基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)制定研究
——以“分子動理論”為例

朱曉玲 楊焱棱 袁令民

(四川師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 四川 成都 610100)

隨著《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》的正式頒布，“核心素養(yǎng)”被正式加入普通高中課程的培養(yǎng)目標(biāo)中，對應(yīng)不同學(xué)科特點有學(xué)科核心素養(yǎng)，針對物理學(xué)科，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出：物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個方面[1].如何更好地培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)成了物理教育界在思考和探索的問題.教育目的的實現(xiàn)必須落實課程目標(biāo)，而課程目標(biāo)的落實需要將其轉(zhuǎn)化為具體可操作的課堂教學(xué)目標(biāo)[2]，那么敘寫出具體準(zhǔn)確的教學(xué)目標(biāo)就成為在物理課堂教學(xué)中落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵一步.

1 物理教學(xué)目標(biāo)的確定技術(shù)

如果把課堂教學(xué)當(dāng)做一次旅行，那么教師就是導(dǎo)游，學(xué)生就是游客，導(dǎo)游在規(guī)劃行程的時候，最先考慮的應(yīng)該是：游客此行的目的地是哪里？其次才是依據(jù)目的地和游客的實際情況考慮具體如何到達(dá)？怎樣才能使游客領(lǐng)略到目的地該有的景色和風(fēng)土人情？怎樣玩才能讓游客在旅途中既輕松愉悅又對此次旅行印象深刻、終生難忘，又如何確定游客是否玩得盡興、的確不虛此行？

物理教學(xué)目標(biāo)是指通過有目的的物理教與學(xué)實踐活動，教師期望學(xué)生所達(dá)到的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)或發(fā)生的行為變化[3].在物理課堂教學(xué)中，物理教學(xué)目標(biāo)就是“目的地”，它是此次學(xué)生“旅行”將要到達(dá)的地方，為課堂教學(xué)具體實施過程中教師的教和學(xué)生的學(xué)指明方向，具有導(dǎo)向作用；也吸引著“游客”——學(xué)生去往“目的地”，具有激勵作用；同時，物理教學(xué)目標(biāo)作為一種預(yù)期達(dá)成結(jié)果，可以作為課堂教學(xué)中以及課堂教學(xué)后評價教學(xué)效果的依據(jù)，具有評價作用[4].換言之，物理教學(xué)目標(biāo)是課堂教學(xué)的起點和歸宿，也是評價教學(xué)效果的落腳點.

物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成是一個長期的內(nèi)化過程，鼓勵核心素養(yǎng)理念下物理課程采用單元式教學(xué)，“分子動理論”這個課題在高中階段一般按3個基本觀點分成3節(jié)課來介紹其實驗依據(jù)，看似是3節(jié)獨立的課，實則同屬分子動理論這個整體，契合核心素養(yǎng)理念下單元學(xué)習(xí)理念，因此以“分子動理論”這一主題為例對物理教學(xué)目標(biāo)的確定與敘寫技術(shù)進(jìn)行具體探討.

1.1 分解“課程標(biāo)準(zhǔn)”

“課程標(biāo)準(zhǔn)”對課程性質(zhì)、課程基本理念、課程目標(biāo)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、實施建議都進(jìn)行了詳細(xì)闡述，教師確定教學(xué)目標(biāo)的首要參考依據(jù)就是“課程標(biāo)準(zhǔn)”.通過對“課程標(biāo)準(zhǔn)”的研究，分解其具體內(nèi)容要求，提取關(guān)鍵詞和行為動詞[5]，即課程標(biāo)準(zhǔn)期望學(xué)生在具體教學(xué)單元達(dá)到的行為表現(xiàn)和表現(xiàn)程度，明確其對應(yīng)的水平要求，把握其內(nèi)容地位.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對“分子動理論”的要求為：通過實驗，估測油酸分子的大小，了解分子動理論的基本觀點及相關(guān)的實驗依據(jù)；通過實驗，了解擴散現(xiàn)象.觀察并能解釋布朗運動，了解分子運動速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，知道分子運動速率分布圖像的物理意義[1].提取出信息如圖1所示.

圖1 “分子動理論”的課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分解

提取出關(guān)鍵詞和行為動詞要求后，參照“課程標(biāo)準(zhǔn)”中的行為動詞說明表，明確各行為動詞對應(yīng)的水平要求，由此清楚各關(guān)鍵詞有關(guān)內(nèi)容在本單元教學(xué)中的地位.

