指向物理核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)

【摘 要】在指向物理核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)中，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循學(xué)習(xí)進(jìn)階原則，圍繞學(xué)科核心概念及科學(xué)實(shí)踐能力而展開;教學(xué)方法設(shè)計(jì)需要注重問題鏈和資源載體（主要是實(shí)驗(yàn)資源）的設(shè)計(jì)，在知識(shí)建構(gòu)的同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)思維和探究能力;要設(shè)計(jì)專題評(píng)價(jià)課，從評(píng)價(jià)的視角架構(gòu)物理的復(fù)習(xí)課和蘇科版教材中綜合實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】單元設(shè)計(jì);目標(biāo)設(shè)計(jì);方法設(shè)計(jì);評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2019）35-0007-05

本組專題中的“單元”不是指單純的內(nèi)容單位，而是課程單位和學(xué)習(xí)單位，包含“學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”等?！皢卧O(shè)計(jì)”既是課程開發(fā)的基礎(chǔ)單位，也是課時(shí)計(jì)劃的背景條件，是課時(shí)計(jì)劃的指引，是“核心素養(yǎng)—課程標(biāo)準(zhǔn)—單元設(shè)計(jì)—課時(shí)計(jì)劃”鏈環(huán)的中觀層面的設(shè)計(jì)，其決定性的環(huán)節(jié)是指向核心素養(yǎng)，整合不同的教學(xué)方略。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是“目標(biāo)的設(shè)計(jì)（明晰教學(xué)目標(biāo)）、方法的設(shè)計(jì)（聚焦知識(shí)建構(gòu)）與評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)（有效反饋信息）”。具體研究路徑如圖1。 歸納整理前期的課堂實(shí)踐，我們認(rèn)為，在指向物理核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)中，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循學(xué)習(xí)進(jìn)階原則，圍繞學(xué)科核心概念及科學(xué)實(shí)踐能力而展開;教學(xué)方法設(shè)計(jì)需要注重問題鏈和資源載體（主要是實(shí)驗(yàn)資源）的設(shè)計(jì)，在知識(shí)建構(gòu)的同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)思維和探究能力;要設(shè)計(jì)專題評(píng)價(jià)課，從評(píng)價(jià)的視角架構(gòu)物理的復(fù)習(xí)課和蘇科版教材中的綜合實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)?，F(xiàn)結(jié)合具體案例加以闡述，以期在今后的研究中能得到同行的指導(dǎo)。

一、目標(biāo)設(shè)計(jì)：基于大概念的物理學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)

物理觀念的形成具有層遞性，科學(xué)思維的培養(yǎng)具有連續(xù)性，這些特征決定了物理教學(xué)需要圍繞大概念及核心任務(wù)設(shè)置，為避免學(xué)習(xí)重點(diǎn)的偏移，目標(biāo)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

在單元設(shè)計(jì)中，目標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)是基于大概念的物理學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)。北京師范大學(xué)郭玉英教授認(rèn)為的學(xué)習(xí)進(jìn)階是“對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述”，其實(shí)質(zhì)是在為學(xué)科核心素養(yǎng)各組成要素的發(fā)展脈絡(luò)建構(gòu)模型。從初中物理學(xué)習(xí)的角度而言，它包括物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量在內(nèi)的科學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階和包括解釋、建模在內(nèi)的科學(xué)實(shí)踐能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階?，F(xiàn)以初中物理教學(xué)中的“電磁能”單元為例，結(jié)合教材（文中所提教材均為蘇科版義務(wù)教育物理教科書），闡述目標(biāo)的設(shè)計(jì)過程。

1.依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行目標(biāo)分解。

教材在內(nèi)容呈現(xiàn)上分為“電路初探”“歐姆定律”“電功和電熱”三章內(nèi)容，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)分解如表1。

物理核心素養(yǎng)與教學(xué)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)分析：物理觀念是從認(rèn)識(shí)結(jié)果的角度描述物理核心素養(yǎng)的，科學(xué)思維是從認(rèn)識(shí)方式和過程的角度對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力做出說明，科學(xué)探究關(guān)注實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐。對(duì)應(yīng)表1中課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)分解，“認(rèn)知性目標(biāo)”描述的是物理觀念要求，“技能性目標(biāo)”和“體驗(yàn)性目標(biāo)”描述的是科學(xué)實(shí)踐能力要求，包括科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

