芶莎莎 馬清霸 徐曉梅 蔣靈

［摘 要］單元教學(xué)能解決傳統(tǒng)章節(jié)教學(xué)中某些不能解決的問題，已成為當(dāng)前各學(xué)科教學(xué)的熱門話題，項目學(xué)習(xí)給單元教學(xué)提供了情景任務(wù)。文章結(jié)合教學(xué)實踐探討了基于項目學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計的四步流程，包括單元項目主題、目標(biāo)、任務(wù)、評價的設(shè)計。

［關(guān)鍵詞］項目學(xué)習(xí)；單元教學(xué)；高中物理；機械能守恒定律

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）05-0049-04

一、 問題的提出

我國基礎(chǔ)教育改革已經(jīng)進入了一個新的階段，要求物理教學(xué)要注意培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生形成正確的價值觀。學(xué)科核心素養(yǎng)不是簡單地記憶公式，需要在真實情境中借助問題解決來培養(yǎng)。因此，要大范圍地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)就需要較大的主題、項目或任務(wù)來承載。本文結(jié)合素養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生的實際情況從整體上探討單元教學(xué)設(shè)計以及活動安排。

單元是基于一定的目標(biāo)與主題所構(gòu)成的教材與經(jīng)驗的模塊［1］。崔允漷教授認(rèn)為，一個單元至少要對接一個學(xué)科核心素養(yǎng)，依據(jù)某個核心素養(yǎng)的要求，結(jié)合具體的教材，按某種大任務(wù)（或觀念項目、問題）的邏輯，將相關(guān)知識或內(nèi)容結(jié)構(gòu)化［2］。教學(xué)內(nèi)容是課時教學(xué)設(shè)計的奠基石，課時教學(xué)設(shè)計把教學(xué)內(nèi)容當(dāng)作碎片化的知識處理，這就導(dǎo)致教師在教學(xué)活動中容易忽視課時教學(xué)之間的聯(lián)系，因此會導(dǎo)致學(xué)生機械地學(xué)習(xí)物理，同時所學(xué)的物理知識也是碎片化的。因此，單元教學(xué)設(shè)計被越來越多的學(xué)者認(rèn)為是撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點。

項目學(xué)習(xí)是一種基于建構(gòu)主義理論的以學(xué)生為中心的探究性學(xué)習(xí)方式，它是學(xué)生根據(jù)教師設(shè)定的目標(biāo)和任務(wù)，在真實情境中提出驅(qū)動問題，并根據(jù)問題完成自主學(xué)習(xí)、獨立思考、合作討論、成果展示等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)方式［3］。羅瑩教授研究發(fā)現(xiàn)，項目學(xué)習(xí)不僅能有效遏止常規(guī)課堂教學(xué)經(jīng)常出現(xiàn)的知識學(xué)習(xí)與生活實踐相割裂的現(xiàn)象，而且能有效幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和問題解決能力［4］。

核心素養(yǎng)發(fā)展是以情境為載體的，而項目學(xué)習(xí)則需要依托真實情境，圍繞核心概念，給學(xué)生設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這個任務(wù)就是單元教學(xué)設(shè)計需要的大任務(wù)［5］。所以說，項目學(xué)習(xí)和單元教學(xué)的結(jié)合能有效促進課堂轉(zhuǎn)型，使物理知識點不再散亂，同時可以促進學(xué)生參與物理課堂活動，因而項目學(xué)習(xí)是有效開展單元教學(xué)的有效途徑。

基于項目學(xué)習(xí)的單元教學(xué)設(shè)計是在明確核心概念、確定單元項目主題的基礎(chǔ)上，分析教材內(nèi)容，制作知識結(jié)構(gòu)圖，依據(jù)課標(biāo)、學(xué)情等制訂單元項目教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)主題引入驅(qū)動問題，梳理項目主題，進行問題拆解，以此設(shè)置驅(qū)動子問題任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上形成項目成果，最后進行交流、展示和評價，診斷素養(yǎng)水平。基于此思路，本文對基于項目學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計（如圖1）進行探討（以“機械能守恒定律”為例）。

二、基于項目學(xué)習(xí)的“機械能守恒定律”單元教學(xué)設(shè)計

（一）明確核心概念，確定單元項目主題

依托單元教學(xué)內(nèi)容、課標(biāo)及學(xué)生的學(xué)情，通過項目的推進整合物理核心概念，挖掘知識內(nèi)在邏輯聯(lián)系，構(gòu)建知識體系。

1.單元教學(xué)內(nèi)容分析

本單元的教學(xué)目標(biāo)是指導(dǎo)學(xué)生從能量的角度研究機械運動，教材中“機械能守恒定律”單元包括功與功率、重力勢能、動能和動能定理、機械能守恒定律、驗證機械能守恒定律的五個部分。本單元的核心概念是機械能以及機械能守恒定律，主要包括功、動能、重力勢能、機械能等重要概念以及動能定理、機械能守恒。本單元的主線是“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”。這些概念的關(guān)系如圖2所示。

