蔣淑芳 鄧靖武 吳立東

摘 要：情境問題引領(lǐng)下的單元教學(xué)是指以學(xué)科中的大概念為視角確定教學(xué)單元，合理創(chuàng)設(shè)單元學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在一個貫穿單元的大情境中經(jīng)歷思維的發(fā)展，最終構(gòu)建概念，形成規(guī)律，并應(yīng)用物理知識解決具體情境問題.單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以統(tǒng)領(lǐng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的大情境為背景，以系列實驗為線索，以知識遷移與實踐運用為目標(biāo).情境問題引領(lǐng)下單元教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，有利于促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展，提升學(xué)生情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力.

關(guān)鍵詞：情境問題;單元教學(xué);大概念視角;思維能力建構(gòu)

中圖分類號：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）22-0017-04

作者簡介：蔣淑芳（1979-），女，山東人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué);

鄧靖武（1977-），男，湖北人，博士，副教授，研究方向：物理教育教學(xué)、教師培訓(xùn);

吳立東（1970-），女，北京人，本科，中學(xué)高級教師，北京市特級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué).

1 問題的提出

當(dāng)前，不少初中物理課堂忙于課時推進(jìn)而將教學(xué)內(nèi)容碎片化地當(dāng)作知識點來處置，導(dǎo)致教學(xué)者在教學(xué)內(nèi)容的處理上缺乏全局性展望，同時學(xué)習(xí)者的思維發(fā)展受到較大限制[1].要解決這一問題，就要求物理教師以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，同時以學(xué)科主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化[2].基于這些要求，統(tǒng)籌規(guī)劃的單元教學(xué)設(shè)計應(yīng)運而生.單元教學(xué)設(shè)計的優(yōu)點在于學(xué)習(xí)內(nèi)容的系統(tǒng)性，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生獲得完整的知識和經(jīng)驗.由于短期內(nèi)無法改變課時化的教學(xué)形式，因此解決知識碎片化不能依靠改變課時長度，而是需要建立教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系，這就要求教師以學(xué)科大概念為視角確定教學(xué)單元，將知識進(jìn)行有意義的結(jié)構(gòu)化[3].教師在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)單元情境問題，將單元情境問題分解到每一課時，圍繞分解的課時學(xué)習(xí)情境設(shè)置活動，讓學(xué)生在一個貫穿單元的大情境中經(jīng)歷思維的發(fā)展，最終構(gòu)建概念，形成規(guī)律，解決問題，提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

2 單元情境問題模式

以情境問題引領(lǐng)單元教學(xué)首先需要挖掘合理、科學(xué)、凸顯學(xué)科本質(zhì)的單元情境大問題.通過情境問題引領(lǐng)單元學(xué)習(xí)，將把單元情境問題看作單元學(xué)習(xí)的起點、動力和貫穿學(xué)習(xí)過程的主線.然后將單元情境大問題拆解為一系列小問題.在將大問題拆解為小問題的過程中盡可能讓學(xué)生在單元大情境問題中自己生成一系列的子問題，然后思考并解決問題，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中形成知識生成的路徑，發(fā)展科學(xué)思維，提升學(xué)生聯(lián)系情境與知識的意識和能力.

教師對于單元情境問題中的大問題和生成的子問題之間的邏輯關(guān)系一般有“串聯(lián)式”“并聯(lián)式”，或兩者混合使用的“混聯(lián)式”等幾種形式[4].“串聯(lián)式”問題形式是指從單元情境大問題出發(fā)生成一系列存在前后邏輯關(guān)系的子問題，問題的解決從第一個子問題開始，到第二個、第三個等依次進(jìn)行，直至最終解決單元情境大問題，流程圖如圖1所示.“并聯(lián)式”問題形式是指從大問題出發(fā)生成一系列的并列子問題，問題解決時可以從任意一個子問題開始，直至最終解決單元情境大問題，流程圖如圖2所示.

3 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)策略

3.1 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以統(tǒng)領(lǐng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的大情境為背景

單元情境問題的設(shè)置要有全局性，不是碎片化的課時情境，而是統(tǒng)領(lǐng)整個單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的大情境，將整個單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容嵌入一個大情境中，學(xué)生對學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，學(xué)習(xí)的內(nèi)容也更有系統(tǒng)性，更容易使學(xué)生對整個單元的學(xué)習(xí)形成整體的認(rèn)知.

如“質(zhì)量與密度”這一單元，筆者創(chuàng)設(shè)的單元情境是請同學(xué)們給兩捆金屬絲制作信息標(biāo)簽，注明兩捆金屬絲的產(chǎn)品名稱、質(zhì)量、長度、橫截面積的信息，如圖3所示.

