基于自主学习与诊断的教学逆向设计实践
时间：2021-02-12 00:02:33 来源：达达文档网 本文已影响 人 
张其凤
摘 要：基于高中物理复习课在落实学生主体地位、发展学科核心素养方面的不足，文章以“动力学、动量和能量观点在电磁感应中综合应用”专题的复习课为例，从课前目标预设、课堂诊断、释疑、构建导图、迁移变化五个维度进行教学实践，以促进落实教学主体地位，让教学效果切实高效。
关键词：自主学习;逆向设计;教学策略
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2020）8-0034-4
与2003年实验版课程标准相比，《普通高中物理课程标准（2017年版）》[1]的突出特点体现在学业质量方面，按物理核心素养的四个维度提出了由低到高逐渐递进的五级具体表现水平。学业质量水平是指导学生自主学习和评价、教师开展日常教学设计、命题和评价的重要依据。为了更好地在课堂教学中促进物理核心素养的养成，笔者尝试在复习课堂中基于自主学习与诊断进行教学逆向设计。高中物理复习课堂是最常见的教学形式之一，也是最容易让教学主体失衡的教学活动之一。
1 教学逆向设计的理解
就教学设计思路而言，传统的教学设计可能存在的问题有：教师以“教”為主，忽略学生的学习主体地位;课堂活动热闹，却无法促进学生对问题的深度思考;设计的评价和实施放在教学之后，而非贯穿于教学中，难以真正落实并对教学起到促进作用。
威金斯和麦克泰格在《追求理解的教学设计》[2]一书中阐述了逆向设计包含的三个阶段：先确定预期教学目标，再根据该目标思考如何收集达成预期目标的“证据”，最后围绕目标安排学习和教学活动。
教学逆向设计“以终为始”，以预期学生最终达成的学习结果确定教学目标，该教学目标的环节包含迁移目标、理解目标和语言能力目标三个维度。其不仅体现学习主题，同时也有助于培养学科核心素养。随后进行评价设计、教学活动设计，后两者设计均指向目标，能确保目标的达成，推动教、学、评一体化。
2 基于自主学习与诊断的复习课教学逆向设计的实践
2.1 确定预期教学目标——“电磁感应”主题学习的分析
高三专题复习中，对高考试题研究与分析是确定学生复习专题的常见手段之一。我们对“电磁感应”专题复习教学设计之前先梳理了近年相关高考试题，见表1。
然后，确定电磁感应五大常考问题：电磁感应中的电路问题、电磁感应中的动力学问题、电磁感应中的能量问题、电磁感应中的图像问题、电磁感应中的动量问题。笔者希望通过本专题复习解决这五大常考问题。
2.2 课前自主学习与诊断——巧用导学案
课前提供学习资料，从最基本、最熟悉的情境入手，通过问题驱动，由浅入深，引导学生自主学习。
为了能让学生在课堂中有更多的时间讨论、交流，提前30分钟把导学案发给学生学习。
自主学习任务一：温故
如图1所示，水平放置的两根足够长的平行光滑金属导轨相距L（电阻不计），导轨间有一个定值电阻R，有一个质量为m、电阻为r的金属棒ab与两导轨始终保持垂直并良好接触，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。
问题1：若现给金属棒ab施加一个水平向右的恒力F，金属棒ab将如何运动？
问题2：匀速后，撤去恒力F，金属棒ab将如何运动？
问题3：试画出金属棒ab运动全程的v-t图。
[诊断] 绝大多数学生已经掌握了电磁感应中动力学问题的基本解题思路：导体运动—切割磁感线产生感应电动势—感应电流—安培力—合力变化—加速度变化—速度变化。
自主学习任务二：知惑
问题4：撤去恒力F后进入减速阶段，试问金属棒在导轨上滑行的最大距离x。
问题5：设金属棒从静止开始到最大速度，滑行的最大距离为x0，试问金属棒的加速时间t0。
问题6：加速阶段，金属棒ab运动过程中存在哪些能量的转化？关系如何。
[诊断] 导体棒切割磁感线产生感应电流，从而影响导体棒运动。其运动形式有匀速、匀变速和非匀变速三种情形，对前两种情况，学生容易想到用牛顿运动定律求解;对后一种情况，学生也容易想到用能量守恒和动量守恒定律求解。但是，若安培力变化，且又涉及位移、速度问题时，学生解题就会存在困难。
2.3 分类释疑——突出错误，进行示范
对于一节复习课，落实核心素养的培养，应该把大部分课堂时间留给学生，让学生在课堂中讨论、展示、点评、质疑，从而使知识网络更加完善，思维更加开阔。
教师通过现场拍摄学生的做题情况，把典型错误展示给学生并进行分析。教师从三个角度引导讨论：
（1）金属棒运动的研究
金属棒所受安培力F■=BIL=■=ma，讨论并分析金属棒的运动情况。
