中學(xué)物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)流程的探討

潘蘇東 童大振 汪大勇

(1. 華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院,上海 200062; 2. 上海市高橋中學(xué),上海 200137)

單元教學(xué)設(shè)計(jì)是在整體思維的指導(dǎo)下,將基于某一主題構(gòu)建出的單元內(nèi)容作為教學(xué)內(nèi)容,通過編制單元目標(biāo)及課時(shí)教學(xué)目標(biāo)、設(shè)計(jì)連續(xù)的課時(shí)教學(xué)方案、進(jìn)行單元評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)來完成的復(fù)雜教學(xué)設(shè)計(jì).[1]素養(yǎng)時(shí)代,單元教學(xué)設(shè)計(jì)被認(rèn)為是“撬動(dòng)課堂轉(zhuǎn)型的一個(gè)支點(diǎn)”,[2]成為近些年的研究熱點(diǎn).到目前為止,物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)的研究論文可歸為3類:第一類,單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例研究,如磁場(chǎng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)、光現(xiàn)象的單元教學(xué)設(shè)計(jì)等;第二類,單元教學(xué)設(shè)計(jì)部分環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)思路的探討,例如,王美芹等人對(duì)物理單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討,[3]桑嫣為單元作業(yè)設(shè)計(jì)提供了路徑;[4]第三類,單元教學(xué)設(shè)計(jì)的步驟分析,比如,張文卿借助思維導(dǎo)圖,從“單元教學(xué)順序”和“課時(shí)教學(xué)順序”兩個(gè)維度展現(xiàn)了單元教學(xué)設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖框架.[5]

研讀文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的研究中鮮有對(duì)單元教學(xué)設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)流程的提煉,并且物理核心素養(yǎng)在已有的單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例中沒有得到充分體現(xiàn).有鑒于此,筆者嘗試構(gòu)建基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)流程,包括:“單元規(guī)劃”、“單元內(nèi)容、學(xué)情和教法分析”、“單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)”、“單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)”、“單元作業(yè)設(shè)計(jì)”、“單元教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)”6個(gè)環(huán)節(jié),并以“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”單元為例來進(jìn)行說明.

1 單元規(guī)劃

單元規(guī)劃是在對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材進(jìn)行深入解讀和剖析后,以一學(xué)期或?qū)W年為單位形成具有特定主題的單元系列過程.[6]可以通過以下3步完成單元規(guī)劃.首先,研讀課標(biāo),劃分單元.單元的劃分除了依據(jù)教材章節(jié)規(guī)劃單元外,還可以按照課程標(biāo)準(zhǔn)主題或者圍繞特定的物理問題解決規(guī)劃單元.接著,構(gòu)建單元系列,分析各單元間的聯(lián)系.這里需要指出各單元教學(xué)將會(huì)落實(shí)哪些物理核心素養(yǎng),規(guī)劃出完成各單元教學(xué)所需的課時(shí),并且用思維導(dǎo)圖勾勒出各單元間的聯(lián)系.最后,確定單元內(nèi)容.需要說明的是,單元內(nèi)容不應(yīng)局限于教材,凡是有益于本單元相應(yīng)核心素養(yǎng)落實(shí)的教學(xué)資源都可以作為教學(xué)內(nèi)容.在選定單元內(nèi)容后,按照教學(xué)邏輯組織和編排教學(xué)內(nèi)容,使其結(jié)構(gòu)合理.

例如,根據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)要求,高一年級(jí)上學(xué)期的物理課程內(nèi)容由“機(jī)械運(yùn)動(dòng)與物理模型”和“相互作用與運(yùn)動(dòng)定律”兩個(gè)主題組成,體現(xiàn)在教科書上為“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”、“力和力的平衡”、“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”3章.考慮到知識(shí)整合程度、單元教學(xué)內(nèi)容容量,我們將該學(xué)期的課程劃分為“運(yùn)動(dòng)的描述”、“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”、“相互作用”以及“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”4個(gè)單元,從而形成單元系列.選用其中的第二單元“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”為設(shè)計(jì)案例,該單元主要發(fā)展學(xué)生的科學(xué)推理、運(yùn)動(dòng)觀等核心素養(yǎng),共計(jì)需要4課時(shí).