2.課標(biāo)分析

“機械能守恒定律”單元在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中對應(yīng)“機械能及其守恒定律”這個二級主題，本模塊通過實驗和理論推導(dǎo)，讓學(xué)生從機械能轉(zhuǎn)化和守恒的視角分析生活中的物理問題，逐步形成能量觀念。在課標(biāo)中其內(nèi)容要求表述如下［6］。

（1）理解功和功率。了解生產(chǎn)生活中常見機械的功率大小及其意義。

（2）理解動能和動能定理。能用動能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。

（3）理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。定性了解彈性勢能。

（4）通過實驗，驗證機械能守恒定律。理解機械能守恒定律，體會守恒觀念對認(rèn)識物理規(guī)律的重要性。能用機械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問題。

3.學(xué)情分析

學(xué)生在初中已經(jīng)對功、功率有了初步的了解，對動能、重力勢能、彈性勢能有定性的了解，對動能和勢能的轉(zhuǎn)化有了感性認(rèn)識，并且對能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有淺層次的認(rèn)識，但還未形成定量的能量守恒觀念，對從能量的角度分析解決問題并不熟悉。其次，學(xué)生掌握了一些模型，如自由落體運動模型等，并且會利用極限思想和微元法研究瞬間變化和過程累積等問題，具有一定的探究能力［7］。

項目學(xué)習(xí)剛好可以為機械能守恒定律的學(xué)習(xí)、深入探究搭建一個平臺，讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時習(xí)得知識。因此，把本單元內(nèi)容作為大項目開展教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容與真實情境相結(jié)合，確定本單元項目主題為“制作一個投彈機”。

（二）梳理單元項目主題，制訂單元項目教學(xué)目標(biāo)

本單元項目主題為“制作一個投彈機”。顧名思義，該項目的研究對象就是投彈機，要制作投彈機就需要對它的實際工作過程進行抽象建模，分析各個運動過程。而要解決這個問題就需要學(xué)生首先收集投彈機的相關(guān)資料，分析投彈機的受力情況，如地球?qū)ε趶椀奈Φ?；其次判斷本單元知識點，分析相應(yīng)物體的受力及其做功情況，如重力做功、做功的快慢等；最后在腦海中強化能量轉(zhuǎn)化的原理和投彈機的工作原理，形成初步的能量觀，如動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化、守恒量等概念。因此本單元就是圍繞“力”“功”“能量”往下推進。通過這一系列的活動，學(xué)生能夠深入分析并理解單元項目主題的本質(zhì)，同時也使素養(yǎng)目標(biāo)具體化、可操作化。由此，制定本單元項目教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。

（三）設(shè)計單元項目學(xué)習(xí)任務(wù)，實施科學(xué)探究

1.創(chuàng)設(shè)真實情境，引入驅(qū)動問題

融入歷史背景——早期戰(zhàn)場，在攻打城池時，士兵需要用很大的力氣才能將炮彈裝上炮筒，而炮彈在炮的推力作用下速度越來越大，動能逐漸增加。人們在實踐中一致認(rèn)同給炮彈施加的力所做的功一部分轉(zhuǎn)化為炮彈前進的動能，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，那么士兵持續(xù)輸出的能量可以全部轉(zhuǎn)化為炮彈攻打城池的動能嗎？這時教師提出驅(qū)動問題：如何制作一個投彈機？為了解決這個問題，學(xué)生需要不斷更新知識。接著在學(xué)生思考的時候，教師給出項目任務(wù)：針對驅(qū)動問題，小組合作完成投彈機模型的設(shè)計。

2.設(shè)置驅(qū)動子問題，確定項目子任務(wù)

驅(qū)動問題的提出就是為了讓學(xué)生在做中學(xué)，讓學(xué)生“做”就需要有問題驅(qū)動和思維參與，問題指引學(xué)生“做”的方向。由于驅(qū)動問題一般都比較抽象，學(xué)生難以找到解決問題的突破口，因此需要教師將主驅(qū)動問題分解成子驅(qū)動問題。使學(xué)生通過查閱資料和小組合作交流，解決一個又一個子問題，進而完成項目任務(wù)。子驅(qū)動問題在內(nèi)容和難度上應(yīng)該有連貫性和遞進性，讓學(xué)生在完成項目子任務(wù)的同時，習(xí)得本單元知識，提升核心素養(yǎng)。基于此，制訂“機械能守恒定律”單元項目教學(xué)計劃（如表2）。

