繆婧鑰 姜玉梅 高正球

(1. 揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州 225100;2. 江蘇省邗江中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225100)

1 引言

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱新課標(biāo))頒布后,課程目標(biāo)從三維目標(biāo)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生核心素養(yǎng)的培育,這一轉(zhuǎn)變意味著教學(xué)設(shè)計(jì)也要做出相應(yīng)的變化，什么樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能有效地使核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)在教學(xué)中落地生根就成為課程改革研究的一大熱點(diǎn)。在大家都將目光集中在如何對課時(shí)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)時(shí),崔允漷教授所提倡的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)給了我們另一個(gè)可供參考的思路。張玉峰針對物理大單元教學(xué)設(shè)計(jì)提出了相關(guān)設(shè)計(jì)理念，姜民、廖軍玲、逄型玉等人進(jìn)行了大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的嘗試,筆者以高中物理選擇性必修二中的“交變電流”為例,探討大單元教學(xué)設(shè)計(jì),使物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)在教學(xué)中落地生根。

2 基于核心素養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的關(guān)鍵能力與必備品格,核心素養(yǎng)無法由教師直接教授,是學(xué)生在問題情境中通過問題解決逐漸形成的。新課標(biāo)明確指出：要重視問題情境對學(xué)生核心素養(yǎng)的培育作用,而大單元教學(xué)設(shè)計(jì)就是一個(gè)將物理學(xué)科知識和方法轉(zhuǎn)化為真實(shí)問題情境的有效途徑。大單元教學(xué)是基于核心素養(yǎng)、教學(xué)主題和情境而組織的教學(xué)活動(dòng),能有效幫助學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的物理知識體系,促進(jìn)學(xué)生關(guān)鍵能力的提升,從而有效提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程是：(1) 教師根據(jù)課標(biāo)要求，圍繞大概念、大問題或大情境組織、規(guī)劃單元教學(xué)內(nèi)容,對單元內(nèi)容及學(xué)情進(jìn)行分析,同時(shí)結(jié)合核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求,確定單元教學(xué)目標(biāo),并創(chuàng)設(shè)相關(guān)真實(shí)情境；(2) 基于情境提出問題串,在一個(gè)個(gè)問題的驅(qū)動(dòng)下,幫助學(xué)生明確解決問題的思路,使學(xué)生在解決問題的過程中,構(gòu)建自己的知識體系,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),同時(shí)根據(jù)教學(xué)中的實(shí)際情況和實(shí)時(shí)反饋,不斷對教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)(圖1)。

圖1

3 基于核心素養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例

3.1 單元內(nèi)容組織

大單元的內(nèi)容應(yīng)該是根據(jù)課標(biāo)要求,圍繞大概念、大問題、大情境進(jìn)行組織,運(yùn)用圍繞某一核心內(nèi)容按照一定的邏輯線索由淺入深、由簡單到復(fù)雜對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行組織的方法,可以使單元教學(xué)內(nèi)容成為有內(nèi)在聯(lián)系、環(huán)環(huán)相扣的整體,使整個(gè)單元的知識結(jié)構(gòu)化、整體化,提高知識之間的連貫性,從而幫助學(xué)生更好地理解知識之間的聯(lián)系,有助于學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的知識體系。

對于“交變電流”這部分內(nèi)容,課標(biāo)要求：“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識交變電流。能用公式和圖像描述正弦交變電流。”“通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)通常采用高壓輸電的原因?！薄傲私獍l(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化。認(rèn)識電磁學(xué)在人類生活和社會(huì)發(fā)展中的作用?！庇纱丝芍敖蛔冸娏鳌边@部分內(nèi)容與生活、生產(chǎn)聯(lián)系較為緊密,因此這一單元內(nèi)容的教學(xué)可以從生活實(shí)際入手,圍繞“交變電流”這一核心內(nèi)容,從“生活中的電是從哪里來的”這一大問題出發(fā),按照“交變電流是如何產(chǎn)生的”“如何對產(chǎn)生的交變電流進(jìn)行描述”“交變電流產(chǎn)生后如何輸送到我們身邊”這一邏輯，對相關(guān)知識進(jìn)行組織,這樣就使整個(gè)單元內(nèi)容成為一個(gè)有機(jī)聯(lián)系且環(huán)環(huán)相扣的整體,其單元知識結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

3.2 單元內(nèi)容及學(xué)情分析

在完成單元內(nèi)容的組織后需要對單元內(nèi)容進(jìn)行總體分析,主要分析單元教學(xué)中蘊(yùn)含的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)點(diǎn),這是接下來所有設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。

“交變電流”單元的內(nèi)容主要包括交變電流的產(chǎn)生、描述和電能的輸送,其中電能的輸送涉及能量的損耗,可以有效促進(jìn)學(xué)生形成能量觀念。這一單元中涉及很多理想模型的建構(gòu)以及科學(xué)推理和探究,如發(fā)電機(jī)和變壓器模型的建構(gòu)、交變電流有效值的計(jì)算、高壓輸電的損耗等,能有效提高學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。本單元的內(nèi)容與生活、生產(chǎn)聯(lián)系十分緊密,因此在教學(xué)過程中能讓學(xué)生深刻認(rèn)識物理學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重要性,逐漸形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力,潛移默化地培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況,包括已有的知識、技能和認(rèn)知能力,以及學(xué)生的前概念和生活經(jīng)驗(yàn)對本單元的學(xué)習(xí)可能會(huì)產(chǎn)生的阻礙或促進(jìn)作用,力圖減小阻礙、強(qiáng)化促進(jìn)作用。

