初中物理單元視域下的探究教學設計

摘 要：探究教學為物理學科核心素養(yǎng)的落地提供路徑，需要考慮探究能力培養(yǎng)的連續(xù)性，概念建構的層遞性，程序性思維形成的必要性.本文結(jié)合初中物理具體案例，闡述單元視域下的探究教學設計，目標設計上，梳理課程標準，明確概念進階;學習設計上，圍繞課時目標，設計探究任務;評價設計上，實現(xiàn)概念遷移，注重技能提升.

關鍵詞：單元;概念進階;探究教學

文章編號：1008-4134（2020）12-0062中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

探究行為是初中物理處于核心地位的學習行為，探究教學是初中物理典型的課堂樣態(tài).初中物理探究教學設計遵循教學設計的基本特質(zhì)，包括目標、過程及評價的設計.但探究教學具有典型的任務驅(qū)動特質(zhì)，探究能力的培養(yǎng)具有層遞性質(zhì).因此，在學習設計上，要明晰探究任務，注重圍繞探究任務進行問題鏈和實驗載體的設計;在目標設計上，倡導基于單元的學習設計，以確定大概念目標，形成學習進階.設計路徑如圖1所示.

具體設計包括四個基本環(huán)節(jié)：一是指向物理核心素養(yǎng)，基于課程標準，結(jié)合學習內(nèi)容確定單元，制定單元教學目標，分解制定課時目標.二是把握物理探究教學的基本特質(zhì)，設計“思維載體——問題鏈”及“資源載體——實驗”，組織探究教學.三是在組織課堂教學的過程中，要把握好知識結(jié)構，形成概念;設計好探究行為，保障學生的探究經(jīng)歷;著眼學科思維的培育，使學生掌握物理研究的基本方法.四是倡導“作為學習的評價”，實現(xiàn)教、學、評的有機統(tǒng)一，在課堂教學過程中，以課時目標為參照，注意采用“評估”技術，終結(jié)“形成性評價”策略;單元模塊結(jié)束后，采用“終結(jié)性評價”策略，依據(jù)單元目標，考慮采用“任務設置”的方式進行表現(xiàn)性評價或選擇“典型習題”進行終端測量.

依據(jù)筆者所在區(qū)域使用的義務教育教科書《物理》（蘇科版），在探究任務組織上，可以將學習內(nèi)容分為“教材單元”和“項目單元”，“教材單元”由教材中的章節(jié)組成，“項目單元”由教材中的綜合實踐活動組成.對兩類單元進行探究教學設計，可以很好地指導初中物理課程的教學實施.

具體到教材單元，其典型特點是具有系統(tǒng)化的知識結(jié)構，單元內(nèi)容是由相互聯(lián)系、逐層遞進的章節(jié)構成.探究教學的目的是為學科核心素養(yǎng)的落地提供路徑，這里就必須考慮探究能力培養(yǎng)的連續(xù)性，概念建構的層遞性，程序性思維形成的必要性，這樣才能逐步完成知識的結(jié)構化.在教育的過程中，需要用基本和一般的觀念來不斷擴展和加深知識.這些一般觀念就是我們所說的“大概念”，它是各種條理清晰的物理規(guī)律和各物理量之間關系的核，又是使事實更容易理解和有用的概念錨點，是“物理觀念”形成的基礎.具體到物理課程的學習，那些知識性的物理概念、技能性的操作要求、體驗性的科學方法均可以視作大概念.而這些，就是課程標準中所說的“認識性”“技能性”“體驗性”的教學目標.所以說，初中物理的單元設計，是對學習任務群的設計，是基于大概念的目標設計.

1 目標設計：梳理課程標準，明確概念進階

以“物質(zhì)的物理屬性”單元目標的設計為例，“物質(zhì)的物理屬性”是“物質(zhì)”主題下的二級主題.我們先梳理課程標準，明確本單元的目標在課程標準中的表述.依據(jù)教材，我們拆分課時學習任務安排，將課程標準分解為具體的學習目標，并編制單元教學計劃.明確概念進階.本章教材編排共5節(jié)，新授課共計7課時，各節(jié)的概念進階見表1.

分析其中的“概念進階”，我們不難發(fā)現(xiàn)，在知識性的物理概念上，本章從物體質(zhì)量到密度概念的建立，建立在測量和比較的基礎上;在技能性的操作要求方面，從知道天平的構造，掌握使用方法，到利用天平探究物質(zhì)屬性，是一個逐步形成自動化操作技能的過程;就體驗性的科學方法而言，從數(shù)據(jù)分析，到圖像分析，到比較法的建立，到物質(zhì)物理屬性判斷方法的設計，是一個程序性思維形成的過程.這些概念進階的過程只有在經(jīng)歷探究，完成任務的過程中才能實現(xiàn).

