基于WHERETO要素的物理教學(xué)設(shè)計

谷夢娟 鄭衛(wèi)峰

摘? ?要：WHERETO要素是UbD模式中所提出的一種教學(xué)計劃策略，以培養(yǎng)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”為目的，本文以“摩擦力”一節(jié)為例，以課程標準為基礎(chǔ)，闡述了WHERETO要素在教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用。在教學(xué)設(shè)計中注重培養(yǎng)學(xué)生對知識的深度學(xué)習(xí)和理解，體現(xiàn)以養(yǎng)成學(xué)生主動學(xué)習(xí)的“自主學(xué)習(xí)”能力的訓(xùn)練，以利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：UbD模式;WHERETO要素;摩擦力

1? WHERETO要素的內(nèi)涵

1.1? UbD模式的簡介

Understanding by Design ，即“理解為先”模式，簡稱UbD。UbD模式是由美國的格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰提出的一種教學(xué)設(shè)計框架。UbD模式認為有效的課程是“以終為始”來開展設(shè)計的，“以終為始”就是從學(xué)習(xí)結(jié)果開始的逆向思考，其教學(xué)設(shè)計過程常分為三個階段：預(yù)期結(jié)果的提出、證據(jù)的提供與學(xué)習(xí)計劃，而在第三階段學(xué)習(xí)計劃中作者提出以WHERETO要素來設(shè)計學(xué)生的學(xué)習(xí)過程[ 1 ]。WHERETO元素的提出是為了幫助構(gòu)建和檢測單元的學(xué)習(xí)設(shè)計，它的主要目的是發(fā)展并深化學(xué)生對知識的理解，理解的內(nèi)涵是指“目標是高于一切的，用來確保在大概念的前提下架構(gòu)學(xué)習(xí)過程，并基于這些概念完成學(xué)習(xí)的遷移”[ 2 ]。本文基于WHERETO要素的基本理論（WHERETO要素中各個元素的英文表示含義見表1），以“摩擦力”這節(jié)教學(xué)為例，以學(xué)生需要掌握的摩擦力的學(xué)習(xí)目標為基礎(chǔ)，設(shè)計教學(xué)，力求使學(xué)生能達到教學(xué)目標要求，并學(xué)會將摩擦力的內(nèi)容遷移到實際生活中去，深化對摩擦力知識的掌握。

1.2? 基于WHERETO要素的教學(xué)總括

WHERETO要素的教學(xué)設(shè)計總體是圍繞學(xué)習(xí)者的“自主學(xué)習(xí)”而展開的，教師作為引領(lǐng)者應(yīng)運用好學(xué)習(xí)者以往的經(jīng)驗以及學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)時進行積極地自我建構(gòu)。根據(jù)WHERETO要素，在進行教學(xué)時，教師需清晰地理解自己的教學(xué)目標，而學(xué)生也必須要明確自己的學(xué)習(xí)目標;其次，教學(xué)計劃設(shè)計的重點應(yīng)是盡可能引起所有學(xué)生的興趣關(guān)注的問題，進而有利于實現(xiàn)知識在不同情境中進行遷移;再次，追求理解的教學(xué)設(shè)計的一個重要關(guān)注點是“評估”，即要求學(xué)習(xí)者在深度思考問題的現(xiàn)象及本質(zhì)，得出結(jié)論后，要學(xué)會對自己的學(xué)習(xí)過程以及結(jié)論進行自我評估或者他人評估，對不足加以改進和完善;最后還對教師的教學(xué)技能水平有一定的要求，即教師應(yīng)具備利用有限的教學(xué)條件和學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)，最大限度的提升所有學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和有效度，呈現(xiàn)出最佳的課堂效果的教學(xué)技能。

2? 基于WHERETO要素的“摩擦力”教學(xué)設(shè)計

摩擦力是常見力之一，正確對其受力分析，對以后運動學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)分析有著重要意義，所以摩擦力相關(guān)知識在物理教學(xué)中有著很高的地位和作用。本文“摩擦力”教學(xué)內(nèi)容選自2019年版次的人教版高中物理，教材中“摩擦力”位于高一物理必修一第三章第二節(jié)，前一節(jié)是“重力與摩擦力”，后三節(jié)是“牛頓第三定律”“力的合成與分解”和“共點力平衡”。其內(nèi)容主要包含滑動摩擦力、靜摩擦力、演示和科學(xué)漫步四個部分。在本文的教學(xué)設(shè)計中，通過應(yīng)用WHERETO要素設(shè)計一系列的課堂活動來引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)和建構(gòu)。