通過上述單元大情境，教師將“質(zhì)量與密度”單元中較為零散的物理量的學(xué)習(xí)整合到一起.學(xué)生在討論金屬標(biāo)簽中的任務(wù)時會生成一系列的子問題.例如在確定產(chǎn)品名稱時發(fā)現(xiàn)通過已有的認(rèn)知不能確定產(chǎn)品的名稱;“質(zhì)量”是不是生活中用體重計或電子秤測量的物體的“重量”呢？質(zhì)量和“重量”是否相同呢？一大捆金屬絲太長了，直接用刻度尺測量長度太麻煩，有沒有其它辦法間接地測量金屬絲的長度呢？金屬絲太細(xì)了，如何測量細(xì)金屬絲的直徑從而計算橫截面積呢？帶著制作金屬絲標(biāo)簽的任務(wù)和生成的系列子問題，同學(xué)們進(jìn)入“質(zhì)量與密度”單元的學(xué)習(xí).

“質(zhì)量與密度”單元創(chuàng)設(shè)的單元情境大問題“給金屬絲制作標(biāo)簽”和學(xué)生課堂生成的子問題總結(jié)見表1，8個子問題分別指向密度和密度的測量、質(zhì)量和質(zhì)量的測量、物體的長度及長度的測量等部分內(nèi)容的學(xué)習(xí).這8個子問題之間的邏輯關(guān)系若按照教學(xué)內(nèi)容劃分，問題1、2為一組，問題 3是一組、問題4、5、6、7是一組，這三組問題之間是串聯(lián)式關(guān)系，三組問題需要依次解決.而問題8和前三組的邏輯關(guān)系既可以是并聯(lián)式關(guān)系，也可以是串聯(lián)式關(guān)系，具體邏輯關(guān)系取決于實際課堂中學(xué)生的設(shè)計方案.所以，在實際教學(xué)中問題與問題之間的邏輯關(guān)系會因為不同學(xué)生思維方式的不同呈現(xiàn)復(fù)雜化.

3.2 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)以系列實驗為線索

在物理學(xué)中，每個概念的建立，每個定律的發(fā)現(xiàn)，都是以實驗或事實為基礎(chǔ)的.教師對于情境問題的設(shè)置可以以實驗作為突破口，充分發(fā)揮實驗的物理營養(yǎng)，通過系列實驗的形式幫助學(xué)生建立并形成正確的物理概念與規(guī)律.讓冰冷的物理概念、規(guī)律還原出生命的活力，營造一個充滿活力的物理課堂.

比如在“壓強(qiáng)”單元教學(xué)中，教師以學(xué)生熟悉的氣球為載體，在核心概念壓強(qiáng)的線索引領(lǐng)下，創(chuàng)設(shè)“當(dāng)氣球遇到壓強(qiáng)”系列情境問題.

問題1：氣球上是否能站人？

問題2：水是否能吹氣球？

問題3：氣球不封口是否能保持膨脹？

“壓強(qiáng)”單元第一課時，教師給大家提出的情境問題是“氣球上是否能站人？——請同學(xué)們嘗試站在吹鼓的氣球上，但不能把氣球壓破.”

同學(xué)們通過交流、實驗，發(fā)現(xiàn)直接站在氣球上，氣球很容易被踩破，而將木板壓在氣球上，再站在木板上氣球就不會破，如圖4所示.同學(xué)們在親身體驗兩種不同的方式站在氣球上效果不同后引發(fā)思考，生成一系列子問題.同一位同學(xué)以兩種方式站在氣球上為什么效果不同？氣球受到的壓力是否發(fā)生變化？兩種方式站在氣球上氣球受到的壓力分別等于多少？為什么加了木板后氣球受到的壓力變大了，氣球反而沒有被壓破？氣球上墊了木板后氣球受到總壓力雖然變大，但氣球上每一點上受到的壓力是否變大？是不是壓力的作用效果不僅和壓力大小有關(guān)，還和受力面積有關(guān)？

學(xué)生在“氣球上是否能站人？”這一情境體驗以及生成的一系列子問題的引領(lǐng)下，積極主動地進(jìn)入壓力作用效果的探究，從而順利建立壓強(qiáng)概念.

第二課時“液體壓強(qiáng)”，當(dāng)教師提出問題“水能否吹氣球？”，同學(xué)們很自然地由第一節(jié)的固體壓強(qiáng)聯(lián)想到液體是不是也會產(chǎn)生壓強(qiáng)？借助液體壓強(qiáng)是不是可以將氣球吹起來？液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小和什么因素有關(guān)呢？同學(xué)們?yōu)榱私鉀Q“水吹氣球”的問題，迫不及待地投入液體壓強(qiáng)的探究，在認(rèn)識液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)，并了解液體壓強(qiáng)的特點后，他們小組合作討論、設(shè)計實驗、嘗試、改進(jìn)實驗，終于完成“水吹氣球”這個挑戰(zhàn)，如圖5所示.

