三維四環(huán)：讓深度學(xué)習(xí)在物理單元教學(xué)中發(fā)生

李進(jìn) 陳美陸

摘 要：“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法是指在深度學(xué)習(xí)下以“認(rèn)知、交往、個(gè)人”三個(gè)維度，通過(guò)主題、目標(biāo)、活動(dòng)、評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌實(shí)施物理教學(xué)的方法，該教學(xué)法指向核心素養(yǎng)提升，有助于學(xué)生關(guān)鍵能力的形成和必備品格的培養(yǎng).本文主要談在中學(xué)物理實(shí)際教學(xué)中如何應(yīng)用“三維四環(huán)”單元教學(xué)法.

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科;深度學(xué)習(xí);三維四環(huán);單元教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）12-0013-04

1 “三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法的提出

自改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)教育先后經(jīng)歷了四次較大的變革[1]，每一次改革都根據(jù)社會(huì)發(fā)展需要對(duì)課程計(jì)劃與標(biāo)準(zhǔn)、教材與教法做出重大調(diào)整.現(xiàn)階段正處在新時(shí)代新發(fā)展要求下的新課改進(jìn)程中，為轉(zhuǎn)變學(xué)科的育人價(jià)值以及創(chuàng)新學(xué)科的育人方式，新課標(biāo)確立了培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為教育核心，并明確了學(xué)生、學(xué)科、社會(huì)三位一體的新課程理念.當(dāng)前教學(xué)的主要任務(wù)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，教學(xué)研究的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向以核心素養(yǎng)為價(jià)值取向的高標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)科課程體系建設(shè).

在物理學(xué)科教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)教育理念要實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)化：“把人類社會(huì)積累的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的個(gè)體知識(shí)和觀念;把前人從事智力活動(dòng)的思想、方法轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力和思維方式;把蘊(yùn)含在知識(shí)載體中的觀念、態(tài)度轉(zhuǎn)化為學(xué)生的行為準(zhǔn)則.”[2]這三個(gè)轉(zhuǎn)化是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)理念在物理學(xué)科中的具體化.第一個(gè)轉(zhuǎn)化是學(xué)生的物理觀念形成過(guò)程;第二個(gè)轉(zhuǎn)化是在課堂交往中實(shí)現(xiàn)的，即學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究能力提升;第三個(gè)轉(zhuǎn)化是指科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的養(yǎng)成.在實(shí)際課堂教學(xué)如何實(shí)現(xiàn)這三個(gè)轉(zhuǎn)化呢？只有通過(guò)三種對(duì)話，即佐藤學(xué)提出的“與世界對(duì)話，與他人對(duì)話，與自己對(duì)話”，這就是探究學(xué)習(xí)的奧秘.與世界對(duì)話是認(rèn)知的過(guò)程，與他人對(duì)話是交往的過(guò)程，與自己對(duì)話是個(gè)人成長(zhǎng)的過(guò)程.

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法在情境教學(xué)、探究教學(xué)、建構(gòu)主義、深度學(xué)習(xí)等理論的基礎(chǔ)上，總結(jié)出以“認(rèn)知、交往、個(gè)人”為三個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)維度，運(yùn)用單元設(shè)計(jì)技術(shù)，分主題、目標(biāo)、活動(dòng)、評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)有序組織學(xué)習(xí)活動(dòng)的教學(xué)方法，是學(xué)生、學(xué)科、社會(huì)三位一體化的核心素養(yǎng)理念在課堂教學(xué)中的具體操作方法.本文主要談在中學(xué)物理實(shí)際教學(xué)中如何應(yīng)用“三維四環(huán)”單元教學(xué)法實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，達(dá)成深度學(xué)習(xí)的目標(biāo).

2 “三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法的內(nèi)涵與結(jié)構(gòu)

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法是指在“認(rèn)知、交往、個(gè)人”三個(gè)維度下，以教學(xué)的主題、目標(biāo)、活動(dòng)、評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)并有序?qū)嵤┑囊环N組織學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方法.該教學(xué)法旨在提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，有利于學(xué)生的物理觀念的建構(gòu)、科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力等關(guān)鍵能力的形成以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等必備品格的養(yǎng)成.“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法屬于核心素養(yǎng)下單元教學(xué)設(shè)計(jì)的操作層級(jí)行動(dòng)方法.

