素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的課堂教學策略研究

摘要：本文以蘇科版初中物理九年級上冊第十一章“簡單機械和功”復習教學為例，討論素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的課堂教學四要素設(shè)計與實施的一般方法，以期供一線物理教師思考和借鑒。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；真實問題解決；教學實踐；簡單機械和功；復習教學

新一輪課程改革將課程目標定位于發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。［1］核心素養(yǎng)的精髓是真實性，即解決真實問題的能力?！盀檎鎸嵍鴮W，在真實中學”，以此培養(yǎng)學生解決現(xiàn)實世界中真實問題的素養(yǎng)［2］，引領(lǐng)學生由“做題人”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白鍪氯恕迸c“創(chuàng)造者”。

真實問題是指向?qū)W科本質(zhì)的問題；是能將碎片化的學科知識結(jié)構(gòu)化的問題；是能聯(lián)結(jié)學生已有經(jīng)驗并尊重學生認知規(guī)律、促進學生真實學習的問題；是具有挑戰(zhàn)性的問題。真實問題一定包含于真實情境中，真實情境的設(shè)計指向?qū)W生的學科素養(yǎng)，重在培養(yǎng)學生的遷移能力。學生在與真實情境的互動中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、產(chǎn)生有意義的理解。

本文以蘇科版初中物理九年級上冊第十一章“簡單機械和功”復習教學為例，討論素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的課堂教學四要素，即指向核心素養(yǎng)的學習目標、基于主題情境的學習內(nèi)容、追求深度學習的學習活動和促進真實學習的學習評價的設(shè)計與實施。

1指向核心素養(yǎng)的學習目標設(shè)計

指向核心素養(yǎng)的學習目標設(shè)計，在內(nèi)容上由掌握陳述性知識和程序性知識（學科知識和技能為主），轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展能夠解決真實問題且普遍遷移的“概念性理解”與核心素養(yǎng)。［3］指向核心素養(yǎng)的學習目標具有整體性、高階性、進階性、可評性等特點。教師在準確理解《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）、深入研究教材、正確分析學情的基礎(chǔ)上，按一定的敘寫方式，才能制訂出科學規(guī)范的學習目標。

1.1準確理解《課程標準》

《課程標準》中的“課程目標”“內(nèi)容要求”“學業(yè)要求”“學業(yè)質(zhì)量”都與學習目標要求相關(guān)，各部分描述了核心素養(yǎng)要素和學科知識的不同表現(xiàn)程度。教師應(yīng)綜合考量學習目標要求的性質(zhì)、教師教學的實際情況以及課時學習目標等要素，確立制訂課時學習目標的合理路徑。教師應(yīng)從《課程標準》中“內(nèi)容要求”切入，結(jié)合“學業(yè)要求”和“學業(yè)質(zhì)量”，在“課程目標”的視域下進行教學設(shè)計。從內(nèi)容要求看，“簡單機械和功”這一章對應(yīng)《課程標準》的“運動和相互作用”［4］和“能量”［5］兩大主題，如表1所示。

1.2深入研究教材

從教材體系來看，本章內(nèi)容可以分為兩部分：第一部分，主要介紹杠桿和滑輪、斜面等簡單機械；第二部分，主要介紹機械做功，討論做功的多少、做功的快慢、做功的效率問題。本章最后安排了綜合實踐活動——設(shè)計、制作一個機械模型，旨在引導學生利用所學知識解決真實問題。