2.1? 以學(xué)習(xí)方向（W）設(shè)計教學(xué)目標為學(xué)生在掌握概念的基礎(chǔ)上解決問題能力的培養(yǎng)

學(xué)習(xí)方向“W”指要確保學(xué)生了解所學(xué)單元的目標及原因。學(xué)生在初中時已經(jīng)接觸過摩擦力的相關(guān)知識，但只是學(xué)習(xí)了滑動摩擦力的相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)2017年版2020年修訂的《物理課程標準》，在高中階段學(xué)生應(yīng)掌握的目標是：認識摩擦力;知道滑動摩擦和靜摩擦現(xiàn)象;能用靜摩擦因數(shù)計算滑動摩擦力大小[ 3 ]。核心素養(yǎng)不僅要求學(xué)生要掌握理論知識，還強調(diào)知識應(yīng)與科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境相聯(lián)系，所以學(xué)生不僅要掌握靜摩擦力和滑動摩擦力的概念以及大小計算和方向的判斷，還應(yīng)形成運用邏輯思維能力思考問題和科學(xué)的思想解決問題。

2.2? 以“吸引（H）”和“經(jīng)驗（E）”要素讓學(xué)生體驗?zāi)Σ亮σ胄抡n

吸引和保持“H”旨在通過學(xué)校的學(xué)習(xí)活動來激發(fā)學(xué)生的思想、好奇心及動力，吸引并保持學(xué)生的注意力，達到事半功倍的效果，為完成預(yù)期的教學(xué)效果作鋪墊?！癊”代表著探索、體驗、準備和使能，也就是通過體驗來探索真相，為了提高理解而做準備，根據(jù)預(yù)期的教學(xué)目標使學(xué)生做好相應(yīng)的準備，提升學(xué)生的自主能力，促進學(xué)生對摩擦力知識的理解。

教學(xué)設(shè)計中可通過分組進行試驗，進行雙手互拉游戲，分別感受雙手干燥和雙手涂潤滑油互拉過程中，手的受力情況。以日常生活中常見的拉手現(xiàn)象為出發(fā)點，能夠吸引（H）學(xué)生并保持學(xué)生對課堂內(nèi)容的注意力，生活中的事例還可以為學(xué)生提供經(jīng)驗（E），利用學(xué)生已有的摩擦力知識，在借助潤滑油可以減少摩擦力，學(xué)生在互拉手時，兩只手就會漸漸分離，通過實際的體驗，能夠有利于學(xué)生理解所要求掌握的摩擦力的教學(xué)目標。

2.3? 以“經(jīng)驗（E）”“反思（R）重新考慮（R）” 和“為最佳效果而組織（O）”扭轉(zhuǎn)學(xué)生前概念促進深度理解

摩擦力是高中物理的重要內(nèi)容，主要分為兩大部分，分別是滑動摩擦力和靜摩擦力，學(xué)生在初中時已經(jīng)接觸過摩擦力的相關(guān)知識，它對學(xué)生重建摩擦力的相關(guān)知識有著很大的影響力，此時的學(xué)生會對摩擦力存在一些常見錯誤的前概念。前概念在物理教學(xué)中可理解為學(xué)生在正式學(xué)習(xí)物理知識前，頭腦中已存在對此知識的認識和該知識賴以形成的思維方式，它會影響學(xué)生對新知識的理解。學(xué)生的前概念有很多，例如：滑動摩擦力的方向總是與物體運動的方向相反;只有運動的物體才會受到摩擦力;只有靜止的物體才會受到靜摩擦力，運動的物體不會受到靜摩擦力;靜摩擦力一定是阻力等等[ 4 ]。為呈現(xiàn)最佳的教學(xué)效果，合理的組織教學(xué)過程，教學(xué)設(shè)計時需要考慮如何轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯誤前概念，促進學(xué)生對摩擦力的深度理解，達到預(yù)期的教學(xué)目標。

明確教學(xué)目標，細化相關(guān)知識點后，教學(xué)設(shè)計應(yīng)從學(xué)生的理解層面為出發(fā)點，優(yōu)化教學(xué)過程。在摩擦力教學(xué)中要靈活利用學(xué)生已有的關(guān)于摩擦力的認識，教師通過為學(xué)生提供大量的生活經(jīng)驗事例（E-1），并根據(jù)初中已掌握的滑動摩擦力的定義引導(dǎo)學(xué)生再次對概念進行重新思考（R），它有助于學(xué)生充分認識到他們要根據(jù)當前所學(xué)的知識不斷地重新思考和修改原有的想法，進一步總結(jié)得出滑動摩擦力產(chǎn)生的條件。