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法中的三維具體內(nèi)容為：認(rèn)知是指物理知識(shí)與技能的記憶、理解、掌握和應(yīng)用的程度以及體系建構(gòu)情況;交往是指探究活動(dòng)中的提出問(wèn)題、收集證據(jù)、實(shí)驗(yàn)推理、解釋交流等能力的發(fā)展程度;個(gè)人是指性格與意志、情感與態(tài)度、價(jià)值觀等非智力因素的發(fā)展情況.有了“三維”立體設(shè)計(jì)理念，教學(xué)的各項(xiàng)工作就有了方向，教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)就有了時(shí)空感.這種時(shí)空感可以用“新木桶理論”來(lái)形象地表述.把知識(shí)比作桶里的水，課堂交往能力就是桶壁，桶底則是個(gè)人品質(zhì)（如圖1所示）.這里的知識(shí)不是一般理解的知識(shí)點(diǎn)，而是一個(gè)系統(tǒng)的單元知識(shí)體系.為了幫助學(xué)生建構(gòu)有機(jī)整體的“四環(huán)”單元球知識(shí)體系（如圖2所示），“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法中的四環(huán)為其提供了基本路徑.因此，系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)課堂交往包括：主題、目標(biāo)、活動(dòng)、評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，其有別于傳統(tǒng)教學(xué)的單向傳輸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu).

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)分析了學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和學(xué)情的基礎(chǔ)上，整體設(shè)計(jì)一個(gè)主題，根據(jù)單元目標(biāo)，分解各個(gè)教學(xué)活動(dòng)目標(biāo)，整體化設(shè)計(jì)“課堂交往”的過(guò)程.課堂交往包括：師生之間交往、生生之間交往、個(gè)體與學(xué)習(xí)小組交往、教師與學(xué)習(xí)小組交往以及學(xué)習(xí)小組與學(xué)習(xí)小組之間交往.課堂交往既不是單向傳輸?shù)?，也不是無(wú)序的.在單向傳輸?shù)恼n堂交往中學(xué)生只需要靠集中注意力聽(tīng)講就行了，但是這種傳輸是低附加值且低效的.而在有序的“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)下的課堂交往要求學(xué)生在課堂上努力捕捉來(lái)自各個(gè)渠道的各種信息，并時(shí)刻準(zhǔn)備著表述自己的觀點(diǎn)以及態(tài)度誠(chéng)懇地修正他人觀點(diǎn)，當(dāng)然要尊重他人的發(fā)言，細(xì)心體會(huì)接納別人的見(jiàn)解，從而體驗(yàn)交往之樂(lè)，獲取豐厚的收益.

3 “三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法的原則與案例

3.1 明確主題的原則

3.1.1 主題確立占位要高

首先，指向核心素養(yǎng)的“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)旨在改變傳統(tǒng)的基于知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，在物理核心觀念統(tǒng)領(lǐng)下重組教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)以及布局課堂教學(xué)活動(dòng)，主題確立必須指向核心觀念，體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)以及育人賦能功能.

實(shí)踐中要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，立足教材內(nèi)容，根據(jù)提升學(xué)生素養(yǎng)的需要，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中認(rèn)識(shí)并形成物質(zhì)、能量、運(yùn)動(dòng)及相互作用等物理觀念，提高實(shí)驗(yàn)探究、理論探究與交流合作等能力，提升自身的思維品質(zhì)與科學(xué)態(tài)度等.