（2）功能关系的研究
根据动能定理有：Fx-W■=■mv■■-0与W■=ΔE■=Q。
接着，找出对应物理量：从开始到金属棒以速度vm匀速运动，其中x为金属棒的位移，W■为金属棒克服安培力做功;ΔE■为回路中感应电流电能;由于是纯电阻，可得ΔE■=Q，Q为电阻上产生的热量。
最后，讨论并分析金属棒的运动过程，寻找电能、机械能等其他形式能之间的转化关系。
（3）t时间内通过干路某截面电量的研究
对电路来说，电磁感应定律q=■t=■，说明q为t时间内通过干路某截面的电量，R+r为整个电路的总电阻，L为金属棒的长度，x0为t时间内金属棒的位移，Lx0为金属棒扫过的面积。
2.4 构建思维导图——课堂串点成面（如图2）
从图2中可知：电量是桥梁，直接把框图中左右两边的物理量都联系了起来，若已知其中一些物理量，就能求解其他物理量。
2.5 遷移应用——典型习题练习
例1 如图3所示，磁感强度为B的匀强磁场，方向竖直向上。光滑水平导轨宽为L，闭合开关S，质量为m的金属棒从h高处被水平抛出，落地点距抛出点的水平射程为x。求：开关闭合瞬间通过导体棒的电量。（重力加速度取g）
分析：本例为旧题新做，重点是比较应用牛顿运动定律和运动学公式观点与用动量观点解同一个问题的异同点。
例2 如图4所示，有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。有一边长为l（l （1）线框穿越磁场区域过程中产生的焦耳热; （2）线框穿越磁场区域经历的时间。 解析： （1）考虑线框匀速穿出磁场的过程中受力平衡： ■=mg 线框穿越磁场区域过程中，减少了重力势能，增加了动能、焦耳热，根据能量转化与守恒定律有： mg（h+l）=■mv2+Q 联立可得： Q=mg（h+l）-■ （2）考虑线框从开始下落到完全穿出，应用动量定理： mgt-BlI1 Δt■-BlI2 Δt■=mv-0 对线框从开始下落到完全穿出，应用法拉第电磁感应定律： q=I1 Δt■=I2 Δt■=■ 联立可得： t=■+■ 例3 如图5所示，一水平面内固定有两根平行的长直金属导轨，导轨间距为l;两根相同的导体棒AB、CD置于导轨上并与导轨垂直，长度均为l;导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。从t=0时开始，对AB棒施加一外力，使AB棒从静止开始向右做匀加速运动，直到t=t1时刻撤去外力，此时棒中的感应电流为i1;已知CD棒在t=t0（0 < p> （1）求AB棒做匀加速运动的加速度大小; （2）求撤去外力时CD棒的速度大小; （3）撤去外力后，CD棒在t=t2时刻静止，求此时AB棒的速度大小。 解析： （1）当CD棒开始运动时，设CD棒中电流为i0，则有： Bi0l=μmg 设此时AB棒的速度为v0，则有： i0=■ 联立可得： i0=■ 故AB棒做匀加速运动的加速度大小为： a=■=■ （2）设撤去外力时CD棒的速度大小为v1，AB棒的速度大小为v2，则有： v2=at1 根据欧姆定律得： i1=■ 解得： v1=■-■ （3）设CD棒在t=t2时刻静止时，AB棒的速度大小为v3。对两棒整体，安培力的冲量为0，由动量定理得： 对CD棒：IA- μmg（t2-t1）=0-mv1 对AB棒：-IA- μmg（t2-t1）=mv3-mv2 解得： v3=■-■-2μg（t2-t1） 3 教学启示 高效的复习课堂教学设计与实施理应在“学业质量”引领下，有机整合课程内容，有效实施“诊断、评价、教学”一体化的深度学习，以形式多样的温故、知惑、示范纠错、思维成图与变式迁移等组织学习活动，促进学生学科核心素养的形成，最终落实学科育人功能。基于自主学习与诊断的复习课堂教学逆向设计，就是新课程理念导向下的教学方式转变，能帮助学习主体从“被动接受”到“自主学习”的转变。 参考文献： [1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018. [2][美]格兰特·威金斯，[美]杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计[M].上海：华东师范大学出版社，2017. [3]徐华兵.电磁感应与动量结合问题分类剖析[J].物理教学探讨，2018，36（10）：38-42. [4]许冬保.基于能力要求及学科核心素养的试题分析——2019年高考电磁感应试题中“双棒”问题的分析与教学策略[J].中学物理教学参考，2019，48（12）：61. （栏目编辑 邓 磊）
