)，實(shí)時(shí)記錄學(xué)生小組合作實(shí)驗(yàn)情況，收集實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題，分享實(shí)驗(yàn)成果.

（三）顯化模型建構(gòu)過程，描述磁場分布特點(diǎn)

通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，提問學(xué)生如何表示出磁場的分布，引導(dǎo)學(xué)生在玻璃紙上描繪出磁場的分布情況.由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用的條形磁體是同一規(guī)格的，將不同小組的玻璃紙重疊后，得到條形磁體周圍的磁場分布情況幾乎是一致的，大部分線條重合.

先后展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果圖7和圖8，類比光線模型的建立，呈現(xiàn)圖9，建構(gòu)磁感線模型，歸納總結(jié)磁感線的特征.利用演示實(shí)驗(yàn)觀察磁感線的立體化分布，如圖10.介紹蹄形磁體磁場的分布.

圖7 條形磁體周圍鐵屑的分布

圖8 條形磁體周圍小磁針

圖9 條形磁體的磁 感線分布

圖10 條形磁體周圍磁場的立體分布

圖11 小球周圍 磁場的分布

評估項(xiàng)目3：如圖11的小球是一個(gè)磁體，根據(jù)該磁體周圍的磁場分布，你能獲取哪些信息？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)以學(xué)生探究條形磁體周圍磁場分布的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，磁感線是一個(gè)抽象的概念，類比光線模型，顯化模型建構(gòu)的過程，使得磁感線概念可視化，有助于學(xué)生理解.評估項(xiàng)目3是對評估項(xiàng)目2的深化，以開放式問題情境驅(qū)動(dòng)學(xué)生獲取信息.順?biāo)浦劢榻B地球的磁場及其特征，地磁場的研究造就指南針的發(fā)明，物理學(xué)史的滲透促進(jìn)學(xué)生正確價(jià)值觀的養(yǎng)成.

初中物理逆向教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以明確的預(yù)期結(jié)果為起點(diǎn)，評估證據(jù)推動(dòng)學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，清晰的目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)任務(wù)的高效達(dá)成，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí).以課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容為依據(jù)，反思評估證據(jù)，創(chuàng)建教學(xué)活動(dòng)，使得教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)有理可依，具有針對性強(qiáng)、便于操作等特點(diǎn).基于大概念指導(dǎo)下的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠有效發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).□◢