3.1.2 主題必須少量有深度

在《人是如何學(xué)習(xí)的：大腦、心理、經(jīng)驗(yàn)及學(xué)?！芬粫?shū)中有這樣一段關(guān)于學(xué)習(xí)過(guò)程的陳述：“必須用少量主題的深度覆蓋去替換學(xué)科領(lǐng)域中對(duì)所有主題的表面覆蓋，這些少量主題使得學(xué)科中的關(guān)鍵概念得以理解”[3].由此可知用“少量主題”替換“所有主題”，是學(xué)生掌握核心概念的重要途徑.所以主題確立原則是擷取指向核心概念的“少量”有深度的主題，即以“大概念”為錨點(diǎn)，用全體學(xué)生都可能面對(duì)的少量實(shí)際問(wèn)題作為主題.

案例：聲現(xiàn)象的單元教學(xué)單從知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)角度看是簡(jiǎn)單的，單元設(shè)計(jì)的主題占位不高，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)單元的教學(xué)造成極大的影響.但是不乏有教師依據(jù)中考對(duì)該單元的考查難易程度，作出“不必花費(fèi)時(shí)間學(xué)習(xí)”的論斷.殊不知在諸多版本的教材中將該單元作為初學(xué)物理學(xué)生的必修內(nèi)容是有高深意義的.這一單元富有運(yùn)動(dòng)、信息、能量等知識(shí)，更有發(fā)現(xiàn)、探究等交往，還有對(duì)環(huán)境、對(duì)人的情感態(tài)度.完全可以用“人與美妙的聲音”“聲音與生活”等STSE主題讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)身邊的各種聲音與生活、學(xué)習(xí)、情感等的關(guān)系，從而引出一系列的子問(wèn)題，對(duì)聲音產(chǎn)生、樂(lè)音特性、噪聲危害等問(wèn)題逐一研究，交流分享.

3.2 細(xì)化目標(biāo)的原則

3.2.1 目標(biāo)主體是學(xué)生

目標(biāo)是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，是為了學(xué)生認(rèn)知水平提高，交往能力增強(qiáng)，是為了學(xué)生的素養(yǎng)提升，所以無(wú)論單元教學(xué)目標(biāo)還是課時(shí)目標(biāo)的主體一定是學(xué)生，所以說(shuō)目標(biāo)一定是學(xué)習(xí)目標(biāo).在具體表述時(shí)永遠(yuǎn)都是學(xué)生知道、學(xué)生理解、學(xué)生學(xué)會(huì)等等，而不是教師完成什么任務(wù)，因此不可將單元設(shè)計(jì)的目標(biāo)表述為教會(huì)學(xué)生知道，也不能說(shuō)成幫助學(xué)生理解等等，這些主語(yǔ)還是教師，是不符合“目標(biāo)主體是學(xué)生”這一原則的.

3.2.2 目標(biāo)必須具體

課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)與課標(biāo)的內(nèi)容不同，學(xué)習(xí)目標(biāo)是為了方便將主題任務(wù)化，所以學(xué)習(xí)目標(biāo)必須是具體的，可實(shí)現(xiàn)的.雖然學(xué)習(xí)目標(biāo)不是學(xué)生學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容，但是貫穿于學(xué)習(xí)的始終，只有學(xué)習(xí)目標(biāo)是可實(shí)現(xiàn)的，學(xué)習(xí)任務(wù)才是可以完成的.“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)中目標(biāo)的制定表面上看跟通常的三維目標(biāo)相差不大，但是最大的區(qū)別在于可實(shí)現(xiàn)性.

3.2.3 目標(biāo)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)一致

學(xué)習(xí)目標(biāo)是教師的教與學(xué)生的學(xué)兩者之間的連接點(diǎn)，是教師將教學(xué)任務(wù)轉(zhuǎn)化成學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)的重要橋梁，所以學(xué)習(xí)目標(biāo)要明確揭示，讓每一個(gè)學(xué)生都知道自己努力的方向.確切地說(shuō)目標(biāo)實(shí)質(zhì)上是學(xué)生要做什么、怎么做、做到什么程度的具體表述，只有目標(biāo)與評(píng)價(jià)一致，學(xué)生才能對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)看得到自己做的怎么樣（見(jiàn)表1）.

案例：聲現(xiàn)象單元目標(biāo)設(shè)計(jì)（見(jiàn)表1）.