2.依據(jù)大概念進(jìn)階設(shè)計(jì)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)及核心學(xué)習(xí)任務(wù)。

由表1可知，本單元在物理核心概念的建構(gòu)上，涉及“歐姆定律、電功、電功率”三個(gè)理解層次的目標(biāo);在實(shí)踐能力上則經(jīng)歷“電路識(shí)別、畫電路圖、連接電路、測(cè)量電流及電壓、歐姆定律探究及焦耳定律探究”。大概念的進(jìn)階分三個(gè)層級(jí)：第一層級(jí)是“電路的結(jié)構(gòu)和連接方式”;第二層級(jí)是“電路工作遵循相關(guān)的規(guī)律（歐姆定律）”;第三層級(jí)是“從能量的角度認(rèn)識(shí)電源和用電器（電功、電功率）”。現(xiàn)結(jié)合教材提供的資源說明該單元的大概念進(jìn)階及任務(wù)設(shè)計(jì)。（見下頁(yè)表2）

大概念既是各種條理清晰的關(guān)系的核心，又是使事實(shí)更容易理解和有用的一個(gè)概念錨點(diǎn)，具體由物理核心概念和實(shí)踐能力要求組成，“大概念進(jìn)階”是對(duì)教學(xué)目標(biāo)核心內(nèi)涵的說明和外延界定。“表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)”是對(duì)預(yù)期結(jié)果的評(píng)估，注重綜合實(shí)踐活動(dòng)是蘇科版教材的特色之一，每章提供的綜合實(shí)踐活動(dòng)可以給學(xué)習(xí)進(jìn)階提供具體的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)。在設(shè)計(jì)單元核心學(xué)習(xí)任務(wù)之前，我們要求設(shè)計(jì)者在制訂目標(biāo)后思考以下問題：什么可以用來證明學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成？達(dá)到這些目標(biāo)的證據(jù)是什么？教與學(xué)所指向的、構(gòu)成評(píng)估的表現(xiàn)性行為是什么樣的？只有回答了這些問題，我們才能在邏輯上導(dǎo)出合適的教學(xué)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而使學(xué)生成功地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的要求。美國(guó)課程改革專家格蘭特·威金斯認(rèn)為，在“為理解而教時(shí)”，我們必須把握的觀點(diǎn)是“我們是在培養(yǎng)學(xué)生用表現(xiàn)展示理解能力的指導(dǎo)者，而不是將自己的理解告知學(xué)生的講述者”。

二、方法設(shè)計(jì)：圍繞核心學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)問題鏈和實(shí)驗(yàn)載體

在明晰了單元目標(biāo)及核心任務(wù)之后。接下來，我們需要思考的就是如何完成知識(shí)的建構(gòu)，并在此過程中培養(yǎng)科學(xué)思維，形成物理觀念。我們從一節(jié)具體的課例“光的色彩 顏色”的教學(xué)設(shè)計(jì)談起。

1.基于課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)分析。

該節(jié)屬于“聲和光”單元。大概念進(jìn)階要求是：通過實(shí)驗(yàn)觀察，探究顏色之謎。具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)是“通過實(shí)驗(yàn)，了解白光的組成和不同色光混合的現(xiàn)象”;為了觀察色光混合現(xiàn)象，課程標(biāo)準(zhǔn)提供的參考樣例是“觀察兩只手電筒分別射出的紅光與藍(lán)光在白墻上重疊部分的顏色”。

2.分析教材資源，設(shè)定核心任務(wù)及問題鏈。

教材資源由一組生活現(xiàn)象及四組物理探究活動(dòng)組成?？捎涩F(xiàn)象觀察提出引導(dǎo)性問題，四組探究活動(dòng)為本節(jié)核心任務(wù)，可圍繞探究活動(dòng)設(shè)置四個(gè)基本問題，構(gòu)成問題鏈。具體如上頁(yè)圖2所示。