第三課時“大氣壓強(qiáng)”，教師提出問題“氣球不封口是否能保持膨脹？”教師向大家展示一個套在礦泉水瓶口上的氣球，如圖6所示，然后選班里的一名同學(xué)吹套在瓶口的氣球，當(dāng)氣球被吹鼓后，教師接過瓶子的同時，悄悄將瓶底的小孔堵住，這時套在瓶口的氣球沒有封口仍然能保持膨脹.然后教師發(fā)給每位同學(xué)一個礦泉水瓶和一個氣球，讓同學(xué)們也來試一試.因為同學(xué)們的礦泉水瓶上沒有孔，同學(xué)們憋足勁，也不能將套在瓶口的氣球吹鼓.“為什么老師的氣球可以吹鼓，且可以不封口保持膨脹？為什么學(xué)生的氣球吹不起來呢？老師的瓶子或氣球是否有什么特殊之處？”同學(xué)們帶著困惑、好奇、興奮，進(jìn)入大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí).

3.3 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以知識遷移與實踐運用為目標(biāo)

知識的運用有兩種不同的價值取向：認(rèn)知取向和實踐取向[5].認(rèn)知取向是指運用學(xué)習(xí)過的概念、規(guī)律等知識解決學(xué)業(yè)問題或認(rèn)知性問題，實踐取向則是指運用知識解決實際生活中的問題.由此可見，知識運用的實踐取向不僅關(guān)注知識的再現(xiàn)，它更強(qiáng)調(diào)學(xué)生靈活遷移或解決實際問題的能力.因此，在學(xué)習(xí)過程情境化時，情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以知識的靈活遷移與實踐運用為目標(biāo)[6].

比如在“浮力”單元教學(xué)中，教師提供“水精靈”裝置，如圖7所示.請同學(xué)們?yōu)椤八`”編寫一個說明書，說明書上注明“水精靈”的操作方法和工作原理.

教師給每組同學(xué)一個裝有“水精靈”的礦泉水瓶.讓同學(xué)們充分體驗、觀察水精靈的運動.在同學(xué)們具有足夠的體驗后，教師組織同學(xué)提出他們的問題.

問題1：“水精靈”開始在水中漂浮時受到幾個力的作用？

問題2：漂浮的“水精靈”受到向上的力，施力物體是誰？

問題3：什么是浮力？

問題4：浮力大小和哪些因素有關(guān)？

問題5：用手捏瓶子時“水精靈”為什么會向下運動？

問題6：松開手“水精靈”為什么向上運動？

問題7：水精靈上下運動是因為受到浮力大小發(fā)生變化還是自身受到重力發(fā)生變化？如何變化？

通過上述的情境創(chuàng)設(shè)與問題鏈設(shè)計，同學(xué)們積極主動地踏上“浮力”的學(xué)習(xí)之旅.同學(xué)們在學(xué)習(xí)“浮力”單元后不僅完成水精靈的說明書，還用口服液瓶、曲別針和吸管、筆帽、塑料管和燕尾夾等身邊的物品制作了各式各樣的水精靈，如圖8所示.神奇的“水精靈”使晦澀難懂的“浮力”單元充滿樂趣.

4 情境問題引領(lǐng)單元教學(xué)的意義

4.1 有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性

以情境問題為引領(lǐng)的單元教學(xué)可以將教學(xué)與學(xué)習(xí)過程植入創(chuàng)設(shè)的情境之中，讓學(xué)習(xí)變得更具有實際意義，讓學(xué)生更有學(xué)習(xí)動機(jī)[7].教師通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的情境問題，可以激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣;同時問題引領(lǐng)貫穿整個教學(xué)單元，引領(lǐng)并維持學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，學(xué)生由過去的被動學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的參與者、課堂的設(shè)計者、問題的解決者.整個過程不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時還提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性.

4.2 有利于促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展

知識源于情境，許多知識從具體情境中抽象、提煉、概括而來.在情境問題引領(lǐng)下的單元教學(xué)模式下，情境問題引領(lǐng)、貫穿整個教學(xué)單元，學(xué)生經(jīng)歷在具體情境引領(lǐng)下，通過親身的感受、體驗，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)抽象的知識，有效促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展.

4.3 有利于提升學(xué)生情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力

學(xué)生在貫穿單元的大情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，發(fā)展思維，構(gòu)建概念，形成規(guī)律，并應(yīng)用物理知識、物理規(guī)律解決具體的情境問題，提升關(guān)聯(lián)情境與知識的意識和能力，培養(yǎng)綜合運用學(xué)科大概念解決問題的多種能力，有利于發(fā)展核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

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[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]鄧靖武.大概念統(tǒng)攝下物理單元知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建及教學(xué)探討[J].課程·教材·教法，2021，41（01）：118-124.

[4]蔣煒波.基于問題解決模式的物理單元教學(xué)設(shè)計——以“質(zhì)量和密度”單元教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（29）：22-24.

[5]張瓊.知識運用與實踐能力培養(yǎng)——兼論以實踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革[J].全球教育展望，2011，40（03）：28-33.

[6]鄧靖武，劉娜.以大情境統(tǒng)領(lǐng)課堂，克服情境創(chuàng)設(shè)碎片化[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（22）：58-64.

[7]鄧靖武.基于學(xué)習(xí)視角的物理課堂構(gòu)建策略[J].課程·教材·教法，2019，39（08）：112-117.

（收稿日期：2021-07-16）