學(xué)科大概念視域下的學(xué)評(píng)教單元設(shè)計(jì)
——以滬科版教材“做功了嗎”教學(xué)為例

吉臨榮 許幫正

（1.無錫市太湖格致中學(xué)，江蘇 無錫 214125；2.無錫市教育科學(xué)研究院，江蘇 無錫 214001）

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）強(qiáng)調(diào)“以學(xué)科大概念為核心促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”.［1］“基于學(xué)科大概念的教學(xué)可以幫助學(xué)生從整體上把握物理概念與規(guī)律”.［2］學(xué)科大概念視域下的學(xué)評(píng)教單元設(shè)計(jì)主要有3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的目標(biāo)設(shè)計(jì)、基于單元和課時(shí)目標(biāo)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、基于課時(shí)目標(biāo)的問題和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).教學(xué)設(shè)計(jì)具體操作模型如圖1所示.

圖1 學(xué)評(píng)教單元設(shè)計(jì)操作模型

下面以滬科版教材第10章“機(jī)械與人”第3節(jié)“做功了嗎”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，闡述從物理學(xué)科大概念能量轉(zhuǎn)化角度建構(gòu)功的概念的學(xué)評(píng)教單元逆向教學(xué)設(shè)計(jì)思路.

1 基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動(dòng)預(yù)期結(jié)果，是課堂教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn).教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)必要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材結(jié)構(gòu).

1.1 研讀課程標(biāo)準(zhǔn)

華東師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所所長(zhǎng)崔允漷教授曾說：“讓教學(xué)回家”.教學(xué)的“家”就是課程標(biāo)準(zhǔn).義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）規(guī)定了物理課程的基本內(nèi)容和初中學(xué)段應(yīng)達(dá)到的基本要求，主要有科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)探究?jī)刹糠?，關(guān)于“功”的科學(xué)內(nèi)容如下.

（1）能量、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移.結(jié)合實(shí)例，認(rèn)識(shí)功的概念，知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程.

（2）機(jī)械能.知道機(jī)械功和功率.能用生活中的實(shí)例說明機(jī)械功和功率的含義.

從課程標(biāo)準(zhǔn)提取的單元目標(biāo)可以看出：功的科學(xué)內(nèi)容包含在一級(jí)主題“能量”中，功與能緊密聯(lián)系，功是能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的量度，建構(gòu)功的概念的錨點(diǎn)是學(xué)科大概念“能量轉(zhuǎn)化”.

1.2 解讀教材結(jié)構(gòu)

（1）認(rèn)真閱讀現(xiàn)有教材.

首先要認(rèn)真閱讀現(xiàn)有教材，把握其內(nèi)容結(jié)構(gòu).滬科版教材“做功了嗎”的主要內(nèi)容如表1所示.

表1 滬科版教材“做功了嗎”的教材結(jié)構(gòu)

（2）對(duì)比閱讀新舊教材.

對(duì)比閱讀滬科版新版與舊版教材，發(fā)現(xiàn)有兩處改動(dòng)，要分析并領(lǐng)會(huì)教材變化的意圖.

改動(dòng)1：在“機(jī)械功”框題中，新版教材將“為了評(píng)價(jià)機(jī)器的功效，人們提出了‘功’的概念，后來這一概念被引入到物理學(xué)中”從第1段移到第3段.

改動(dòng)意圖：后移的作用是防止“空降”功的概念，而要在探究利用動(dòng)滑輪做功的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)力與在力的方向上移動(dòng)距離的乘積是一個(gè)有意義的物理量，由此提出功的物理意義是“評(píng)價(jià)機(jī)器的功效”.

改動(dòng)2：在“怎樣才算做功”框題中，新版教材將“人用力推車，車未動(dòng)，在推力方向上車沒有移動(dòng)距離，推力沒有做功”從舊版教材圖10-24（c）移為（a）.

改動(dòng)意圖：前移的作用是讓學(xué)生先通過實(shí)例分析，知道力和在力的方向上移動(dòng)的距離是做功的兩個(gè)必要因素，然后再由此判斷其它力或物體是否做功？

（3）參考閱讀其他教材.

“他山之石，可以攻玉”.在深度備課過程中還要閱讀教育部審核通過的其他版本物理教材，取長(zhǎng)補(bǔ)短，捕捉借鑒點(diǎn)如表2.

