一、“指向学生学习的高中物理教学设计”的基本特征
在“落体快慢”的讨论中，在学生提出不同的看法时，教师就提供器材让学生自主选择器材来证明自己的观点。教师提供的器材是：一张报纸、两张16开复印纸、一个光盘、两张同光盘相同大小的白纸、若干粉笔头。学生1认为，重的物体下落快。他是这样展示的：将一张报纸揉成一团，将一张16开白纸平铺展开，两者从同一高度同时释放，结果重的报纸先落到讲台桌上。学生2认为，重的物体和轻的物体下落一样快。他是这样展示的：将一张同光盘同样大小的白纸揉成一团，将一张16开的白纸也揉成一团，两者从同一高度同时释放，结果重的物体与轻的物体同时落到讲台桌上。学生3认为，即使质量相等的物体，形状如不同，下落也不一样快。他是这样展示的：两张质量相等的纸，一张揉成一团，另一张平铺展开，从同一高度同时释放落到讲台桌上，结果纸团下落快。说明在质量相等、形状不同的条件下，纸团下落快。学生4认为，形状相同、质量不同的物体，重的下落快。他的展示是这样的：将形状同光盘相同的白纸与光盘在同一高度处同时释放，结果重的光盘先下落到桌上。教师继续提问：形状相同、质量不同的两个物体是否一定都是重的物体下落快？学生5认为，形状相同，质量不同的物体，下落也可一样快。他的展示是这样的：在同一高度处同时释放光盘与白纸，则几乎同时落到桌上。显然，教师只要给学生机会，学生就会展示出许多教师意想不到的想法。然后，教师就可根据学生展示的真实想法，寻找原因，找到解决问题的突破口。
二、“指向学生学习的高中物理教学设计”的基本原则
（一）弹性预设
“指向学生学习的高中物理教学设计”提倡以“弹性预设”为基本原则。教师的预设不能固化。高中物理的课堂教学一旦沿着固定的预设走，就会禁锢学生的思维，使课堂教学变得死板而缺乏生机与活力。比如，在“落体快慢”的讨论中，学生的思路不可能都沿着“先想到可能重的物体下落快，再想到可能轻的物体下落快，最后想到可能重的物体与轻的物体下落一样快”的逻辑顺序进行。所以在进行教学设计时，教师一定要考虑到“如何激发学生的思维、如何顺着学生的思路”来推进课堂的教学。弹性预设的好处是使课堂教学变得更为灵活，并随着学生的有效生成而随时调整，从而更加契合学生的实际思维。
（二）相信学生
“指向学生学习的高中物理教学设计”提倡以“相信学生”为基本原则。教师不应包办学生的所有，而要相信学生能发现问题、相信学生能解决问题。实际上，学生的很多想法往往会超越教师的经验。因此，在教学设计中，教师只需提出合适的问题，进行必要的引领，相信学生会得出应有的结论。比如，前述“落体快慢”的教学中，5个学生均通过自主选择的器材证明了自己的观点是正确的，但5个学生有5种观点。5种不同的观点在不同的条件下均成立，看起来有点复杂。即便将观点1和观点4合并、观点2和观点5合并，也还有3种观点。这时，学生就迷糊了：凭直觉，这个现象的背后应当有一个更为简洁的物理规律，那么是什么造成了有这么多种答案？这时，教师要进行必要的引领。首先，让学生从讨论出发，发现“重的物体下落比轻的物体下落快”的结论是有问题的。接着，让学生分析观点1、4、5的条件，运用控制变量的思想，得出“正是由于空气阻力的干扰，影响了我们对物体下落快慢的思考”。然后，让学生用“牛顿管实验”来验证自己的想法。最后，播放美国宇航员在月球真空环境下演示“重锤与羽毛同时下落”的视频。至此，学生就能水到渠成得出落体快慢的总结性结论。
三、“指向学生学习的高中物理教学设计”的操作模式
“指向学生学习的高中物理教学设计”的操作模式。首先，教师摸准学生的困惑，知晓学生已经知道了什么，还在哪些地方弄不清楚。然后，教师设置情境或设置问题，击中学生的困惑，特别是挖掘出学生的隐性困惑，再通过师生互动、生生互动的方式揭示问题的本质，澄清学生心中的困惑。在原有困惑解决的基础上，学生可能会产生新的困惑。这时，教师就要及时抓住学生的新困惑，构建出新的情境或新的问题，再展开新一轮的教学。下面以“涡流”一节的教学为例，谈谈相应的操作过程。
（一）教师摸准学生的困惑