1.3正確分析學情

經(jīng)過本章學習，學生已經(jīng)較為熟練地掌握了杠桿平衡條件、簡單機械的特性以及功、功率、機械效率等相關(guān)知識。然而，學生對知識的掌握大多基于體驗實驗室模擬實驗和反復練習習題，學習層次主要停留在記憶、初步理解和初步應(yīng)用等較淺層面，尚未達到“分析”“評價”“創(chuàng)造”等更高層次。對于簡單機械的特性和機械效率的理解，多數(shù)學生還處于理論層面，缺乏將理論知識應(yīng)用于解決實際問題的能力。例如，在討論省力杠桿時，學生往往只注意到其省力的優(yōu)勢，而忽略了省力杠桿“費距離”帶來的使用不便，這種體驗和認識是缺乏真實情境的。再如，分析滑輪組的機械效率時，學生往往基于理想化情況，忽略了繩重和摩擦的影響，而在實際應(yīng)用中，學生往往因缺乏實際操作而忽視這些因素對機械效率的真實影響。

根據(jù)《課程標準》的要求，教師在教學過程中，要帶領(lǐng)學生從“運動與相互作用”和“能量”觀念兩方面認識簡單機械。在本節(jié)復習課中，教師幫助學生從力學角度展開杠桿平衡條件的復習、從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度展開機械效率的復習。復習課還將知識點與真實問題的解決相結(jié)合，以突出簡單機械的使用對社會發(fā)展的作用。

1.4敘寫學習目標

指向核心素養(yǎng)的學習目標的敘寫，形式上由“學科內(nèi)容＋行為動詞”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢J識事實（重要的學科事實或知識技能）”“理解觀念（學科核心概念、正確的價值觀念等）”和“像專家一樣做事（解決真實問題）”的三位一體。［6］教師在具體敘寫時，應(yīng)確保語言通俗易懂，讓學生一目了然，描述的行為要具體且可操作，讓學生明確具體要學什么、做什么，并清晰表達“如何學”和“怎么做”。

基于以上分析，筆者確立并敘寫本節(jié)課的學習目標如下。

第一，通過小組合作，設(shè)計并制作省力杠桿；通過實踐體驗，能說出選擇省力杠桿時要考慮“費距離”的缺點。

第二，能根據(jù)省力要求繞制滑輪組；能通過實驗測量提升重物時滑輪組的機械效率；能通過分析測量數(shù)據(jù)，說出提高滑輪組機械效率的方法，并對實驗中使用的器材從提高機械效率的角度作出評價。

第三，通過觀看視頻、圖片和實物模型，能準確識別塔吊中的簡單機械，能初步說出機械的使用對人類和社會進步的推動作用。

第四，在實踐體驗和方案評價的過程中，能初步運用簡單機械和功的知識解決實際問題，比如，畫出切實可行的搬運盒飯上教學樓的方案圖。

2基于主題情境的學習內(nèi)容設(shè)計

核心素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的復習課，不采用傳統(tǒng)復習課的模式，即先機械化、碎片化地呈現(xiàn)知識點，然后進行習題訓練。相反，該復習課要求從生產(chǎn)、生活實際中選擇并設(shè)計合適的真實問題。這些問題既要符合學生認知水平，又要能將本章重要的物理概念、規(guī)律結(jié)構(gòu)化?；谶@些真實問題，教師在諸多教學資源中篩選合適的主題情境，并以此作為課堂教學的清晰主線，確保教學內(nèi)容的連貫性和學生思維的遞進性，以激發(fā)學生學習興趣、促進學生思維發(fā)展和社會責任感，即發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。據(jù)此，本文確立了本節(jié)課與學習目標相適應(yīng)的四個學習任務(wù)，如圖1所示。

3追求深度學習的學習活動設(shè)計

富蘭和蘭沃希將深度學習的目標定位為：使學生獲得成為一個具有創(chuàng)造力的、與人關(guān)聯(lián)的，參與合作的終生問題解決者的能力和傾向。其核心在于“真實性”，即通過教育培養(yǎng)學生解決現(xiàn)實世界中真實問題的素養(yǎng)。深度學習需要在主題情境的任務(wù)驅(qū)動下，關(guān)注學科內(nèi)涵和思維方法、關(guān)注真實問題的解決。