“交變電流”單元設(shè)計(jì)面向高二學(xué)生,此時(shí)他們已經(jīng)知道了電磁感應(yīng)、互感和電路等知識,了解了大部分物理科學(xué)方法,這一切為本單元的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。學(xué)生雖然在日常生活中與交變電流接觸很多,但是受此前學(xué)習(xí)的是直流電的影響,學(xué)生還缺乏對交流電的科學(xué)認(rèn)識,需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。

3.3 單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)需要在內(nèi)容分析和學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合課標(biāo)要求進(jìn)行。課程標(biāo)準(zhǔn)是教師進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)最基本也是最重要的依據(jù),課程標(biāo)準(zhǔn)不僅是對課程內(nèi)容提出要求,還有關(guān)于教學(xué)、評價(jià)和課程資源開發(fā)等的建議,是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的綱領(lǐng)性文件。大單元教學(xué)設(shè)計(jì)是為了有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),因此在進(jìn)行大單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到核心素養(yǎng)的培育要求。結(jié)合單元內(nèi)容和學(xué)情分析,確定的本單元教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

表1

3.4 單元主要情境與問題設(shè)計(jì)

單元教學(xué)目標(biāo)是單元學(xué)習(xí)的藍(lán)圖,為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)還需要對教學(xué)過程的主要情境與問題作出進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

核心素養(yǎng)在課堂的落地需要載體,這個(gè)載體就是合理的真實(shí)情境,但大單元教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè)和以往課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的情境創(chuàng)設(shè)有一定區(qū)別,課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)的情境一般都是經(jīng)過教師加工簡化的情境,距離生活中復(fù)雜的問題情境較遠(yuǎn),因此很難讓學(xué)生經(jīng)歷完整的系統(tǒng)思維過程,而大單元教學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)設(shè)的情境是在學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活基礎(chǔ)上設(shè)置的綜合化、適合學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)情境。情境創(chuàng)設(shè)為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)提供了接近真實(shí)客觀世界的橋梁,還需要基于情境發(fā)現(xiàn)并提出大問題，然后根據(jù)大問題解決的步驟、所使用的知識和方法、情境所涉及的范圍等因素，對大問題進(jìn)行分解,分解為一個(gè)個(gè)具體的小問題,再運(yùn)用相關(guān)的物理知識進(jìn)行解決,這一過程可切實(shí)幫助學(xué)生提升運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

在“交變電流”大單元中可以創(chuàng)設(shè)交變電流的產(chǎn)生與輸送的大情境,引發(fā)學(xué)生思考：電是如何產(chǎn)生并應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的？

“電是從哪里來的”這一問題就是本單元的大問題，如表2所示,這一問題可以分解為“交流電是如何產(chǎn)生的”“產(chǎn)生的交流電是如何來到我們身邊的”兩個(gè)次級問題,相應(yīng)地引出“交變電流的產(chǎn)生”“電能的輸送”兩部分教學(xué)內(nèi)容。在“交變電流的產(chǎn)生”下可以提出具體的問題：其他形式的能是怎么轉(zhuǎn)化成電能的？怎么描述交變電流？在“電能的輸送”下也可以提出以下問題：為什么要采用高壓輸電？為什么輸電過程中會(huì)有電能損耗？如何降低輸電過程中的電能損耗？這樣通過問題引導(dǎo)學(xué)生一步一步把復(fù)雜的綜合性問題分解為可解決的較為具體的問題,這一過程可以促進(jìn)學(xué)生遷移思維的發(fā)展,有利于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

表2

3.5 反饋性評價(jià)設(shè)計(jì)

反饋性評價(jià)是調(diào)整教學(xué)和衡量教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的最直接手段,教學(xué)中一般采用的評價(jià)方式有形成性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)兩種。形成性評價(jià)一般通過課堂活動(dòng)和作業(yè)等任務(wù)即時(shí)進(jìn)行,學(xué)生給予的反饋有利于教師及時(shí)對課堂教學(xué)安排進(jìn)行調(diào)整。而總結(jié)性評價(jià)一般是在整個(gè)單元的學(xué)習(xí)結(jié)束后用單元測試的方式，對學(xué)生單元教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度和學(xué)業(yè)水平進(jìn)行檢測,以利于后續(xù)對大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)整和優(yōu)化。

“交變電流”單元的形成性評價(jià)主要包括兩部分,一是課堂探究活動(dòng)的開展,如交流發(fā)電機(jī)和變壓器模型的構(gòu)建以及變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的探究等,二是課堂習(xí)題和課后作業(yè)的完成情況。本單元的總結(jié)性評價(jià),應(yīng)以能量觀念、模型建構(gòu)、科學(xué)探究等為中心,以真實(shí)情境為載體,編制單元測試卷,對學(xué)生進(jìn)行考查,并根據(jù)評價(jià)結(jié)果的反饋,對此單元的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。

4 結(jié)語

物理大單元教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)在大概念、大問題、大情境統(tǒng)領(lǐng)下對單元內(nèi)容進(jìn)行整體構(gòu)建,幫助學(xué)生建構(gòu)結(jié)構(gòu)化物理知識體系,也強(qiáng)調(diào)在單元內(nèi)容組織、單元內(nèi)容及學(xué)情分析、單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、單元主要情境與問題設(shè)計(jì)以及反饋性評價(jià)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，圍繞核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)展開,從而有效提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

提倡大單元教學(xué)設(shè)計(jì)并不意味著忽視課時(shí)教學(xué),因?yàn)榇髥卧虒W(xué)設(shè)計(jì)最終還是通過課時(shí)教學(xué)來實(shí)現(xiàn)的。大單元教學(xué)設(shè)計(jì)只是從一個(gè)更高的站位對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體設(shè)計(jì),把課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)下相對割裂、碎片化的知識有效連接起來,從而有效幫助學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的物理知識體系,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和關(guān)鍵能力的提升,最終達(dá)成培育學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。