素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計：邁向知識與項目的統(tǒng)整*

駱 波

單元是課程與學(xué)習(xí)的基本單位，單元設(shè)計是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。單元設(shè)計作為研究熱點，有兩種傾向值得研究者和一線教師警惕。一是言必稱“大”，張口提筆就是大單元、大主題、大概念等。學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合、學(xué)習(xí)方式的多樣和學(xué)習(xí)過程的開放固然重要，但更重要的是設(shè)計與組織好基本的課堂活動，以促進學(xué)習(xí)真實發(fā)生。二是分而論之，把單元簡單地分為“知識單元”和“項目單元”。兩類單元分別基于分析取向和綜合取向，在知與行的關(guān)系上各執(zhí)一端，無法有效滿足素養(yǎng)時代的學(xué)習(xí)訴求。

為求得單元組織教學(xué)的優(yōu)化，應(yīng)在育人目標(biāo)的統(tǒng)領(lǐng)下整合知識與經(jīng)驗、學(xué)科與生活，為學(xué)習(xí)者提供在真實情境中解決問題的機會。本文以蘇科版物理八年級上冊第五章“物體的運動”設(shè)計為例，淺談如何通過對知識與項目的統(tǒng)整，從具體的知識點走向相對完整的學(xué)習(xí)單元。

一、關(guān)鍵問題：觸及概念本質(zhì)，以形成物理觀念

物理觀念與物理事實、物理概念、物理規(guī)律同屬于物理知識，是聚合和抽象程度更高的物理知識；是居于物理學(xué)科中心，具有超越課堂教學(xué)的持久價值和遷移價值的關(guān)鍵性概念或原理。［1］當(dāng)學(xué)生理解了物理概念和物理規(guī)律并懂得進行實際應(yīng)用時，我們才能說其物理觀念已經(jīng)形成。所以，素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計應(yīng)厘清單元目標(biāo)，設(shè)計關(guān)鍵問題，觸及學(xué)科本質(zhì)，科學(xué)把握物理觀念的生長過程和轉(zhuǎn)化過程。

1.確定單元目標(biāo)，呈現(xiàn)物理觀念的生長過程。

單元目標(biāo)應(yīng)該包含兩部分內(nèi)容：一是學(xué)生應(yīng)該學(xué)到什么；二是通過何種方式學(xué)到。單元目標(biāo)的確定，首先要進行上位的勾連，要在課程目標(biāo)的統(tǒng)領(lǐng)下，以主題為核心，使單元具有明確的目標(biāo)指向性；其次要注重學(xué)科間的橫向融合，使單元既關(guān)注認知和情感，也關(guān)注學(xué)科和主題；最后要注重單元目標(biāo)的縱向延伸，明確下一階段的要求，使單元目標(biāo)更有發(fā)展性。在教學(xué)“物體的運動”這一單元時，筆者設(shè)計了如下單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。（見表1）

表1 “物體的運動”單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

2.設(shè)計關(guān)鍵問題，揭示物理觀念的轉(zhuǎn)化過程。

在單元教學(xué)中，要讓學(xué)生有機會表達看法、交流想法和展示做法，使學(xué)生在表達與展示中不斷加深對主題意義的認識。對話的質(zhì)量取決于問題設(shè)計的水平，尤其是關(guān)鍵問題的設(shè)計。關(guān)鍵問題的設(shè)計應(yīng)指向單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，保證學(xué)習(xí)不偏離航道；應(yīng)有利于暴露“前概念”，掃清建立科學(xué)觀念之路上的障礙；應(yīng)注重邏輯推理，形成解決問題的科學(xué)程序。在學(xué)習(xí)“物體的運動”單元時，筆者設(shè)計如下單元關(guān)鍵問題。（見表2）