在本節(jié)復習課中，教師利用實驗創(chuàng)設(shè)實踐體驗情境，通過問題鏈提供思維支架，讓學生在真實實踐中主動回憶學過的知識，激發(fā)學生將已有的知識和能力與實際問題相聯(lián)系，引導學生不斷深入探究、發(fā)現(xiàn)、分析、解決真實問題。在更加全面地了解簡單機械和理解機械效率的基礎(chǔ)上，學生將體驗解決問題的思維過程和方法，從而形成科學思維和培養(yǎng)科學態(tài)度與責任，真正做到“學得進、想得透、用得出”，以實現(xiàn)深度學習。

3.1任務(wù)一：利用杠桿提升地面上的重物（書包）

問題1：做一個簡易的杠桿需要什么工具？（建構(gòu)杠桿模型）

問題2：你想用多少力？準備怎么操作？（利用杠桿平衡條件設(shè)計方案）

①請根據(jù)你確定的目標用力，在學案上按比例標注動力、阻力的作用點及支點的位置。

②按你的設(shè)計，請預估所需施加的動力為多大？還需要知道什么信息？

③小組合作體驗用杠桿提升重物的省力情況。

問題3：在已確定的動力作用點的情況下，怎樣施加動力最省力？為什么？

問題4：利用你設(shè)計的杠桿，想將重物（書包）舉高1m，可行嗎？為什么？

問題5：請你論證，阿基米德的豪言壯語“給我一個支點，我能撬起整個地球”，可能實現(xiàn)嗎？

設(shè)計意圖：利用生活中常見的硬棒、木塊、書包、刻度尺等創(chuàng)設(shè)真實體驗情境，學生根據(jù)確定的目標設(shè)計并制作杠桿完成任務(wù)。在實踐體驗中，學生自覺運用杠桿平衡條件解決問題，并通過比較理論值與測量值的差異，了解杠桿自重對動力的影響，理解理論計算與實際測量的聯(lián)系與區(qū)別。在真實體驗中，學生對省力杠桿“費距離”的特點有了更真實、深刻的認識。在問題5的論證過程中，學生可以根據(jù)問題提供的“人能施加的力約為F1＝600N和地球的重力約為F2＝6×1025N”兩個信息，確定支點的位置，建構(gòu)杠桿模型，并能從動力移動距離的計算來判斷“阿基米德的豪言壯語”是否能實現(xiàn)。這需要學生結(jié)合之前的課堂學習，明確方向、理清思路、創(chuàng)新解決。這一學習活動，能夠吸引學生眼球，讓他們興趣盎然地投入論證。最終的數(shù)據(jù)結(jié)果讓學生感到震撼，給他們留下了深刻的印象，并在此過程中培養(yǎng)他們的科學思維能力。

3.2任務(wù)二：利用滑輪組提升地面上的重物（10kg大米）

問題1：利用兩個滑輪（見圖2）組成滑輪組提升重物，可以只用多少力？

問題2：若想向下拉繩子，應(yīng)如何繞制滑輪組呢？

問題3：滑輪組的機械效率與重物提升的高度h有關(guān)嗎，如何證明呢？

問題4：用此滑輪組提升10kg的大米，機械效率是多大，如何測量呢？

問題5：如何提高滑輪組提升重物時的機械效率呢？

設(shè)計意圖：學生根據(jù)省力需求制作了大型的真實滑輪組，將所學知識應(yīng)用于新情境以解決真實問題，并親身體驗滑輪組的省力效果。學生利用已有知識進行公式推導并進行論證，為后續(xù)實驗測量獲得數(shù)據(jù)提供理論支撐，理解通過設(shè)計方案來解決真實問題時模擬測量的意義。通過實驗，學生用數(shù)顯大量程測力計現(xiàn)場測量大米重力和繩端拉力，計算出滑輪組的機械效率。在實際測量數(shù)據(jù)的計算和分析中，學生進一步認識了影響滑輪組機械效率的因素，并能為提高機械效率提供切實可行的方案。以上問題的解決均基于課堂真實情境，這一過程充分激發(fā)了學生整合已有的知識和方法解決挑戰(zhàn)性的問題的能力。在解決真實問題的過程中，學生進行了反思、質(zhì)疑，并有了新的發(fā)現(xiàn)和體驗。

