素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計(jì)： 邁向知識(shí)與項(xiàng)目的統(tǒng)整

【摘 要】素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計(jì)，應(yīng)打破“大單元”與“小單元”之爭(zhēng)，告別“知識(shí)單元”與“項(xiàng)目單元”的二元對(duì)立，邁向知識(shí)與項(xiàng)目的統(tǒng)整。具體實(shí)踐中，需圍繞單元目標(biāo)設(shè)計(jì)好關(guān)鍵問(wèn)題，觸及概念本質(zhì)，以形成物理觀念;組織好探究活動(dòng)，像科學(xué)家一樣思考，以發(fā)展科學(xué)思維;開(kāi)發(fā)出實(shí)踐項(xiàng)目，打通知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用，以培育關(guān)鍵能力。

【關(guān)鍵詞】單元設(shè)計(jì);物理學(xué)科核心素養(yǎng);關(guān)鍵問(wèn)題;實(shí)踐項(xiàng)目

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2022）19-0014-04

【作者簡(jiǎn)介】駱波，江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校（江蘇無(wú)錫，214177）教師，一級(jí)教師，無(wú)錫市初中物理學(xué)科帶頭人，無(wú)錫市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者。

單元是課程與學(xué)習(xí)的基本單位，單元設(shè)計(jì)是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。單元設(shè)計(jì)作為研究熱點(diǎn)，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(guò)程的開(kāi)放固然重要，但更重要的是設(shè)計(jì)與組織好基本的課堂活動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。二是分而論之，把單元簡(jiǎn)單地分為“知識(shí)單元”和“項(xiàng)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(wú)法有效滿足素養(yǎng)時(shí)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(shí)與經(jīng)驗(yàn)、學(xué)科與生活，為學(xué)習(xí)者提供在真實(shí)情境中解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)。本文以蘇科版物理八年級(jí)上冊(cè)第五章“物體的運(yùn)動(dòng)”設(shè)計(jì)為例，淺談如何通過(guò)對(duì)知識(shí)與項(xiàng)目的統(tǒng)整，從具體的知識(shí)點(diǎn)走向相對(duì)完整的學(xué)習(xí)單元。

一、關(guān)鍵問(wèn)題：觸及概念本質(zhì)，以形成物理觀念

物理觀念與物理事實(shí)、物理概念、物理規(guī)律同屬于物理知識(shí)，是聚合和抽象程度更高的物理知識(shí);是居于物理學(xué)科中心，具有超越課堂教學(xué)的持久價(jià)值和遷移價(jià)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(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，我們才能說(shuō)其物理觀念已經(jīng)形成。所以，素養(yǎng)導(dǎo)向的單元設(shè)計(jì)應(yīng)厘清單元目標(biāo)，設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題，觸及學(xué)科本質(zhì)，科學(xué)把握物理觀念的生長(zhǎng)過(guò)程和轉(zhuǎn)化過(guò)程。

1.確定單元目標(biāo)，呈現(xiàn)物理觀念的生長(zhǎng)過(guò)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(guò)何種方式學(xué)到。單元目標(biāo)的確定，首先要進(jìn)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(rèn)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(yùn)動(dòng)”這一單元時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了如下單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。（見(jiàn)表1）

[表1 “物體的運(yùn)動(dòng)”單元學(xué)習(xí)目標(biāo)][目標(biāo)體系 知識(shí)要求 課程標(biāo)準(zhǔn) 1.知道機(jī)械運(yùn)動(dòng)，舉例說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性

2.會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)估測(cè)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度和時(shí)間，會(huì)選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y(cè)量運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度和時(shí)間

3.用速度描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度 單元目標(biāo) 1.會(huì)判斷物體是否在運(yùn)動(dòng)，知道對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述與所選的參照物有關(guān)

2.會(huì)測(cè)量物體的速度，會(huì)研究直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的速度是否變化

3.會(huì)用圖像表示簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng) 延伸目標(biāo) 1.舉例說(shuō)明自然界存在多種多樣的運(yùn)動(dòng)形式，知道世界處在不停的運(yùn)動(dòng)中

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，明確力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，知道力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 ]

2.設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題，揭示物理觀念的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