3.3 設(shè)計(jì)活動(dòng)的原則

3.3.1 課堂交往是活動(dòng)的主要形式

皮亞杰認(rèn)為：“真正的知識(shí)既不發(fā)端于客體，也不發(fā)端于主體，而是發(fā)端于主、客體相互作用的動(dòng)作和活動(dòng)中.”這里的“主、客體相互作用的動(dòng)作和活動(dòng)”實(shí)際上就是課堂交往（intercourse in classroom）.課堂交往是指教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生在課堂上的相互作用.事實(shí)上，無(wú)論教師有沒(méi)有計(jì)劃地組織教學(xué)活動(dòng)，課堂交往都會(huì)自然發(fā)生.只是有的交往是教師主控的，有的交往是主導(dǎo)的，有的交往是非正式的、難以控制的.這就需要教師在課前對(duì)課堂交往的時(shí)空、各種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，即活動(dòng)設(shè)計(jì).符合課堂交往需要的活動(dòng)才能促進(jìn)學(xué)生掌握知識(shí)、發(fā)展智力與個(gè)性，促進(jìn)學(xué)生的物理觀念形成，幫助學(xué)生形成良好的思想、心境、情感等個(gè)性品質(zhì)[4].當(dāng)然，課堂交往要保證全員參與，并適當(dāng)分工，另外建立課堂交往規(guī)則是活動(dòng)的有效保障.

3.3.2 科學(xué)探究是活動(dòng)的主要內(nèi)容

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法的主要教學(xué)活動(dòng)的方式為探究活動(dòng)，學(xué)生的知識(shí)、能力和品格都是在實(shí)驗(yàn)操作、推理分析等探究活動(dòng)中獲得的.與單一的活動(dòng)設(shè)計(jì)不同，單元活動(dòng)設(shè)計(jì)以核心問(wèn)題的解決為主線，通盤設(shè)計(jì)一系列相對(duì)獨(dú)立又內(nèi)具關(guān)聯(lián)的活動(dòng)群，并賦予相應(yīng)的認(rèn)知策略.

案例： 聲現(xiàn)象活動(dòng)設(shè)計(jì)與評(píng)估（見(jiàn)表2）.

3.3.3 探究活動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

在探究學(xué)習(xí)的過(guò)程中，雖然學(xué)生是主體，但是教師不可缺位，教師作為組織者、引導(dǎo)者以及關(guān)鍵評(píng)價(jià)者等多重身份，在探究學(xué)習(xí)起到重要作用.凡事預(yù)則立不預(yù)則廢，活動(dòng)設(shè)計(jì)少不了程序預(yù)設(shè).探究活動(dòng)的一般程序有：（1）圍繞探究主題和目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)情境幫助學(xué)生提出問(wèn)題，學(xué)生可能一次性提出很多問(wèn)題，這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注關(guān)鍵屬性，篩選有研究?jī)r(jià)值的問(wèn)題;（2）根據(jù)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，假設(shè)不是描述自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象，也不是預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是提出自己對(duì)現(xiàn)象的解釋，其實(shí)這是初建物理模型的過(guò)程，如用抽氣機(jī)抽真空罩中的空氣，學(xué)生未必預(yù)測(cè)到真空不能傳聲，可以猜想空氣傳聲的能力與空氣的稀薄程度有關(guān)或空氣越稀薄傳出的聲音越小等;（3）收集證據(jù)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并實(shí)施，這是最能體現(xiàn)學(xué)生思維能力的環(huán)節(jié);（4）得出結(jié)論，對(duì)問(wèn)題作出解釋，并交流討論.當(dāng)然，很多工作可以隱而不顯，除了課前設(shè)計(jì)好探究活動(dòng)的程序外，課中使用預(yù)設(shè)的引導(dǎo)、控制方案也是提高探究效益的有力保障.