2 單元內(nèi)容、學(xué)情和教法分析

在完成相對(duì)宏觀的單元規(guī)劃后,需要聚焦各單元的教學(xué),對(duì)單元內(nèi)容、學(xué)情和教法的分析便是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn).單元內(nèi)容分析包括:分析該單元在整個(gè)高中物理單元系列中的地位和作用;分析單元內(nèi)部的知識(shí)結(jié)構(gòu);分析各部分知識(shí)內(nèi)容與學(xué)科核心素養(yǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.學(xué)情分析包括:分析學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)及其對(duì)新知識(shí)學(xué)習(xí)的影響;分析學(xué)生的心理特征和思維特點(diǎn).教學(xué)方法的確定往往要綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生特點(diǎn)、教師自身因素、學(xué)校教學(xué)資源等因素.

“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”單元是第一單元“運(yùn)動(dòng)的描述”的深化和提高,也是今后學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、周期運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能乃至電磁運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ).它包含3個(gè)核心概念:加速度、勻變速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng),兩個(gè)核心規(guī)律:勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律和自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一個(gè)重要的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù):數(shù)字化信息系統(tǒng)(DIS).

學(xué)生在經(jīng)歷了第一單元關(guān)于質(zhì)點(diǎn)模型、速度概念的建立過程,已初步掌握物理模型建構(gòu)和用比值法定義物理量的基本方法.因此,對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)模型的抽象以及加速度概念的建立,學(xué)生已經(jīng)具備足夠的認(rèn)知基礎(chǔ)和思維能力.

本單元擬采用講授法和討論法進(jìn)行加速度概念、亞里士多德和伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究教學(xué);用實(shí)驗(yàn)法使學(xué)生通過使用DIS測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的加速度,完成“勻變速直線規(guī)律”的探索;通過自主學(xué)習(xí),讓學(xué)生總結(jié)“自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”.

3 單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)是把學(xué)科核心素養(yǎng)具體化為單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的過程,它在“物理核心素養(yǎng)→單元教學(xué)目標(biāo)→課時(shí)教學(xué)目標(biāo)”目標(biāo)鏈中處于承上啟下的關(guān)鍵地位.單元教學(xué)目標(biāo)的確定應(yīng)以單元教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情的分析結(jié)果為基礎(chǔ),注重物理核心素養(yǎng)對(duì)教學(xué)的引領(lǐng)和導(dǎo)向作用,關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的可操作性、可檢測(cè)性.

單元教學(xué)目標(biāo)的表述與以往課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的表述類似,主要包括: ① 行為主體——學(xué)生(可省略),② 行為動(dòng)詞——說出、解釋、觀察等,③ 行為條件——通過……實(shí)驗(yàn)、辯論等,④ 表現(xiàn)程度——準(zhǔn)確地、大體認(rèn)識(shí)、獨(dú)立等要素.在此基礎(chǔ)上,為了突顯學(xué)科育人價(jià)值,單元教學(xué)目標(biāo)的表述中還要包括第⑤要素:素養(yǎng)指向——能量觀、科學(xué)論證能力、交流與合作能力等.需要說明的是,一條單元目標(biāo)中,不一定涉及上述全部要素.

單元教學(xué)重難點(diǎn)分析是對(duì)單元教學(xué)目標(biāo)的提煉,教師準(zhǔn)確把握教學(xué)重難點(diǎn)有助于合理的安排學(xué)習(xí)活動(dòng).單元內(nèi)容中與前面知識(shí)聯(lián)系緊密,對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)具有較大影響的物理核心素養(yǎng)就是本單元的教學(xué)重點(diǎn).單元教學(xué)難點(diǎn)是指那些與學(xué)生日常概念、思維方式、習(xí)慣態(tài)度之間差別比較大的物理概念、規(guī)律、技能、方法等.

“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的單元教學(xué)目標(biāo)為:

(1) 理解加速度、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)等概念,體會(huì)物理學(xué)中的抽象與建模思維.

(2) 通過實(shí)驗(yàn),探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),能用公式、圖像等方法描述勻變速直線運(yùn)動(dòng),理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,能運(yùn)用其解決實(shí)際問題,體會(huì)科學(xué)思維中的推理與抽象方法.

(3) 通過自主實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律.結(jié)合物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容,認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)推理在物理學(xué)研究中的作用,能夠基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解.