3.實(shí)驗(yàn)器具設(shè)計(jì)。

本實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)器具為：（1）強(qiáng)光電筒、帶有狹縫的木板、三棱鏡、光屏，該套設(shè)備可用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究“分解太陽光”;（2）強(qiáng)光電筒、攝影濾色紙，該設(shè)備可用于獲得紅、綠、藍(lán)三種單色光。具體實(shí)驗(yàn)操作是：在透明充氣圓柱中充入白色煙霧，用（1）中的器材和三棱鏡，讓白光透過三棱鏡后射入圓柱中，觀察色散現(xiàn)象;用（2）中器材獲得單色光后，射入圓柱中觀察色光的混合現(xiàn)象。

上述三種實(shí)驗(yàn)器具均為自制，經(jīng)過課堂實(shí)踐，可以呈現(xiàn)清晰的光現(xiàn)象，利于學(xué)生進(jìn)行觀察和描述。

牛頓在《光學(xué)》一書中提到“我的計(jì)劃不是用假設(shè)來解釋光的性質(zhì)，而是用推理和實(shí)驗(yàn)來提出并證明這些性質(zhì)”。蘇科版教材主編劉炳昇提出“在物理教學(xué)中，如何培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)？其中一個(gè)十分重要的問題，就是如何對(duì)待物理實(shí)驗(yàn)”。在初中物理的學(xué)習(xí)中，正是一次次的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、體驗(yàn)，潛移默化地提高了學(xué)生的證據(jù)意識(shí)、探究能力，培養(yǎng)了實(shí)事求是、堅(jiān)持真理的品格。

任何物理學(xué)習(xí)單元，會(huì)同時(shí)涉及許多教育目標(biāo)，如觀念、思維、技能、應(yīng)用等。如果我們的目標(biāo)是幫助學(xué)生充分感知和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，那么我們的教學(xué)設(shè)計(jì)必須明確地專注于那些連接所有離散事實(shí)和技能并給他們帶來意義的大概念，利用基本問題來架構(gòu)目標(biāo)，形成問題鏈，滲透評(píng)價(jià)先行的理念，開展有目的、有層次的探究，完成知識(shí)建構(gòu)。單元設(shè)計(jì)要避免零散的知識(shí)、技能點(diǎn)教學(xué)，這一意識(shí)需在每一節(jié)課中滲透。

三、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：從評(píng)價(jià)的視角架構(gòu)綜合實(shí)踐活動(dòng)課和物理復(fù)習(xí)課教學(xué)

評(píng)價(jià)既是對(duì)預(yù)期目標(biāo)的檢測(cè)，更是促進(jìn)學(xué)習(xí)的一種方式。日常的單元檢測(cè)主要對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，是基于認(rèn)知理論的測(cè)量，是“對(duì)學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)”，“為學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)”則更多的是發(fā)生在日常課堂教學(xué)中。因此，我們專門在每一單元學(xué)習(xí)結(jié)束后，研究如何從評(píng)價(jià)的視角架構(gòu)綜合實(shí)踐活動(dòng)課和物理復(fù)習(xí)課的教學(xué)。下面以“綜合實(shí)踐活動(dòng)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”為例來說明。

該課重在完成“電路初探”一章的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)，可以評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)“電路的結(jié)構(gòu)和連接方式”的了解。授課教師在構(gòu)思本堂課時(shí)一直在思考如何將物理中的電路設(shè)計(jì)和生活中的應(yīng)用聯(lián)系起來。由此設(shè)計(jì)了一堂“基于STEAM理念的綜合實(shí)踐活動(dòng)”，鼓勵(lì)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。整節(jié)課圍繞著醫(yī)院呼叫系統(tǒng)、搶答器、樓道燈三件項(xiàng)目作品展開學(xué)習(xí)。先是小組討論選題，再利用節(jié)假日、課外活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作，包括去醫(yī)院實(shí)地考察，關(guān)注作品的創(chuàng)意和深度。本節(jié)課以展示作品、展示設(shè)計(jì)為載體，物理電路設(shè)計(jì)為主線，請(qǐng)學(xué)生圍繞著三件項(xiàng)目作品，分組展示，提出自己的想法，讓不同觀點(diǎn)發(fā)生碰撞，促使他們不斷修正方案，從而達(dá)到更深層次的理解。部分課堂實(shí)錄如下：