3.4 評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的原則

3.4.1 評(píng)價(jià)貫穿且先行

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)中的評(píng)價(jià)是以一定價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)交往過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果等事實(shí)進(jìn)行評(píng)判.為保證課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)不僅有利于學(xué)生知識(shí)體系的建構(gòu)，還有助于課堂交往能力的提升，并發(fā)揮好學(xué)科教學(xué)的育人功能，“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)采取“逆向教學(xué)設(shè)計(jì)”，即“評(píng)價(jià)先行”， 在依據(jù)“三維”確定學(xué)習(xí)目標(biāo)（學(xué)習(xí)結(jié)果）之后，設(shè)計(jì)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)），然后設(shè)計(jì)活動(dòng)（學(xué)習(xí)過(guò)程）.評(píng)價(jià)的方式是多元多樣的，不僅重視學(xué)習(xí)成果，還重視學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)學(xué)習(xí)反應(yīng)、學(xué)習(xí)行為等方面都要做出評(píng)價(jià).

3.4.2 多種方式評(píng)價(jià)且有進(jìn)階記錄

根據(jù)SOLO分類評(píng)價(jià)法，比格斯把學(xué)生對(duì)課前準(zhǔn)備、課中交往表現(xiàn)以及課后作業(yè)完成情況或提交作品等學(xué)習(xí)結(jié)果由低到高劃分為五個(gè)層次：分別是前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu).具體評(píng)估時(shí)，根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)和依據(jù)SOLO分類評(píng)價(jià)層次評(píng)定得分，如學(xué)生邏輯混亂、沒(méi)有論據(jù)支撐的回答或展示，賦1分;學(xué)生有解決問(wèn)題的思路，但是論據(jù)單一，認(rèn)識(shí)僅停留于現(xiàn)象，賦2分;學(xué)生可以用多種方法解決問(wèn)題，但未能把這些思路有機(jī)地整合起來(lái)，賦3分;學(xué)生不僅有多種解決問(wèn)題的方法，且能有機(jī)結(jié)合運(yùn)用，賦4分;學(xué)生不但能解決當(dāng)前的問(wèn)題，而且能抽象概括，并上升到理論高度，分析、拓展、深化問(wèn)題，賦5分.

案例：學(xué)生進(jìn)階記錄（見(jiàn)表3）.

4 結(jié)語(yǔ)

引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)是“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)的目標(biāo)，只有通過(guò)“洞悉與解決真問(wèn)題”的過(guò)程，并指向關(guān)鍵能力形成和必備品格培養(yǎng)的教學(xué)才能促成真正深度學(xué)習(xí)，才能讓學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力等關(guān)鍵能力以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等個(gè)人必備品格逐漸增強(qiáng)[5].

教學(xué)方法的形成無(wú)外乎兩種路徑：一種是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)歸納而來(lái)的;另一種是教學(xué)理論推導(dǎo)演繹而來(lái)的.對(duì)于一種教學(xué)方法不好簡(jiǎn)單地定論到底是歸納形成的還是演繹形成的，事實(shí)上對(duì)于一線教師而言，他們的教學(xué)方法大多是在經(jīng)驗(yàn)歸納與理論演繹螺旋生成的.“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)法還要不斷吸收其它教學(xué)改革的成果，結(jié)合建構(gòu)主義、情境教學(xué)、探究教學(xué)、深度學(xué)習(xí)等理論，凸顯物理學(xué)科的育人價(jià)值，依據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行不斷改進(jìn).

“三維四環(huán)”物理單元教學(xué)讓學(xué)生在主題活動(dòng)中經(jīng)歷“想學(xué)—自學(xué)—互學(xué)—展學(xué)”的過(guò)程.

“四學(xué)”是“四環(huán)”在課時(shí)教學(xué)中的具體表現(xiàn)，任何教學(xué)法的實(shí)施都離不開(kāi)課時(shí)教學(xué)，課時(shí)教學(xué)過(guò)程中教師的任務(wù)是：不想學(xué)，教師用主題激趣;不會(huì)學(xué)，教師用目標(biāo)導(dǎo)學(xué);學(xué)不會(huì)，教師用活動(dòng)助力;學(xué)會(huì)了，教師提供展臺(tái).教師存在的價(jià)值正在于幫助全體學(xué)生各自發(fā)展，而不是只選擇能教好的學(xué)生教.

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（收稿日期：2021-03-23）