大概念理念下的物理單元設計

【摘 要】單元設計是實現課堂教學轉型的支點，但如何進行單元設計尚缺乏操作指導。整合是進行單元設計的關鍵，策略之一就是以概念為中心的整合。具體設計路徑是：以概念性理解為本的單元目標設計——注重概念遷移應用的單元評價設計——以概念進階為路線的單元活動設計。

【關鍵詞】大概念;單元設計;表現性評價;力與運動

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2019）35-0012-04

美國于2013年5月正式頒布《新一代K-12科學教育標準》，提出科學教育要聚焦于有限的核心概念，以學科核心概念的學習進階為主線，強調核心概念學習的重要性。[1]這對于我們圍繞有效問題建構核心概念，從核心問題出發(fā)進行單元教學的整體設計，具有重要的啟示作用。

本文以初中物理“力與運動”單元設計為例，談大概念理念下的目標制訂、評價及活動設計。這里所指的“大概念”側重于“抽象概括的程度較高、處于學科知識體系的核心位置、集中承載重要的物理觀念”等特征，如“宇宙中所有的物質都是由很小的微粒構成的”（物質的微粒模型）、“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”（運動與相互作用觀念）等。[2]

一、以概念性理解為本的單元目標設計

在進行單元設計時，首先需要進行內容分析，在科學劃定概念層級的基礎上明確大概念，并以概念性理解為本制訂單元學習目標。

1.單元概念層次分析與大概念的界定。

在物理教育領域，物理概念層次分析是課程設計、教材編寫、教學實踐等方面的基礎性工作。[3]依據概念認知復雜度和概念本體復雜度，“力與運動”單元概念層次分析如圖1所示。

單元概念的層次分析和大概念的界定，為指向概念進階的單元目標設計與活動設計奠定了基礎。上圖中，大概念“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”是經歷“力與運動”單元學習后所形成的物理觀念，是整合運動觀念和相互作用觀念的紐帶。核心概念是對若干重要概念抽象概括的產物，同時又是構成學科核心概念的主要成分。重要概念是構成科學理論體系的基石，但其抽象程度概括程度不及核心概念?；A概念是人類建構科學概念并以此認識客觀世界的起點或者工具。

需要說明的是，概念層次分析具有開放性和相對性。相較于初中階段，高中階段的模型在內容上更加豐富，這種豐富體現在內容的增加和原有內容的拓展上。各層次之間并沒有明確的界限，不同研究者所采用的劃分標準也不盡相同，但“物理概念是有層次的，物理學習要實現概念的進階”是基本共識。

2.制訂單元學習目標。

長期以來，單元目標設計被內容和技能目標所框定，依賴諸如了解、認識、理解等行為動詞來表征心智處理所處的水平。這容易導致學生在主題和概念、事實和概括上產生混淆，學習后很難清晰地陳述一個概念性觀點及相關的系列證據。[4]

大概念理念為物理課程提供了一個不同層面心智處理的清晰描述：在事實性層面上能“知道”，在概念性層面上能“理解”，在技能和過程層面上能“做”。我們以“力與運動”單元學習目標為例。

二、注重概念遷移應用的單元學習評價

大概念體現的是學生的深層次理解，學習評估注重學生在概念層面上遷移運用綜合技能的表現。

1.設計能滿足關鍵KUD的有意義的表現性評價任務。

評價本身也是學習過程的重要環(huán)節(jié)，圍繞關鍵KUD設計評價任務，能起到以評價促進學習的功用。開發(fā)表現性評價任務時，要做以下考慮：（1）本項任務是否需要學生具備更高水平的主動思考？（2）你能否評估學生在事實和概念理解之間發(fā)現模式和聯系的能力？（3）學生能否展現出本單元所需的關鍵技能？（4）本項任務是否明確聯系到目標概念上？