教師：設(shè)計(jì)只有一張病床的呼叫電路，指示燈和電鈴如何連接？請(qǐng)畫出電路圖。

學(xué)生將設(shè)計(jì)的電路圖通過平板上傳給教師，教師展現(xiàn)在投影幕上，請(qǐng)學(xué)生評(píng)價(jià)。

學(xué)生：我覺得并聯(lián)更好，這樣即使一個(gè)用電器壞了，另一個(gè)還能正常工作。因?yàn)椴⒙?lián)電路互不影響。

教師設(shè)計(jì)有兩張病床的呼叫電路。

學(xué)生將設(shè)計(jì)的電路圖通過平板上傳給教師，教師展現(xiàn)在投影幕上，請(qǐng)學(xué)生評(píng)價(jià)。

生1：我們組設(shè)計(jì)的是一床指示燈先和電鈴并聯(lián)，再和病床前的開關(guān)串聯(lián)，再用同樣的方法接好二床，最后再并聯(lián)到一個(gè)電路中。

生2：我們組覺得要將兩盞燈并聯(lián)后再與電鈴串聯(lián)，兩個(gè)開關(guān)分別與兩盞燈串聯(lián)。這樣的設(shè)計(jì)比較合理，可以節(jié)省一個(gè)電鈴的成本。

生3：醫(yī)院比較安靜的，如果接太多電鈴，會(huì)太吵，不符合實(shí)際。

教師：大家對(duì)電路設(shè)計(jì)有了合理的判斷，我們請(qǐng)承擔(dān)此項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)的小組上臺(tái)展示他們的作品并談?wù)動(dòng)袥]有進(jìn)一步改進(jìn)的想法，可以讓作品更好地應(yīng)用于實(shí)際。

主創(chuàng)1：我們?nèi)メt(yī)院考察過現(xiàn)實(shí)的呼叫系統(tǒng)，我們的作品，還存在一些問題，比如，病人呼叫時(shí)，自己并不知道自己能否呼叫成功，可以在病房區(qū)再裝一個(gè)指示燈;當(dāng)護(hù)士到達(dá)病房，應(yīng)該自動(dòng)結(jié)束呼叫。

主創(chuàng)2：還有一些病人由于各種病情的不同，有時(shí)不能自己呼叫，所以為了更方便病人，我們想設(shè)計(jì)一種可穿戴的呼叫系統(tǒng)，比如病人是心臟病，當(dāng)儀器檢測(cè)到病人的心臟跳動(dòng)異常，就會(huì)立刻啟動(dòng)呼叫。

主創(chuàng)3：護(hù)士聽到鈴聲都要跑去護(hù)士站才能看到幾床呼叫，可以在走廊安裝提示器，或者用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)時(shí)發(fā)信息給護(hù)士，不管護(hù)士在什么位置都能隨時(shí)隨地接收到呼叫信號(hào)。

教師：第一組同學(xué)的設(shè)計(jì)非常棒，對(duì)作品還有很多進(jìn)一步改進(jìn)的想法，為了完成設(shè)計(jì)他們還搭建了一個(gè)模擬醫(yī)院場(chǎng)景，通過這個(gè)實(shí)際場(chǎng)景設(shè)計(jì)出了較為合理的電路，感謝同學(xué)們的作品分享。

劉炳昇認(rèn)為，物理綜合實(shí)踐活動(dòng)不僅能為那些筆試?yán)碚摮煽?jī)好的學(xué)生提供培養(yǎng)實(shí)踐能力的機(jī)會(huì)，而且也為那些理論成績(jī)稍差的學(xué)生提供發(fā)展的可能，有利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展。開發(fā)綜合實(shí)踐活動(dòng)課的評(píng)價(jià)功能，使學(xué)生用物理的眼光去認(rèn)識(shí)和處理周圍的事物，將生活事實(shí)轉(zhuǎn)化為物理關(guān)系，在解決問題的實(shí)踐中潛移默化，形成物理觀念、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能。

在指向物理核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)中，單元目標(biāo)的設(shè)計(jì)要能提供大概念進(jìn)階、表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)及核心學(xué)習(xí)任務(wù);課時(shí)學(xué)習(xí)要利用基本問題架構(gòu)目標(biāo)，設(shè)計(jì)問題鏈及實(shí)驗(yàn)載體;注重“為學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)”，新課教學(xué)以問題鏈為導(dǎo)引，做好學(xué)習(xí)評(píng)估，要從評(píng)價(jià)的視角設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐活動(dòng)及復(fù)習(xí)課教學(xué)。

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