該單元教學(xué)重點(diǎn)為:加速度概念的建立和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探索.這既是對(duì)學(xué)生已有運(yùn)動(dòng)觀的拓展,也是發(fā)展學(xué)生“運(yùn)動(dòng)與相互作用觀”的基礎(chǔ).單元教學(xué)難點(diǎn)為:理解速度與加速度的聯(lián)系與區(qū)別、建立自由落體運(yùn)動(dòng)模型.

4 單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)是進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)的樞紐,既是對(duì)單元教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的學(xué)習(xí)過程規(guī)劃,又是課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施藍(lán)圖,對(duì)課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)具有統(tǒng)領(lǐng)作用.[7]該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)可通過以下步驟完成.首先,設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng)框架.根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo),整體設(shè)計(jì)單元重點(diǎn)活動(dòng),分析各活動(dòng)之間的結(jié)構(gòu)和順序.然后,制定每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)的具體實(shí)施策略.與課時(shí)教學(xué)活動(dòng)不同,單元視域下的每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)是緊緊圍繞單元教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施的,始終指向物理核心素養(yǎng)的落實(shí).最后,構(gòu)建課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù).按照單元規(guī)劃模塊制定的課時(shí)、素養(yǎng)要求將單元學(xué)習(xí)活動(dòng)盡量平均地分布在各課時(shí)中,組成課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù).需要注意的是,這里的學(xué)習(xí)活動(dòng)不僅包括課時(shí)活動(dòng),也包括課外活動(dòng).

為了直觀地表示出學(xué)科核心素養(yǎng)、單元教學(xué)、課時(shí)教學(xué)的關(guān)系,筆者在借鑒喻俊等人研究成果[8]的基礎(chǔ)上,編制了如圖1所示的單元設(shè)計(jì)與課時(shí)安排的關(guān)系框架圖.圖中,“素養(yǎng)要求”處于框架的中心位置,課時(shí)和主要活動(dòng)都是為圍繞它展開的,這就為完成通過單元教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)的目標(biāo)提供了保障.

圖1 單元設(shè)計(jì)與課時(shí)安排的關(guān)系框架圖

按照上述設(shè)計(jì)步驟,對(duì)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”單元進(jìn)行了學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì).以其中的第1課時(shí)為例,該單元的課時(shí)1為速度變化的快慢:加速度;素養(yǎng)要求為體會(huì)物理學(xué)中的抽象思維;對(duì)應(yīng)的主要活動(dòng)為①播放視頻,結(jié)合導(dǎo)學(xué)案,引出加速度概念； ②通過小組討論,辨析速度與加速度的關(guān)系.其他課時(shí)的名稱、素養(yǎng)要求以及主要活動(dòng),在此不再一一陳列.

5 單元作業(yè)設(shè)計(jì)

單元作業(yè)設(shè)計(jì)是指教師以單元為基本單位,依據(jù)一定的學(xué)習(xí)目的,選擇重組、改編、完善或自主開發(fā)等多種方式形成作業(yè)的過程.單元作業(yè)屬于中期作業(yè),相較于長(zhǎng)期的學(xué)期/學(xué)年作業(yè)和短期的課時(shí)作業(yè),它的目標(biāo)性、系統(tǒng)性、針對(duì)性、發(fā)展性和科學(xué)性都能較好地實(shí)現(xiàn).[9]在進(jìn)行單元作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)關(guān)注作業(yè)的可選擇性、類型的豐富性以及載體的真實(shí)性.

具體而言,在作業(yè)的選擇性方面,可以根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平和物理核心素養(yǎng)的“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”設(shè)計(jì)具有選擇性的作業(yè).例如,2019年由人教社出版的高中物理教科書中每一章后面都有難度不同的A組和B組練習(xí)題,A組習(xí)題相對(duì)基礎(chǔ),而B組習(xí)題是按照《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4的要求進(jìn)行編寫的,以滿足不同層次學(xué)習(xí)的需求.在作業(yè)類型的豐富性方面,單元作業(yè)不僅有對(duì)某章、某節(jié)知識(shí)的概括與歸納型習(xí)題,還應(yīng)包括開放性作業(yè)、實(shí)踐性作業(yè),從而促進(jìn)學(xué)生發(fā)散性思維、問題解決能力的發(fā)展.就作業(yè)的真實(shí)性而言,作業(yè)題目的設(shè)計(jì)應(yīng)注重以真實(shí)情境為載體.這是因?yàn)橐哉鎸?shí)情境為載體的作業(yè)能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和方法的認(rèn)識(shí),有助于實(shí)現(xiàn)作業(yè)作為課堂教學(xué)延伸的功能,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)具有獨(dú)特的價(jià)值.