1.2 分析教材內(nèi)容

在分解“課程標(biāo)準(zhǔn)”的基礎(chǔ)上，充分挖掘教材內(nèi)容，定位關(guān)鍵詞的位置，細(xì)化核心概念，新增必要的前述概念與拓展概念[6]，參考教材中為學(xué)生學(xué)習(xí)所提供的教學(xué)情境，明確教材中教學(xué)單元的大致教學(xué)邏輯及其在整個物理學(xué)科體系中的地位，把握初高中教材安排的差異.

另外，現(xiàn)行高中物理教材在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的統(tǒng)一引領(lǐng)下，各地區(qū)并不相同，教師可以根據(jù)情況參閱各版本教材對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補充整合.對于“分子動理論”主要參閱人教版教材，整理為如圖2所示的內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖[7].

對比初高中教材，這一主題在初中分子動理論定性研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量研究，增加了各基本觀點的實驗依據(jù)[8]，更加強調(diào)研究微觀世界的科學(xué)方法，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)微觀世界，旨在為“內(nèi)能”部分作鋪墊.

圖2 “分子動理論”的教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

1.3 把握學(xué)情

學(xué)生是教學(xué)過程的主體，是學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成者，教學(xué)目標(biāo)的確定必須建立在對學(xué)生情況充分了解的基礎(chǔ)上.對學(xué)生情況的把握主要從3方面進(jìn)行分析：學(xué)生的認(rèn)知特征分析、認(rèn)知能力分析、情感特征分析[6]，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的起點，通過對學(xué)生情況的分析，就大概清楚了課程標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期學(xué)習(xí)成果與學(xué)生當(dāng)前情況的差距，隨后根據(jù)情況對教學(xué)情境進(jìn)行篩選、添加，由此為確定具體準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)目標(biāo)提供依據(jù)，為有效的學(xué)習(xí)過程服務(wù)，也能保證后續(xù)評價工作具有針對性.

如圖3所示，學(xué)生在初中就已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過分子動理論，已經(jīng)了解其基本觀點，知道擴散現(xiàn)象、分子間相互作用力的定性關(guān)系.高中內(nèi)容的安排是在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)基本觀點的實驗依據(jù)，運用建構(gòu)模型、估測法等進(jìn)行定量研究，科學(xué)方法方面學(xué)生無先備經(jīng)驗，需要設(shè)計啟發(fā)學(xué)生建構(gòu)模型的活動；新增加了連接宏觀世界和微觀世界的“橋梁”——阿伏加德羅常數(shù)，學(xué)生在化學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，但在物理學(xué)科是初次接觸，需要突出在物理學(xué)習(xí)中的意義；對于間接證明分子無規(guī)則熱運動和擴散現(xiàn)象的布朗運動，學(xué)生無先備經(jīng)驗，擴散現(xiàn)象與布朗運動有何異同，涉及“間接” 思想，學(xué)生可能很難區(qū)別；以及分子間相互作用力與距離關(guān)系的定量研究，滲透了研究分子運動規(guī)律的方法——統(tǒng)計方法，學(xué)生初次接觸，可能是其困惑不解的問題；分子運動速率分布的理解和掌握是教學(xué)的難點，尤其是速率分布曲線的物理意義，這一核心概念的教學(xué)有利于學(xué)生對統(tǒng)計方法和統(tǒng)計規(guī)律進(jìn)行理解.

圖3 “分子動理論”的學(xué)情把握

1.4 構(gòu)建支持過程

明確了教與學(xué)的起點以及“課程標(biāo)準(zhǔn)”所要求的終點、可供參考的教學(xué)思路和教學(xué)情境后，就需要根據(jù)現(xiàn)有教學(xué)資源和學(xué)生實際情況對達(dá)成目標(biāo)的途徑和方法進(jìn)行篩選補充、設(shè)計教學(xué)情境構(gòu)建教師支持過程.對于物理學(xué)這門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實驗在物理教學(xué)過程中起著至關(guān)重要的作用，需要考慮到現(xiàn)有教學(xué)資源例如實驗器材、媒體設(shè)備能否支撐教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，若能達(dá)成，大概在什么程度，這是在確定教學(xué)目標(biāo)時必須明確的，只有這樣才能使被選擇用來達(dá)成目標(biāo)的途徑和方法契合實際，就像旅行中選擇如何到達(dá)目的地，經(jīng)費充?？梢宰w機，而如果是窮游，那就只能另尋他路.對于本主題，結(jié)合實際情況，為了啟發(fā)學(xué)生構(gòu)建模型并運用估測的方法，可先預(yù)設(shè)“估測菜籽直徑”的情境；溴蒸汽以及硫酸銅溶液與清水的擴散可現(xiàn)場演示；布朗運動的演示實驗可能借助視頻進(jìn)行展示效果會好一些；氣體壓縮、壓緊的鉛塊粘在一起都容易實現(xiàn)，可現(xiàn)場展示；彈簧連接小球類比相互作用力容易實現(xiàn)，學(xué)生可現(xiàn)場感受.