在單元教學(xué)中，要讓學(xué)生有機(jī)會(huì)表達(dá)看法、交流想法和展示做法，使學(xué)生在表達(dá)與展示中不斷加深對(duì)主題意義的認(rèn)識(shí)。對(duì)話的質(zhì)量取決于問(wèn)題設(shè)計(jì)的水平，尤其是關(guān)鍵問(wèn)題的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵問(wèn)題的設(shè)計(jì)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(wèn)題的科學(xué)程序。在學(xué)習(xí)“物體的運(yùn)動(dòng)”單元時(shí)，筆者設(shè)計(jì)如下單元關(guān)鍵問(wèn)題。（見(jiàn)表2）

[表2 “物體的運(yùn)動(dòng)”單元關(guān)鍵問(wèn)題][學(xué)習(xí)內(nèi)容 關(guān)鍵問(wèn)題 長(zhǎng)度的

測(cè)量 1.測(cè)量，為何首先要確定單位？

2.估讀是否有必要？使用刻度尺時(shí)，應(yīng)怎樣估讀？ 運(yùn)動(dòng)的

相對(duì)性 1.如圖1，坐在同一列車(chē)中的小明和小華，小明認(rèn)為列車(chē)靜止（還停在站臺(tái)上），小華則認(rèn)為列車(chē)運(yùn)動(dòng)了。他們誰(shuí)說(shuō)得對(duì)？如何判斷物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？

2.小華先看到另一列車(chē)的車(chē)頭，再看見(jiàn)車(chē)身，兩列火車(chē)可能的運(yùn)動(dòng)情況有哪些？選取什么作為參照物來(lái)描述火車(chē)的運(yùn)動(dòng)最為方便？ 速度

及其測(cè)量 1.如何比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢呢？比值[st]能反映運(yùn)動(dòng)的快慢嗎？

2.要測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，需要測(cè)量哪些物理量？用到哪些實(shí)驗(yàn)器材？

3.做直線運(yùn)動(dòng)的物體，如何判斷其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度是否變化？

4.生活中有嚴(yán)格意義上的勻速直線運(yùn)動(dòng)嗎？如何粗略反映變速直線運(yùn)動(dòng)的快慢？從s-t、v-t圖像中，你能獲取哪些信息？ ]

二、探究活動(dòng)：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(jì)，注重把“探究活動(dòng)”作為“構(gòu)建物理知識(shí)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(shí)踐中，不少教師把“探究”機(jī)械地理解為“發(fā)現(xiàn)、描述、測(cè)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(guò)訓(xùn)練，學(xué)生可能掌握了這些零散的技能，但無(wú)法解決實(shí)際問(wèn)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(bào)告中指出：“探究是融合了觀察、實(shí)驗(yàn)、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(rèn)識(shí)，筆者在設(shè)計(jì)單元探究活動(dòng)時(shí)考慮兩個(gè)基本要點(diǎn)：一是如何使探究真實(shí)有效地發(fā)生;二是探究活動(dòng)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(guò)程中，教師可思考下面5個(gè)問(wèn)題，判斷探究行為是否真實(shí)有效地發(fā)生。（1）誰(shuí)在提問(wèn)？至少應(yīng)有一段時(shí)間或者部分過(guò)程，是由學(xué)生的提問(wèn)來(lái)推動(dòng)的。（2）誰(shuí)設(shè)計(jì)步驟？（3）誰(shuí)決定收集什么數(shù)據(jù)？（4）誰(shuí)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(shuí)交流和驗(yàn)證結(jié)論？這些活動(dòng)是否促使學(xué)生評(píng)估其探究過(guò)程與結(jié)果，并進(jìn)行交流？

2.像科學(xué)家一樣思考。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（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(wèn)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(wèn)題情境—開(kāi)展實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)”中“直線運(yùn)動(dòng)”一節(jié)時(shí)，筆者設(shè)計(jì)以下案例，說(shuō)明探究性活動(dòng)如何發(fā)展科學(xué)思維。

案例： “研究氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的探究設(shè)計(jì)