3.3任務(wù)三：了解大國重器——萬噸塔吊

學習過程1：教師介紹大國重器——全球首臺萬噸米級上回轉(zhuǎn)塔機W12000—450；

學習過程2：教師介紹塔吊是如何安裝、工作和拆卸的（視頻）；

學習過程3：教師展示塔吊實物模型，尋找塔吊上的簡單機械，模擬展示其工作過程。

設(shè)計意圖：大國重器——萬噸塔吊的介紹，能夠激發(fā)學生自覺形成積極的內(nèi)在學習動機，促進其情感的升華。通過展示塔吊實物模型及其工作過程，拉近了物理知識與真實生活之間的距離，讓學生真切地感受學以致用的樂趣。學生在學習過程中充滿興趣、神情專注，投入了深深的情感，這種投入也是深度學習的特征之一。

3.4任務(wù)四：評價設(shè)計方案

展示兩個具有代表性的學生設(shè)計方案（見圖3），學生共同評價，探討其優(yōu)、缺點。

設(shè)計意圖：在共同評價和同伴分享中，學生們能夠找到完善設(shè)計方案的思路和方法。隨后，教師通過后測可以評估學生在本節(jié)課學習后在原有認識基礎(chǔ)上所取得的新發(fā)展。

4促進真實學習的學習評價設(shè)計

《課程標準》明確提出：物理學習評價應(yīng)以學生發(fā)展為本，強化素養(yǎng)導向，促進學生學習和教師教學的改進，注重實現(xiàn)“教—學—評”一致性。［7］

學科核心素養(yǎng)在真實的情境中表現(xiàn)得更明顯。因此，教師需要通過可觀察、可測量的評價任務(wù)來判斷學生是否達成素養(yǎng)目標。教師需特別關(guān)注學生在問題解決、討論發(fā)言、動手操作等活動中表現(xiàn)出來的知識理解、技能掌握、能力發(fā)展和學習態(tài)度等情況。教師通過對學生在評價中的真實表現(xiàn)即評價證據(jù)的分析，診斷學生是否在學習、學到何種程度以及學習困難點是什么。這可以幫助教師確定接下來的教學應(yīng)該從何處著手并為學生搭建怎樣的學習支架，促進他們的真實學習。本節(jié)課的學習目標、評價任務(wù)和評價證據(jù)的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

5結(jié)束語

素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的初中物理課堂教學實踐探索，是讓學生獲得只適用于學校場景的惰性知識、阻礙素養(yǎng)形成現(xiàn)狀的重要探索，也是實現(xiàn)新課程教學改革愿景的切實行動。教師通過讓學生經(jīng)歷真實問題的解決，不僅能促進學生理解學科知識和觀念，還能激發(fā)學生產(chǎn)生學習學科知識的內(nèi)在興趣，發(fā)展其學科實踐的能力，真正落實學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻

［1］張華.讓學生創(chuàng)造著長大——義務(wù)教育課程方案與課程標準（2022年版）的核心理念［J］.福建教育，2022（27）：7-9.

［2］劉徽.大概念教學：素養(yǎng)導向的單元整體設(shè)計［M］.北京：教育科學出版社，2022：2-13.

［3］［6］張華.讓孩子創(chuàng)造著長大——2022年版義務(wù)教育課程方案和課程標準核心理念解析［M］.北京：教育科學出版社，2022：104-119.

［4］［5］［7］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：14-15，22-23，4.

**基金項目：本文系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃重點課題“素養(yǎng)導向下指向真實問題解決的初中物理課例研究”（課題編號：E-b/2021/19）的階段性研究成果。

教學研究2024年第6期