表2 “物體的運動”單元關(guān)鍵問題

二、探究活動：像科學(xué)家一樣思考，以發(fā)展科學(xué)思維

素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計，注重把“探究活動”作為“構(gòu)建物理知識結(jié)構(gòu)、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、體現(xiàn)課程理念”的主線。但在教學(xué)實踐中，不少教師把“探究”機械地理解為“發(fā)現(xiàn)、描述、測量、推理”等系列技能，其結(jié)果自然偏離物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)。通過訓(xùn)練，學(xué)生可能掌握了這些零散的技能，但無法解決實際問題，更不能像科學(xué)家那樣思考。蘇科版初中物理教材主編劉炳昇教授也曾在報告中指出：“探究是融合了觀察、實驗、理論思維和數(shù)學(xué)方法應(yīng)用的科學(xué)方法?！?/p>

基于上述認識，筆者在設(shè)計單元探究活動時考慮兩個基本要點：一是如何使探究真實有效地發(fā)生；二是探究活動是否利于發(fā)展科學(xué)思維。

1.讓探究行為發(fā)生。

在學(xué)生探究過程中，教師可思考下面5個問題，判斷探究行為是否真實有效地發(fā)生。（1）誰在提問？至少應(yīng)有一段時間或者部分過程，是由學(xué)生的提問來推動的。（2）誰設(shè)計步驟？（3）誰決定收集什么數(shù)據(jù)？（4）誰根據(jù)數(shù)據(jù)做解釋？是教師還是課本給出了結(jié)論？還是學(xué)生分析其收集的數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論？（5）誰交流和驗證結(jié)論？這些活動是否促使學(xué)生評估其探究過程與結(jié)果，并進行交流？

2.像科學(xué)家一樣思考。

《普通高中物理課程標(biāo)準（2017 年版）》指出，“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，“科學(xué)探究”主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。就初中物理的學(xué)習(xí)而言，需要依托科學(xué)探究，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，使其形成物理觀念，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度。具體的教學(xué)策略是：創(chuàng)設(shè)問題情境—開展實驗探究—構(gòu)建物理模型—培養(yǎng)科學(xué)思維—形成物理觀念。在學(xué)習(xí)“物體的運動”中“直線運動”一節(jié)時，筆者設(shè)計以下案例，說明探究性活動如何發(fā)展科學(xué)思維。

案例：“研究氣泡的運動規(guī)律”的探究設(shè)計

觀察：在內(nèi)徑約為0.8cm、長為10cm的玻璃管中注滿水，上端留一小段空氣柱，再用橡皮塞塞住管口。將玻璃管翻轉(zhuǎn)后豎直（或傾斜）放置，觀察氣泡的運動情況。

問題：氣泡運動過程中速度是否變化？

方法：（1）分段研究，將水管分成等距離的若干區(qū)間，比較每段所用時間是否相同；（2）設(shè)計表格，記錄各區(qū)間的時間并計算相應(yīng)的速度；（3）畫出氣泡運動的s-t圖像，得出氣泡呈均速直線運動的結(jié)論。

質(zhì)疑：（1）還有其他劃分區(qū)間的方法嗎？（2）生活中有嚴格意義上的勻速直線運動嗎？

此案例在以下方面體現(xiàn)了“像科學(xué)家一樣思考”：一是注重研究方法背后的邏輯，從局部到整體；二是采用多種形式記錄收集到的證據(jù)；三是建立“抽象模型—描述事物活動規(guī)律”的數(shù)學(xué)方程式或描述性文字。從本質(zhì)上講，科學(xué)家的研究過程就是提出問題、收集證據(jù)、尋求答案、建立模型的過程，他們致力于回答“是什么”以及“為什么”。我們在進行單元設(shè)計時，需要精選典型的探究活動，滲透科學(xué)思維，給學(xué)生創(chuàng)造像科學(xué)家那樣探索的機會。