實踐證明，基于單元的目標設計，為學習過程提供了恰當而實際的切入點.單課相對簡單、時間太短，以至于無法考慮大概念的深入發(fā)展，也無法深入探究本節(jié)課基本問題和實際應用.單課計劃理應依從單元計劃：當一堂課被包含在更大的單元和課程設計中時，通常會更有目的性和連接性.所以，在探究教學目標設計上，我們強調(diào)要從單元的視角出發(fā)，要考慮這個單元要實現(xiàn)的目標是什么？這堂課對于實現(xiàn)這個目標的作用是什么？正是對這些問題的考量，我們才能歸理出某一節(jié)的教學設計.

2 學習設計：圍繞課時目標，設計探究任務

下面筆者選擇本單元中“物體的質(zhì)量”這節(jié)課，具體說明課時的學習設計.之所以要選擇這節(jié)課，是因為就教材單元而言，這節(jié)課是本章的開篇，也是八年級下學期學習物理的開始.同時，在日常的授課中，許多教師把它看作概念講授課和技能訓練課，學生并不理解質(zhì)量的真正含義和為什么要使用天平.筆者一直倡導，初中物理教師要自覺在教學中實施探究教學，光有對理念的認同是不夠的，關鍵是要有對探究文化的認同和對探究教學的價值的認同，并愿意克服困難、努力踐行.具體到“物體的質(zhì)量”的目標分析可知，本節(jié)課的概念錨點，在知識上是“質(zhì)量”，技能上是“天平的使用”，方法層面是“比較”.這些是后續(xù)學習“物質(zhì)的物理屬性”的基礎，是本課的重點.

案例1 “物體的質(zhì)量”學習流程

任務一：知道質(zhì)量.

教師：世界是由物質(zhì)組成的，物體所含物質(zhì)的多少往往不一樣.出示如圖2所示的四個容器.

問題1：你如何比較上述四個容器中物質(zhì)的多少？

問題2：請將圖中物體按照質(zhì)量由小到大排列，并試著估計圖3中某些物體的質(zhì)量.

設計意圖：此段設計從比較物質(zhì)多少開始，使學生意識到質(zhì)量引入的價值.采用實踐性評價，比較生活中常見物體質(zhì)量大小，結(jié)合估測，了解質(zhì)量單位，明確測量的需要.體現(xiàn)從生活走向物理、從物理走向社會的基本理念，同時滲透“作為學習的評價”觀念，把評價視作學習的過程.

任務二：用托盤天平測量物體的質(zhì)量.

學生對照天平看說明書，明確三個問題：如何調(diào)節(jié)？質(zhì)量測量與讀數(shù)？注意事項？

學生實踐1：選一塊橡皮，估計它的質(zhì)量.

學生實踐2：自學天平使用說明書，用天平測量這塊橡皮的質(zhì)量.

評估1：請二位同學上臺，說明測量過程.請其他同學進行評估.

學生實踐3：如何用天平測量你桌面上的一塊橡皮泥的質(zhì)量？

評估2：請二位同學上臺，說明測量過程.請其他同學進行評估.

注意點：橡皮泥潮濕，需要墊一張白紙.

設計意圖：使用天平測量物體質(zhì)量是學生需要掌握的基本技能，技能應在使用工具的過程中培養(yǎng).在這里，教師不做過多講解，讓學生自學說明書以后進行測量，通過評估改進測量，掌握天平的使用方法.正確認識實驗是探究的載體.

任務三：探究物體形狀、物質(zhì)狀態(tài)對質(zhì)量是否有影響.

問題1：物質(zhì)狀態(tài)變化后，物體質(zhì)量會變嗎？

學生測量1：把一塊冰放入燒杯中，用天平測量燒杯和水的質(zhì)量，再靜置旁邊觀察.

問題2：改變物體形狀，物體質(zhì)量會變嗎？

學生測量2：將橡皮泥捏成其他形狀再次測量質(zhì)量.

數(shù)據(jù)記錄：橡皮泥的質(zhì)量為g;改變形狀后質(zhì)量為g.

學生測量3：冰塊熔化后，燒杯和水的質(zhì)量為g.

基于測量，學生總結(jié)結(jié)論：當物體的形狀、狀態(tài)發(fā)生變化時，物體的質(zhì)量不改變.

設計意圖：通過實驗，發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量不隨物體的形狀、物質(zhì)的狀態(tài)而變化.正確認識到實驗不僅僅是操作，對于物理學習來說，一次實驗就是一次小型的探究.