通過創(chuàng)設(shè)實驗情境，讓學(xué)生親自去探索新舊知識之間的沖突，進而得出正確結(jié)論，加深對知識的理解，扭轉(zhuǎn)學(xué)生錯誤的前概念?？蓪W(xué)生分組進行試驗，運用刷子和手作為工具進行試驗觀察刷齒的方向，對刷子進行受力分析，得出滑動摩擦力的方向，改正滑動摩擦力的方向總是與物體的運動的方向相反的錯誤前概念。學(xué)生通過自己動手進行試驗，可獲得大量的經(jīng)驗（E-1），還可以提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣（H），活躍課堂氣氛，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及操作能力?；瑒幽Σ亮Υ笮〉挠嬎阋彩且粋€重點，學(xué)習(xí)滑動摩擦力大小的計算公式，相比直接告訴學(xué)生結(jié)論，通過學(xué)生自己動手試驗，會對結(jié)論的理解更加透徹。教師提供試驗器材（E-1），將學(xué)生進行分組進行試驗，合理的組織實驗步驟（O），最大化學(xué)生的參與度和課堂的有效性，利用彈簧測力計拉動木板上的物體，觀察彈簧測力計示數(shù)變化得出規(guī)律。通過整個試驗探究的過程，有助于加深學(xué)生對計算摩擦力大小知識的理解。

對靜摩擦力的概念教學(xué)，在學(xué)生已有的滑動摩擦力的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，其理解更容易。教師通過對推墻壁和手握住玻璃杯等生活現(xiàn)象的解釋，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的注意力（H），并根據(jù)生活經(jīng)驗（E-1）進行思考，達到掌握靜摩擦力概念的目標。通過實驗探究（E-1）以及對二力平衡知識的回顧，可推斷靜止的物體也會受到摩擦力，改變學(xué)生錯誤的前概念思想，也為學(xué)生提供自我評估的機會（E-2），得出如何判斷靜摩擦力的方向以及大小，通過組織以上的教學(xué)步驟（O），發(fā)展和加深學(xué)生對內(nèi)容的理解。

2.4? 以多層的作業(yè)為不同水平學(xué)生量身定制（T）實現(xiàn)評價的多元（E）

在教學(xué)設(shè)計中，評價是一個不可或缺的環(huán)節(jié)，隨著教學(xué)的進展，教師不僅要對學(xué)生進行評價，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生進行自我評估、自我評價和自我調(diào)整。教師在對學(xué)生進行評價時不能僅以最后的結(jié)果為依據(jù)，它還包括學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣、發(fā)現(xiàn)問題以解決問題的綜合素質(zhì)，教師應(yīng)將評價及時的反饋給學(xué)生，以便調(diào)整學(xué)習(xí)過程。

在布置課后作業(yè)時，將作業(yè)根據(jù)教學(xué)目標分為不同等級，分別為復(fù)習(xí)和鞏固基本的知識點，例如，在摩擦力的這節(jié)課中，可以以摩擦力的定義及產(chǎn)生條件為考查內(nèi)容設(shè)計填空題或選擇題，加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解;能熟練的運用概念和公式解決基本問題;能熟練的運用概念和公式解決復(fù)雜情境中的問題，比如摩擦力結(jié)合運動學(xué)的傳送帶模型的計算題。學(xué)生通過完成課后作業(yè)，根據(jù)完成的作業(yè)水平情況，進行自我評價和調(diào)整，可以對自己已經(jīng)理解和未理解的知識有著清晰地認識，進而調(diào)整學(xué)習(xí)過程，從而整體促進對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，力求得到最好的學(xué)習(xí)結(jié)果。

3? 總結(jié)

WHERETO要素的提出為學(xué)生進行有意義學(xué)習(xí)又提供了一個新的方式，它注重整個學(xué)習(xí)的過程，強調(diào)的是深入理解所學(xué)的概念，也就是近幾年提出的促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。它是以學(xué)生為主體，培養(yǎng)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，以及學(xué)生對知識的遷移能力，也即是培養(yǎng)將物理知識能夠應(yīng)用到日常生活中的能力，能夠解決實際問題。

參考文獻：

[1]格蘭特·威金斯，杰伊 ·麥克泰 .理解為先模式——單元教學(xué)設(shè)計指南（一）[M].福州：福建教育出版社，2018.

[2]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學(xué)設(shè)計[M].閆寒冰，宋雪蓮，賴平，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2017.

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S]. 北京：人民教育出版社， 2020.

[4]許慧藝. 運用物理實驗轉(zhuǎn)變學(xué)生有關(guān)摩擦力的錯誤前概念[J]. 物理通報， 2018， 37（2）：117-119.