表2 其他版本教材關(guān)于功的教材結(jié)構(gòu)及可借鑒點(diǎn)

主要借鑒點(diǎn)是“如何引入功？”滬科版和人教版教材是從功效引入，即用力與物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積來評(píng)價(jià)機(jī)器的功效；蘇科版教材對(duì)能量采用了滲透教學(xué)的思想，在學(xué)習(xí)功前已滲透學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能，所以本節(jié)開始就闡述“人舉高物體時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能”，從化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的角度認(rèn)識(shí)功.其實(shí)兩者并不矛盾，因?yàn)椤澳芰哭D(zhuǎn)化”是“功效”的本質(zhì).其他借鑒點(diǎn)參見本文“3.3開發(fā)低成本資源”.

1.3 設(shè)計(jì)課時(shí)目標(biāo)

綜合課程標(biāo)準(zhǔn)、教材結(jié)構(gòu)等，分解的課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)如表3.

2 基于單元和課時(shí)目標(biāo)的評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，對(duì)教學(xué)過程及結(jié)果進(jìn)行價(jià)值判斷的過程.傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)是按“學(xué)習(xí)目標(biāo)→教學(xué)活動(dòng)→學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”為順序，即學(xué)、教、評(píng)教學(xué)設(shè)計(jì)；根據(jù)美國(guó)學(xué)者格蘭特·威斯金和杰伊·麥克泰格在《追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)》一書中提出的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)3個(gè)階段：確定預(yù)期結(jié)果→確定合適的評(píng)估證據(jù)→設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)，可以將學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)移到教學(xué)活動(dòng)前面，按“學(xué)習(xí)目標(biāo)→學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)→教學(xué)活動(dòng)”為順序進(jìn)行學(xué)、評(píng)、教逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)承上啟下的橋梁作用.

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)按目標(biāo)又可分為兩類：一是基于單元目標(biāo)的終端評(píng)價(jià)（即單元檢測(cè)或綜合實(shí)踐活動(dòng)等）；二是基于課時(shí)目標(biāo)的課時(shí)評(píng)價(jià)（鞏固練習(xí)或表現(xiàn)性活動(dòng)等）.表現(xiàn)性活動(dòng)評(píng)價(jià)是與教學(xué)過程同步的評(píng)價(jià)，將表現(xiàn)性評(píng)價(jià)鑲嵌在教學(xué)進(jìn)程中，有助于學(xué)生概念和規(guī)律的持續(xù)性進(jìn)階.滬科版教材“做功了嗎”的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)如表3所示.

表3 滬科版教材“做功了嗎”的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

續(xù)表

3 基于課時(shí)目標(biāo)的問題和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在課時(shí)目標(biāo)的導(dǎo)向下，教師可適當(dāng)整合教材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問題，開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源，組織學(xué)生活動(dòng)，彰顯教師的個(gè)性和智慧.

3.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

知識(shí)是“鹽”，情境如“湯”，鹽只有溶于湯才好入口，知識(shí)只有融入情境才好理解和消化.本節(jié)課設(shè)計(jì)的真實(shí)情境如下.

請(qǐng)3位同學(xué)來幫老師做些事：甲同學(xué)從老師手中接過礦泉水桶勻速行走1 m；乙同學(xué)沿豎直放置的米尺將一瓶礦泉水勻速向上舉高1 m；丙同學(xué)在水平桌面上拉著兩瓶礦泉水沿著米尺勻速移動(dòng)1 m.

師：老師只有一個(gè)獎(jiǎng)品，只能發(fā)給他們中的一個(gè)人，發(fā)給誰(shuí)呢？需要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)給做gong最多的同學(xué).今天請(qǐng)同學(xué)們來做裁判，最后獎(jiǎng)品發(fā)給誰(shuí)？

上述情境作為一條主線貫穿整節(jié)課始終，既能引起學(xué)生思維沖突，又能推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，還可以作為總結(jié)評(píng)價(jià)，前后呼應(yīng).

3.2 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問題

問題是思維的起點(diǎn).設(shè)計(jì)問題鏈可以起統(tǒng)領(lǐng)作用，引發(fā)學(xué)生深度思考.本節(jié)課以1個(gè)主線（獎(jiǎng)品發(fā)給誰(shuí)？），3個(gè)問題鏈、9個(gè)學(xué)生活動(dòng)達(dá)成課時(shí)目標(biāo)，具體內(nèi)容如表4.