三、實踐項目：打通知識與實踐，以培育關(guān)鍵能力

物理學(xué)習(xí)中的實踐性項目，一般可分為科學(xué)實踐、工程實踐兩類。我們期望學(xué)生親身參與實踐，沒有親身經(jīng)歷這些實踐，學(xué)生就不能理解科學(xué)實踐，更不能理解科學(xué)知識的本質(zhì)，關(guān)鍵能力的培育也將淪為無源之水、無本之木。

在進行單元設(shè)計時，教師可圍繞核心概念，開發(fā)1～2個實踐項目，讓學(xué)生經(jīng)歷“開發(fā)和使用模型、計劃與開展研究、分析和解讀數(shù)據(jù)、使用數(shù)學(xué)和計算思維、建構(gòu)解釋以及運用這些實踐來展示對核心概念的理解”，培育其學(xué)科關(guān)鍵能力。

1.科學(xué)實踐項目。

在科學(xué)實踐中，教師要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷像科學(xué)家那樣探究并建立有關(guān)自然世界的模型和理論的過程。

案例：測量平均速度。

器材清單：玻璃球（大小各一個）、卷尺、記號筆、PVC線槽（1.5m）、秒表等。

實踐任務(wù)1：測量玻璃球在斜面上運動的平均速度。將線槽一端墊高，再將玻璃球從起點釋放，記錄它到達底端所用的時間。重復(fù)3次，計算出玻璃球在線槽上運動的平均速度。

實踐任務(wù)2：探究影響物體沿斜面運動的平均速度的因素。讓學(xué)生列出影響玻璃球在線槽上運動的平均速度的因素，并逐一設(shè)計實驗、收集證據(jù)、檢驗猜想。

實踐任務(wù)3：比較玻璃球在斜面上運動的平均速度和在地面上滾動的平均速度。觀察玻璃球從線槽沖下來后在水平地面上的運動過程，記錄玻璃球停下的位置及所用時間，計算玻璃球在水平地面上運動的平均速度，并與之在線槽（斜面）上運動的平均速度比較。改變釋放玻璃球的起點，重復(fù)3次，計算并比較數(shù)據(jù)。

上述實踐項目包含三個層次：一是實際的測量活動，深化對平均速度的認識；二是開放性的探究活動，需要經(jīng)歷完整的探究過程；三是拓展性的研究內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)新的運動規(guī)律。這表明科學(xué)實踐能不斷生成新的研究問題，是個持續(xù)探索、不斷發(fā)現(xiàn)的過程。

2.工程實踐項目。

在工程實踐中，教師要引導(dǎo)學(xué)生像工程師一樣設(shè)計方案、建造模型，再反復(fù)檢驗、改進，以實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計。

案例：設(shè)計一個可以做勻速直線運動的玩具小車。

設(shè)計流程及其具體任務(wù)，如圖2所示。

素養(yǎng)導(dǎo)向的單元整體教學(xué)應(yīng)為工程教育留有一定的空間，具體操作中要關(guān)注學(xué)生的以下預(yù)期表現(xiàn)：一是確定一個設(shè)計問題的標(biāo)準，并考慮相關(guān)的科學(xué)原理（核心概念）；二是評估彼此的設(shè)計方案，并對各方案的優(yōu)點加以整合；三是分析檢驗數(shù)據(jù)，改進整合后的方案，以實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計。

課程單元是圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，對情境、目標(biāo)、探究、模型、實踐等進行組織或結(jié)構(gòu)化的“一個完整的學(xué)習(xí)事件”。無論是關(guān)鍵問題的設(shè)計、探究活動的組織，還是實踐項目的開發(fā)，均需以素養(yǎng)為導(dǎo)向。通過一個個單元，以知識與項目的統(tǒng)整為路徑，連接知識目標(biāo)與學(xué)科核心素養(yǎng)；建立學(xué)習(xí)內(nèi)容與真實情境之間的關(guān)系，打通知識學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用的“最后一公里”；貫通書本世界與生活世界，強化學(xué)用結(jié)合與知行合一，使學(xué)生像科學(xué)家一樣思考、像工程師一樣實踐。

（圖2）