探究教學要創(chuàng)造靈動的課堂，教學組織的基本單位是探究行為，具體指有目的的實驗、研討或思維的交流活動.探究行為設計的要義是為學生的體驗創(chuàng)造機會，讓學生在親自發(fā)現(xiàn)科學概念、原理的過程中，理解科學的本質(zhì)，引導學生自我反思和調(diào)控.探究行為設計的重點是以實驗活動為核心的課程資源設計和以問題鏈為核心的思維載體設計.設計好實驗為學生觀察物理現(xiàn)象和體會探究方法創(chuàng)造機會，設計好問題為學生整體思考和完整表達創(chuàng)造機會.使得學生在探究活動中領悟探究方法、形成科學觀念、發(fā)展科學思維.

3 評價設計：實現(xiàn)概念遷移，注重技能提升

由探究教學的設計路徑可知，在單元與課時教學設計中，首先要明確目標，探究行為設計和學習評價設計均依據(jù)目標而行.這種目標先行的“逆向”設計最為有效，可以使得教、學、評有機統(tǒng)一起來，因為評價本身就是學習的一部分，“作為學習的評價”是探究教學的基本理念之一，用評價引動探究，用評價搭建探究的階梯，用評價促進學生探究能力的發(fā)展.

就課時評價而言，由上述案例可知，我們可以對學生的探究活動及時進行評估，如為了評價學生是否掌握天平的使用方法，可以請一組學生上臺演示，其余同學和老師一起評估改進（如圖4所示），這是基于真實任務的評價.

就單元的評價設計而言，教師可以根據(jù)本單元的目標，圍繞知識性的物理概念、技能性的操作要求、體驗性的科學方法，設置具體任務進行綜合評價.常見的評價方法有實驗考核、測驗和作品評價.實驗考查是為了提升技能，測驗的目的是實現(xiàn)概念遷移，作品評價可以采用項目設計的方式進行，可以考查學生的操作技能.

案例2 “物質(zhì)的物理屬性”單元評價案例

3.1 實驗考查

本章涉及兩個學生必做實驗：用天平測量物體的質(zhì)量，測量固體和液體的密度.

評價任務：用天平和量筒測量小石塊的密度.

實驗要求：正確使用天平測量固體的質(zhì)量，用量筒測出固體的體積，計算出固體的密度.

3.2 測驗

評價案例：小明在探究物體的質(zhì)量與物質(zhì)狀態(tài)是否有關時，做了如下實驗：將裝有冰塊的燒杯放到天平的左盤，在右盤中增減砝碼并移動游碼，使天平平衡.過一會兒，發(fā)現(xiàn)冰塊開始熔化，燒杯壁變得有些模糊，同時，天平的指針偏在分度盤中線的左側(cè)，如圖5所示.該實驗現(xiàn)象能否說明物體的質(zhì)量與物質(zhì)狀態(tài)有關？并分析指針偏在分度盤中線左側(cè)的原因.

3.3 項目設計

制作一架簡易天平.想一想，用什么做橫梁、秤盤和砝碼，怎樣把它們組裝起來？比一比誰制作的天平測量結(jié)果更精確.

由課時和單元的評價建議可知，在課時教學中，教師可以針對學生的探究行為實施形成性評估;在單元評價時，可以采用編制習題或提供真實性任務實現(xiàn)對大概念遷移的評價，或者是采用項目設計對作品本身進行評價.但評價應該有相應的量規(guī)，制定量規(guī)的標準就是單元目標.

4 項目單元：解決真實任務，實現(xiàn)深度學習

項目單元應是基于真實任務的設計，如教材中“對家庭用電的調(diào)查研究”，是在學生經(jīng)歷完電功和電熱的探究后，理解了電功、電功率的概念，掌握了電功率的測量技能，了解了家庭電路的組成，基于真實情境開展的探究性活動.任務設置的根本目的是倡導學生在真實情境下的學習，并實現(xiàn)“電功和電功率”大概念遷移.既是探究，也是對本章學習的評價.具體授課時我們可以設置如下的問題鏈引動探究.

問題1：這是老師家里的廚房，請大家注意觀察，里面有一些用電器、插座，老師介紹一下他們的功能，你能畫出老師家廚房的電路圖嗎？

問題2：老師感覺到家里電水壺燒水可能有些異常，因為用的時間有點長了，它的銘牌上標有功率值.今天，我把它帶來了，請大家?guī)臀蚁朕k法檢測一下，看看是否要換一個.

問題3：老師家的廚房以前用的是白熾燈，現(xiàn)在用的是節(jié)能燈，我想比較一下節(jié)能效果，請問如何設計實驗？

學生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學習主題，在解決真實性任務中，實現(xiàn)大概念的遷移，提升技能操作水平，體驗科學方法.

綜上所述，單元視域下的探究教學設計，在目標設計上，倡導基于單元的學習設計，以確定核心的概念錨點，形成學習進階;在課時教學設計上，注重圍繞探究任務進行問題鏈和實驗載體的設計;在評價上則注重設置具體的任務進行評價，其中的項目單元是基于真實任務評價的良好載體.

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（收稿日期：2020-02-23）