評價任務示例1：畫圖記錄逐次減小阻力時，物體的運動狀態(tài)的改變情況。

學生作品示例1：如圖2所示。

評價任務示例2：對于“運動”和“力”這兩個物理學中常常聽到的物理名詞，你想起了哪些相關的概念？這些概念間存在什么聯系？請你盡可能詳細地用知識網絡圖表示出來。

學生作品示例2：如圖3所示。

2.形成評估結果的有效標準。

單元評價設計不僅包含任務設計和期望描述，還應形成評估結果的有效標準。以“力與運動”表現水平劃分為例。

水平1：能意識到力可以改變物體運動的方向和快慢。水平2：能簡單分析常見的物理現象中力與運動的關系。水平3：知道力是改變物體運動狀態(tài)的原因，可預測物體運動方向或速度大小的變化。水平4：能將單元大概念遷移應用到陌生情境解決問題，能綜合使用理論、事實及證據質疑和評估已有結論。

根據上述水平劃分，可以看出圖3示例中的學生大致處在水平3，能抓住“力影響物體運動狀態(tài)”的關鍵因素，具有較好的關聯整合能力。但該生是否達到水平4，尚且無法判斷。因此，在設計評價任務時要充分考慮表現水平的區(qū)分度。

三、以概念進階為路線的單元活動設計

單元學習活動設計的關鍵是問題設計和實驗設計，學生在具體的學習活動中逐步邁向更高層次的概念和更深層次的理解。

1.以關鍵問題驅動概念的進階過程。

問題是課堂教學中重要的思維載體，以關鍵問題驅動概念的進階，可以使學生超越某項學習的事實性內容，并在概念性層面將其納入自己的思想。

2.以重要實驗發(fā)展概念的深刻理解。

實驗是物理學習核心的資源載體，教師應以重要實驗為平臺，發(fā)展學生對概念的理解，使他們逐步建構對于學科的系統認識和綜合理解。

通過單元實驗群的設計，學生首先能體會到物體的運動狀態(tài)各異、受力情況也可能不同，但運動與相互作用是存在某種聯系的。隨后意識到，長期以來錯誤認識主導人們觀念是由于沒有意識到阻力對運動的影響。并據此推斷，不受力時，運動的物體將做勻速直線運動。最后學生設計圖表，歸納力與運動的關系，并回溯解釋單元學習過程中觀察到的相關實驗現象。

需要指出的是，過于強調學生的相異構想，將教學中心聚焦于用科學概念強行替代學生的錯誤認識是不恰當的，而應立足于對學生已有認識的關聯、拓展和整合，促進學生在原有認識基礎上向物理觀念發(fā)展。[5]我們倡導，從日常經驗出發(fā)，通過圍繞運動與相互作用觀念中的核心概念來統整教學實踐活動，在建構運動與相互作用觀念的同時促進學科能力的發(fā)展。

基于學科核心素養(yǎng)建構教學單元，進行單元教學的整體設計，是課堂教學轉型的支點。就知識單元（與項目統整下的“活動單元”相對）而言，以大概念理念進行單元設計是十分有效的做法。以概念理解為本的單元目標設計是起點，注重概念遷移應用的單元評價設計是保障，以概念進階為路線的單元活動設計是關鍵。在進行單元設計時，評價設計先于活動設計，這有利于教學活動不偏離航道，促進評價過程與學習過程的有機融合。所有設計環(huán)節(jié)，均圍繞大概念開展，這對教師PCK（特別是學科內容知識和學生理解知識）的發(fā)展具有一定的促進作用。[6]

【參考文獻】

[1]白璐，白少民.美國新一代K-12科學教育標準中的物理學核心概念及啟示[J].物理教師，2016（3）：2-5.

[2]溫·哈倫.以大概念理念進行科學教育[M].韋鈺，譯.北京：科學普及出版社，2016：16-20.

[3]張玉峰，郭玉英.科學概念層次分析：價值、變量與模型[J].物理教師，2015（11）：2-6，10.

[4]埃里克森，蘭寧.以概念為本的課程與教學：培養(yǎng)核心素養(yǎng)的絕佳實踐[M].魯效孔，譯.上海：華東師范大學出版社，2018：80-89.

[5]郭玉英，姚建欣，張玉峰.基于學生核心素養(yǎng)的物理學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2017：138-140.

[6]駱波.單元設計用于發(fā)展職初初中物理教師PCK的實踐研究[D].南京：南京師范大學，2018：41-45.