表4中，問題鏈2是對(duì)問題鏈1的進(jìn)階評(píng)價(jià)，問題鏈3又是對(duì)問題鏈2的進(jìn)階評(píng)價(jià)；學(xué)生活動(dòng)④是對(duì)活動(dòng)③的進(jìn)階評(píng)價(jià)；活動(dòng)⑥是對(duì)活動(dòng)④和⑤的進(jìn)階評(píng)價(jià)；活動(dòng)⑧是對(duì)活動(dòng)⑦的進(jìn)階評(píng)價(jià)，活動(dòng)⑨又是對(duì)活動(dòng)⑧的進(jìn)階評(píng)價(jià).問題導(dǎo)向，層層進(jìn)階，促進(jìn)理解.本節(jié)課的主線“獎(jiǎng)品發(fā)給誰(shuí)”是課堂總結(jié)性評(píng)價(jià)，由于教師口頭表述的gong可以是“功”，也可以是“工”，進(jìn)而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物理上的“做功”和生活中的“做工”含義不同，最后因3人都“做工”了給3名學(xué)生都發(fā)獎(jiǎng)品，滿足學(xué)生的心里需要，畫龍點(diǎn)睛，活動(dòng)育人.

表4 滬科版教材“做功了嗎”的問題鏈和學(xué)生活動(dòng)

3.3 開發(fā)低成本資源

低成本資源是常態(tài)優(yōu)質(zhì)課的保障.在開發(fā)低成本資源過程中需要注意以下幾點(diǎn).

一是充分利用好教材中的素材.滬科版物理教材中雞蛋、礦泉水都是生活中常用物品，可設(shè)計(jì)將2只雞蛋舉高1 m體驗(yàn)1 J大小的活動(dòng)，計(jì)算將1瓶礦泉水瓶舉高1 m做了多少功的活動(dòng).

二是根據(jù)需要補(bǔ)充或完善素材.教材中只有“人用力推車，車未動(dòng)，推力沒有做功”的實(shí)例，即有力無距離不做功.需要補(bǔ)充“花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在光滑的冰面向前滑行一段距離，運(yùn)動(dòng)員沒有力做功”的實(shí)例，說明無力有距離不做功；補(bǔ)充“人行走中向上搬紙箱的力不做功”，說明有力有距離，但力和物體運(yùn)動(dòng)方向垂直也不做功.補(bǔ)充“工人將油桶推到倉(cāng)庫(kù)中”，與教材中“汽車的牽引力使汽車移動(dòng)一段距離”“吊車鋼索的拉力使貨物上升一段距離”整合構(gòu)建3種典型的做功模型.

三是積極開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)資源.教材在“探究機(jī)械功”時(shí)說明：“若動(dòng)滑輪的質(zhì)量遠(yuǎn)小于所提物體的質(zhì)量，那么拉力F幾乎是物重G的一半”，這是一種理想情況，用實(shí)驗(yàn)室的器材無法實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)小于”這一條件.可設(shè)計(jì)如圖2所示的費(fèi)力杠桿，由于杠桿的重力作用線通過支點(diǎn)，額外功相當(dāng)??；設(shè)計(jì)如圖3所示的省力動(dòng)滑輪（G動(dòng)=0.4 N）.制作泡沫刻度板便于測(cè)出拉力移動(dòng)的距離s和物體升高的高度h.

圖2 費(fèi)力杠桿實(shí)驗(yàn)

圖3 省力動(dòng)滑輪實(shí)驗(yàn)

四是依據(jù)學(xué)情整合好學(xué)習(xí)資源.在實(shí)際教學(xué)中，先讓學(xué)生分析如圖4所示的省力動(dòng)滑輪，再分析如圖5所示費(fèi)力杠桿，符合學(xué)生的思維習(xí)慣.而在提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律時(shí)，先分析如圖2所示的費(fèi)力杠桿，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)Fs=Gh的規(guī)律；再分析如圖3所示的省力動(dòng)滑輪，學(xué)生分析得出Fs≈Gh，符合學(xué)生的進(jìn)階思維.

圖4 省力動(dòng)滑輪

圖5 費(fèi)力杠桿

4 結(jié)語(yǔ)

基于單元整體設(shè)計(jì)，抓住學(xué)科大概念能量轉(zhuǎn)化建構(gòu)功的概念，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行“學(xué)習(xí)目標(biāo)→學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)→教學(xué)活動(dòng)”的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，統(tǒng)領(lǐng)了力和運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)單機(jī)械和能量的關(guān)系，突顯了功的橋梁作用，既能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，又能幫助學(xué)生理解功的概念.