3.合作探究，形成項目成果

項目學(xué)習(xí)的優(yōu)點之一就是成果可視。本單元項目成果是以小組為單位設(shè)計實物投彈機。該項目讓學(xué)生體驗了制作的快樂，還深化了他們對本單元核心概念的理解。剖析投彈機的設(shè)計原理和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移的特點，促進學(xué)生從能量角度分析機械運動，充分運用能量觀念解決生活實際問題。通過分組探究，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，感受探究的樂趣，增強團隊協(xié)作意識、提高動手操作能力及語言表達(dá)能力。項目成果如下圖3所示。

（四）評價項目成果，診斷素養(yǎng)水平

為了評價教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，促進教師對自身“教”和學(xué)生“學(xué)”進行反思和調(diào)整，本單元項目評價雙向進行過程性評價和結(jié)果性評價。結(jié)合前期提出的教學(xué)目標(biāo)和課標(biāo)要求的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制訂了單元項目的過程性評價表（用于評價學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐效果和素養(yǎng)水平）以及設(shè)計同伴作業(yè)練習(xí)題等紙筆測試卷和項目成果的結(jié)果性評價。

1.過程性評價

“機械能守恒定律”單元項目的過程性評價主要包括以下兩個方面：（1）活動開展及學(xué)生參與情況的評價?？梢詮膶W(xué)生實際操作規(guī)范程度，學(xué)生的積極性等角度進行評價。（2）項目任務(wù)完成情況和素養(yǎng)水平的評價。表3為本單元項目用于評價學(xué)生學(xué)習(xí)實踐達(dá)到的素養(yǎng)水平和綜合能力的過程性評價表。

2.結(jié)果性評價

學(xué)生學(xué)習(xí)“機械能守恒定律”后，教師在本環(huán)節(jié)中通過組織學(xué)生進行投彈機制作比賽，促使學(xué)生在比賽過程中不斷提高動手能力和知識運用能力。讓學(xué)生在體驗比賽快樂的同時，深化他們對能量轉(zhuǎn)化觀念的理解，強化從能量角度分析和解決生活中遇到的物理問題。同時對表現(xiàn)優(yōu)秀的小組及個人給予獎勵，公開展示項目成果，讓學(xué)生有幸福感、榮譽感和儀式感。在項目成果展示時，可以邀請其他學(xué)科教師、家長、學(xué)生代表共同評價。在本教學(xué)設(shè)計中，教師對學(xué)生的評價權(quán)重占40%，其他學(xué)科教師的評價權(quán)重占20%，家長的評價權(quán)重占20%，學(xué)生代表的評價權(quán)重占20%。

三、小結(jié)

項目學(xué)習(xí)立足于項目任務(wù)，通過任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生就項目任務(wù)的完成或者問題的解決，進行知識學(xué)習(xí)。真正讓學(xué)生在做中學(xué)，讓學(xué)習(xí)方式多樣化，使學(xué)習(xí)過程“看得見”。單元教學(xué)能夠幫助師生建立完整的知識網(wǎng)絡(luò)，對課時知識進行整合。而基于項目學(xué)習(xí)的單元教學(xué)可以實現(xiàn)知識的有效關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生在完成項目任務(wù)的同時，實現(xiàn)知識的遷移與應(yīng)用。項目學(xué)習(xí)促進單元教學(xué)的發(fā)展和完善，不僅能幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識，積極參與課堂實踐，而且為教師更好地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)提供參考方案。但由于基于項目學(xué)習(xí)的單元教學(xué)還在不斷完善中，教師需要結(jié)合課標(biāo)、學(xué)生基本情況和教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)物理學(xué)科特點設(shè)計教學(xué)方案，開展合適的項目學(xué)習(xí)活動，真正實現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)、理解性學(xué)習(xí)。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 黃澤璇，張軍朋.國內(nèi)中學(xué)物理單元教學(xué)設(shè)計研究現(xiàn)狀及展望［J］.物理通報，2021（10）：151-155.

［2］? 崔允漷.學(xué)科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學(xué)設(shè)計［J］.上海教育科研，2019（4）：1.

［3］? 楊明全.核心素養(yǎng)時代的項目式學(xué)習(xí)：內(nèi)涵重塑與價值重建［J］.課程·教材·教法，2021（2）57-63.

［4］? 羅瑩，謝曉雨.基于項目的中學(xué)物理教學(xué)特征研究［J］.中小學(xué)教材教學(xué)，2022（3）：60-63.

［5］? 李俊鵬，魏潔.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計現(xiàn)狀分析［J］.物理教師，2021（1）：29-34.

［6］? 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2020年修訂［S］.北京：人民教育出版社，2020：14-15.

［7］? 朱靜，莫艷萍.“機械能守恒定律”單元教學(xué)設(shè)計［J］.中學(xué)物理，2020（23）：29-32.

（責(zé)任編輯 易志毅）