綜合以上對4個確定依據(jù)的具體研究，確定了“分子動理論”的教學(xué)目標(biāo)如圖4所示.

圖4 “分子動理論”的教學(xué)目標(biāo)確定

2 物理教學(xué)目標(biāo)的敘寫策略

對“課程標(biāo)準(zhǔn)”、教材、學(xué)生、支持過程進(jìn)行研究后，確定了教學(xué)目標(biāo)，接下來就要將確定的物理教學(xué)目標(biāo)以書面的形式進(jìn)行敘寫.教學(xué)目標(biāo)具有導(dǎo)向、激勵、評價作用，因此教學(xué)目標(biāo)的遣詞造句要有助于學(xué)生學(xué)、教師教以及教師評，常見的教學(xué)目標(biāo)敘寫方式有以下4種[9,10],如表1所示.

表1 常見的教學(xué)目標(biāo)敘寫方式

結(jié)合“分子動理論”這一主題的具體情況，為了使前面教學(xué)目標(biāo)的確定操作方便以及教學(xué)目標(biāo)的敘寫清晰具體，以下采用ABCD教學(xué)目標(biāo)陳述技術(shù)進(jìn)行敘寫.

(1)通過觀察“估測菜籽直徑”實驗(C)，體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應(yīng)用(B)，設(shè)計出可行的估測油酸分子大小的實驗方案(D)并通過實驗估測出油酸分子的大小(C)，知道物體由大量分子組成(B)，知道阿伏加德羅常數(shù)的“橋梁”作用(B)，能用其進(jìn)行簡單的計算(D)；

(2)通過觀察“溴蒸汽的擴散”“硫酸銅溶液與清水的擴散”(C)，知道擴散現(xiàn)象(B)，能例舉并解釋生活中的擴散現(xiàn)象(D)；

(3)通過觀察布朗運動的實驗現(xiàn)象進(jìn)行理論分析(C)，知道其產(chǎn)生原因及影響因素(B)，能舉例說明(D)，并通過閱讀布朗運動的發(fā)現(xiàn)史(C)，認(rèn)識到物理問題的研究過程是漫長曲折的(B)，能簡述其發(fā)現(xiàn)史(D)；

(4)通過比較擴散現(xiàn)象和布朗運動的異同(C)，知道布朗運動是擴散現(xiàn)象的宏觀表現(xiàn)(B)，體會到研究微觀世界是通過宏觀現(xiàn)象這種“間接”的方法(B)，能簡述其異同(D)；

(5)通過觀察氣體很難壓縮、鉛塊對壓后能提起重物、物體不易被拉斷(C)，知道分子間存在相互作用力(B)，能舉日常實例進(jìn)行說明(D)，并嘗試用彈簧與小球間的作用力類比分子間相互作用力(C)，知道分子間相互作用力與距離的關(guān)系圖像(B)，能畫出圖像并簡述圖像(D)；

(6)通過觀察分析一定溫度下氧分子的運動速率分布圖像(C)，了解其統(tǒng)計規(guī)律(B)，知道其物理意義(B)，能敘述其物理意義(D).

3 小結(jié)

對于物理教學(xué)目標(biāo)的確定與敘寫，需要明確的是：(1)教學(xué)目標(biāo)的確定中對“課程標(biāo)準(zhǔn)”、教材、學(xué)生、支持過程的研究缺一不可；(2)教學(xué)目標(biāo)敘寫時ABCD 4要素不一定都表述出來，只要表達(dá)不產(chǎn)生歧義即可.(3)不同課型的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)采用不同的敘寫策略；(4)教學(xué)目標(biāo)雖然分條敘寫，但卻是一個整體.

好的開始是成功的一半，課堂教學(xué)始于教學(xué)目標(biāo)又終于教學(xué)目標(biāo).確定和敘寫準(zhǔn)確合適的物理教學(xué)目標(biāo)能起到事半功倍的效果，有針對性地為課中教師教、學(xué)生學(xué)以及課中課后評學(xué)生、評教師、評教學(xué)過程提供依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，為有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量服務(wù)，是將“培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)”目標(biāo)落到實處的第一步.