觀察：在內(nèi)徑約為0.8cm、長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)情況。

問(wèn)題：氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)間是否相同;（2）設(shè)計(jì)表格，記錄各區(qū)間的時(shí)間并計(jì)算相應(yīng)的速度;（3）畫(huà)出氣泡運(yùn)動(dòng)的s-t圖像，得出氣泡呈均速直線運(yùn)動(dòng)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(yán)格意義上的勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(guò)程就是提出問(wèn)題、收集證據(jù)、尋求答案、建立模型的過(guò)程，他們致力于回答“是什么”以及“為什么”。我們?cè)谶M(jìn)行單元設(shè)計(jì)時(shí)，需要精選典型的探究活動(dòng)，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(jī)會(huì)。

三、實(shí)踐項(xiàng)目：打通知識(shí)與實(shí)踐，以培育關(guān)鍵能力

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

在進(jìn)行單元設(shè)計(jì)時(shí)，教師可圍繞核心概念，開(kāi)發(fā)1～2個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生經(jīng)歷“開(kāi)發(fā)和使用模型、計(jì)劃與開(kāi)展研究、分析和解讀數(shù)據(jù)、使用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維、建構(gòu)解釋以及運(yùn)用這些實(shí)踐來(lái)展示對(duì)核心概念的理解”，培育其學(xué)科關(guān)鍵能力。

1.科學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目。

在科學(xué)實(shí)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(guò)程。

案例：測(cè)量平均速度。

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

實(shí)踐任務(wù)1：測(cè)量玻璃球在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度。將線槽一端墊高，再將玻璃球從起點(diǎn)釋放，記錄它到達(dá)底端所用的時(shí)間。重復(fù)3次，計(jì)算出玻璃球在線槽上運(yùn)動(dòng)的平均速度。

實(shí)踐任務(wù)2：探究影響物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的平均速度的因素。讓學(xué)生列出影響玻璃球在線槽上運(yùn)動(dòng)的平均速度的因素，并逐一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、檢驗(yàn)猜想。

實(shí)踐任務(wù)3：比較玻璃球在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度和在地面上滾動(dòng)的平均速度。觀察玻璃球從線槽沖下來(lái)后在水平地面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，記錄玻璃球停下的位置及所用時(shí)間，計(jì)算玻璃球在水平地面上運(yùn)動(dòng)的平均速度，并與之在線槽（斜面）上運(yùn)動(dòng)的平均速度比較。改變釋放玻璃球的起點(diǎn)，重復(fù)3次，計(jì)算并比較數(shù)據(jù)。

上述實(shí)踐項(xiàng)目包含三個(gè)層次：一是實(shí)際的測(cè)量活動(dòng)，深化對(duì)平均速度的認(rèn)識(shí);二是開(kāi)放性的探究活動(dòng)，需要經(jīng)歷完整的探究過(guò)程;三是拓展性的研究?jī)?nèi)容，發(fā)現(xiàn)新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這表明科學(xué)實(shí)踐能不斷生成新的研究問(wèn)題，是個(gè)持續(xù)探索、不斷發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。

2.工程實(shí)踐項(xiàng)目。

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

案例：設(shè)計(jì)一個(gè)可以做勻速直線運(yùn)動(dòng)的玩具小車(chē)。

設(shè)計(jì)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(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)，并考慮相關(guān)的科學(xué)原理（核心概念）;二是評(píng)估彼此的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各方案的優(yōu)點(diǎn)加以整合;三是分析檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，改進(jìn)整合后的方案，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

課程單元是圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)情境、目標(biāo)、探究、模型、實(shí)踐等進(jìn)行組織或結(jié)構(gòu)化的“一個(gè)完整的學(xué)習(xí)事件”。無(wú)論是關(guān)鍵問(wèn)題的設(shè)計(jì)、探究活動(dòng)的組織，還是實(shí)踐項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，均需以素養(yǎng)為導(dǎo)向。通過(guò)一個(gè)個(gè)單元，以知識(shí)與項(xiàng)目的統(tǒng)整為路徑，連接知識(shí)目標(biāo)與學(xué)科核心素養(yǎng);建立學(xué)習(xí)內(nèi)容與真實(shí)情境之間的關(guān)系，打通知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用的“最后一公里”;貫通書(shū)本世界與生活世界，強(qiáng)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(shí)踐。<F：＼教育8本書(shū)＼江蘇教育2022＼江蘇教育3期＼中學(xué)3期＼KT1.TIF>

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