“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”單元除了設(shè)計(jì)常規(guī)的概括與歸納型習(xí)題外,還可以設(shè)計(jì)開放性作業(yè)、動(dòng)手實(shí)踐性作業(yè).例如,(1) 如何利用所學(xué)的直線運(yùn)動(dòng)知識(shí),設(shè)計(jì)測(cè)量一口深井深度的方案.(2) 請(qǐng)查閱“死亡加速度”的相關(guān)資料,并和小組成員交流學(xué)習(xí)心得.又如,(3) 動(dòng)手制作一把“人的反應(yīng)時(shí)間測(cè)量尺”,并用其進(jìn)行測(cè)量.這樣的作業(yè)設(shè)計(jì)既能對(duì)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力進(jìn)行檢驗(yàn),也能培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任、分析解決問題的能力,可以在一定程度上彌補(bǔ)課堂教學(xué)中學(xué)科育人的短板.

6 單元教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

單元教學(xué)評(píng)價(jià)是通過某些標(biāo)準(zhǔn)來判斷單元教學(xué)設(shè)計(jì)在多大程度上實(shí)現(xiàn)了單元教學(xué)目標(biāo)的過程,通常包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)兩部分.

(1) 形成性評(píng)價(jià).

形成性評(píng)價(jià)是指在課時(shí)教學(xué)中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)、課時(shí)作業(yè)等進(jìn)行評(píng)價(jià),主要檢測(cè)課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)的適切性以及學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后是否達(dá)到了該節(jié)課的素養(yǎng)要求.根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果,教師對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇、教學(xué)邏輯、課時(shí)安排等進(jìn)行反思與修正,從而為下一輪教學(xué)服務(wù).

(2) 總結(jié)性評(píng)價(jià).

總結(jié)性評(píng)價(jià)是指在完成單元教學(xué)后,通過以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的單元測(cè)試卷對(duì)學(xué)生進(jìn)行單元教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的檢測(cè)與評(píng)價(jià).通過評(píng)價(jià),對(duì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)等進(jìn)行反思與改進(jìn).

“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”單元的形成性評(píng)價(jià)主要包括兩個(gè)方面.(1) 活動(dòng)開展情況的評(píng)價(jià).以“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t關(guān)系”實(shí)驗(yàn)為例,可以從學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、DIS系統(tǒng)操作熟練程度以及數(shù)據(jù)處理的合理性等角度進(jìn)行評(píng)價(jià).(2) 課時(shí)作業(yè)的評(píng)價(jià).對(duì)作業(yè)的評(píng)價(jià)可從學(xué)生作業(yè)的正確率、課堂反饋等角度展開.

關(guān)于本單元的總結(jié)性評(píng)價(jià),應(yīng)以抽象思維、科學(xué)推理、運(yùn)動(dòng)觀等素養(yǎng)為中心,以真實(shí)情境為載體,形成單元測(cè)試卷,考查學(xué)生對(duì)加速度概念的理解和運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決實(shí)際問題的能力.根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果,對(duì)此單元的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行反饋與修改.

7 總結(jié)

通過單元教學(xué),教師的教學(xué)設(shè)計(jì)視野從單課時(shí)的較微觀層面轉(zhuǎn)向中觀層面的單元,能夠從單元整體上把握教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和方法,既有利于使宏觀層面的學(xué)科核心素養(yǎng)落到實(shí)處,同時(shí)又能使單元內(nèi)的課時(shí)教學(xué)變得更加富有彈性,有利于優(yōu)化教學(xué)效果.[10]

如果將物理教學(xué)比喻成一棵大樹的話,那么物理核心素養(yǎng)就是樹根,單元教學(xué)設(shè)計(jì)就是樹干,而課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)就是從樹干上發(fā)出的樹枝.樹枝只有通過樹干才能與樹根發(fā)生聯(lián)系,脫離樹干的樹枝是無生命力的,而沒有樹枝的樹干是枯萎的.由此可見,只有將物理核心素養(yǎng)、單元教學(xué)設(shè)計(jì)和課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)都融入到物理教學(xué)設(shè)計(jì)中才能使物理核心素養(yǎng)落地,而物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)在其中起到了舉足輕重的作用.