学生的困惑主要有四个方面。（1）一个导线环由于能组成一个闭合的回路，所以当导线环处于变化的磁场中，导线环中会产生感应电流。但是一个金属管处于变化的磁场中，从金属管截面来看，其应当是一个断路，那么怎么在金属管内也会产生感应电流？如有感应电流产生，则金属管内的感应电流又会构成一个怎样的闭合回路？（2）一块金属处于变化的磁场中，金属块内会产生感应电流吗？如有，则金属块内的感应电流回路是怎样的？（3）当一块强磁铁穿越竖直放置的空心铝管时，由于铝管中产生的涡流对磁铁会产生阻力，所以磁铁下落的时间会明显变长。一块强磁铁穿越竖直放置的“从上到下开有直缝的空心铝管”时，由于铝管开有直缝，感觉铝管中不能构成闭合回路，应当没有涡流存在，但事实上磁铁穿越这根铝管时，与自由落体运动相比下落时间也变长了，这又怎么解释？（4）将一块铝板倾斜放置，当强磁铁沿铝板下滑时，铝板中会有涡流产生吗？针对学生的困惑，教师设置情境，提出问题。（1）当左边线圈接上交变电流的瞬间，线圈中产生了变化的磁场，可看到铝环突然飞出。请用已学的麦克斯韦电磁场理论解释铝环飞出的原因。（2）利用思想实验的方法，推导一个空心铝管如处于变化的磁场中内部是否会产生感应电流。如是，则感应电流的回路是怎样的？（3）利用思想实验的方法，推导一个实心的铝圆柱体处于变化的磁场中内部是否会产生感应电流。如是，感应电流的回路又是怎样的？
（二）学生展示隐性的困惑
学生觉得一个空心的铝管、一个实心的铝圆柱没有与外界构成回路，处于断路状态，铝管或铝圆柱内不应有感应电流的产生。教师做对比实验：钩码穿越竖直放置的空心铝管，时间短；强磁铁穿越竖直放置的空心铝管，时间长。师生、生生展开讨论，解释实验现象。仔细观察空心铝管，不难发现，铝管虽薄，却也有一定的厚度，所以在薄铝管的横截面方向上会构成一个个闭合的回路，说明只要空心铝管中的磁通量发生变化，空心铝管内就会产生涡流。也可以将空心铝管看成是由多个金属铝环叠合而成的，每个细分的铝环都可以看成一个闭合回路，所以在空心铝管中当然存在着涡流了。经讨论，有学生提出，实心的铝圆柱体可以细分成一片片的金属铝片，那么实心铝圆柱体可看成是由一片片金属铝片叠合而成的，而每一片铝片又可看成是由多个半径不同的同心铝环构成的，所以金属圆柱体处于变化的磁场中同样会产生涡流。
（三）师生揭示问题的本质
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生涡旋电场。正是由于涡旋电场的存在，空心铝管、实心铝圆柱体内都产生了涡旋状的涡电流。
（四）教师摸准学生新的困惑
教师提出新的问题：“金属块与磁场发生相对运动时，金属块内会产生涡流吗？比如，当强磁铁穿越竖直放置且中间开有竖直直缝的铝管时，这个不完整的铝管内有涡流产生吗？”学生普遍认为不可能有。理由是：不完整的铝管的横截面是断路，无法形成闭合回路，应当没有涡流产生。教师演示对比实验。实验表明，钩码穿越竖直放置的开有竖直缝隙的空心铝管，时间短；强磁铁穿越竖直放置的开有竖直缝隙的空心铝管，时间长。
（五）学生展示新的困惑
学生普遍认为，不完整的铝管横截面是断路，无法形成闭合回路，不应产生涡流。这与“强磁铁穿越竖直放置且开有竖直缝隙的空心铝管时间长”的事实发生了矛盾。教师再提出新的问题：如强磁铁从铝板构成的斜面上滑下，铝板内会有涡流产生吗？教师演示对比实验：木板一端垫高，另一端置于水平面，在木板上铺一张白纸，圆柱体强磁铁置于木板的上端，静止释放磁铁，磁铁做匀加速直线运动，下滑时间较短；在木板上铺一张铝板（可保证前后两次实验倾角相等），再在铝板上铺一张白纸，然后将圆柱体强磁铁置于铝板的上端，静止释放磁铁，结果磁铁下滑很慢，下滑时间很长。这时，学生就更糊涂了：磁铁滑过铝板，铝板内怎么也有涡流产生，这里边的涡电流怎么组成回路？
（六）师生再次揭示问题的本质
师生、生生展开互动，逐步揭示问题的本质。仔细观察不难发现：不管是开有直缝的空心铝管还是薄薄的金属铝板，它们其实还是有一定厚度的，当空心铝管和薄铝板中的磁通量发生变化时，在它们的截面上也能构成一个个闭合回路，所以在它们的内部也会形成一圈圈的涡流。
作者：蔡千斌 单位：浙江省温岭市新河中学