基于高中物理學科素養的學本教學設計

□文/重慶市沙坪壩區教師進修學院 余華云

普通高中課程改革的全面深入推進，要求教師站在培養學生物理學科核心素養的高度，精心設計基于學科素養的教學方案。普通高中物理教師需要在全面認識普通高中物理學科核心素養基礎上，按照高中物理學科素養的學本教學設計理念，基于高中物理學科素養的學本教學設計模型，采取“基于物理學科素養確定學習目標”“根據學習目標設計教學評價”“結合學習內容安排學習進程”的學本教學設計策略，全面提升學習目標、學習過程、學習評價設計能力。

一、基于高中物理學科素養的學本教學設計主張

新修訂的高中物理學科課程標準指出，物理學科素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養的關鍵成分。正如有專家所言，通俗來說，物理學科素養就是一個人過去學物理，后來不從事物理研究，學過的物理對他一輩子能打下什么烙印，跟沒學過物理的人比會體現出怎樣的差異。從其結構上看，包括物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個維度，四個維度的具體內容與內涵詮釋如圖1所示：

基于物理學科素養的學本教學，包含兩層核心內涵：一是“以學生深度學習為本”。在教與學關系處理上，教師要將“教師講授本位”的傳統教學范式轉變為“學生學習本位”的現代教學范式，牢固確立“學生學習催化師”的角色定位，充分相信并依靠學生，精心設計“學習進程”，引導學生基于學習問題或學習任務開展自主學習、合作學習、探究學習，將學生從知道、領會、應用等低階思維層次不斷引向分析、綜合、評價、創新等高級思維層次；二是“以學生素養發展為本”。在教學與發展的關系處理上，教師要將物理學科核心素養作為物理教學的靈魂與統帥，引領教學方案設計、教學過程實施與教學結果評價。基于物理學科素養的學本教學符合現代教學發展方向，遵循物理課標基本精神，是廣大高中物理教師落實立德樹人根本任務的應然選擇。

高中物理學科素養能否在課堂層面得到落實，關鍵在于教師是否具備與之相適應的課堂教學設計、實施、管理與評價能力。教學設計能力是教師根據課標要求、教材特點以及學生實際，將教學要素有序安排，確定合適的教學方案的設想和計劃能力，具體包括教師對教學目標、教學重難點、教學方法與手段、教學活動步驟與時間分配、教學評價與反饋等要素的設想與計劃能力，反映著教師對課標、教材、學生的把握程度，體現著教師的理論水平與實踐智慧，決定著課堂教學實施、管理與評價的方向。主動提高基于物理學科素養的學本教學設計能力，是當前廣大高中物理教師實現專業發展自覺的重要著力點。

圖1 高中物理學科核心素養的構成內容圖

基于物理學科素養進行學本教學設計，需要遵循三條基本設計原則：一是導向性原則。把培養學生物理學科素養，作為制定教學規劃與計劃、確立教學目標與重難點、設計教學問題與任務、選擇教學方法與手段、安排教學結構與程序、預設教學管理與評價的出發點與歸宿；二是系統性原則。既對每一節課的教學目標、教學內容、教學方式、教學評價等要素及其相互關系進行整體謀劃，又對學年、學期、單元、課時的教學計劃進行系統規劃，確保學生循序漸進地形成物理學科素養；三是學本性原則。堅持“學生學習本位”立場，精心設計指向物理學科素養的學習目標，并將學習目標轉化為學習問題或任務，引導學生在自主探學、合作互學、展示評學靈活組成的“學程”中走向深度學習并發展核心素養。根據上述教學設計原則，不斷提升學習目標、學習過程、學習評價等方面的設計能力，才能將物理學科素養內化于心、外化于行。

二、基于高中物理學科素養的學本教學設計模型

基于物理學科素養的學本教學設計模型，以建構主義學習理論、多元智能理論、學科教學論為理論基礎，以高中物理新課程標準為政策依據，堅持導向性、系統性、學本性三條設計原則，運用“基于物理學科素養確定教學目標”、“根據學習目標設計教學評價”、“結合學習內容安排學習進程”三個基本操作策略，引導學生在自主、合作、探究式學習中主動發展物理學科核心素養（如圖2所示）。

三、基于高中物理學科素養的學本教學設計策略

本文以人教版高中物理必修2第七章第4節《重力勢能》的教學設計為例，具體闡述設計模型中的三個設計策略。

策略1 基于物理學科素養確定學習目標

學習目標設計重點設計“學到什么程度”的問題。學習目標設計需立足學生視角，基于高中物理學科核心素養，結合課程標準、教材情況與學生實際，可采取阿姆斯特朗和塞維吉的“ABCD”行為目標陳述法，即：A：陳述學習對象（Audience）；B：陳述行為（Behavior）；C：陳述行為發生的條件（Condition）；D：陳述行為目標的標準（Degree），對物理學科核心素養發展的層次、范圍、方式及變化效果進行限定，盡可能形成可觀察、可測量的學習目標。需要特別說明的是，并不是所有學習目標都要貼上學科核心素養的“標簽”和陳述學習對象。基于以上認識，略去不能明顯體現物理學科素養的學習目標和陳述學習對象，將本節課能較好明顯體現學科素養的學習目標如下：

學習目標1：以小組為單位正確說出通過研究重力做功探究重力勢能表達式的理由以及探究重力勢能表達式的基本步驟，進一步內化科學思維方法，初步建立“功是能量轉化的量度”的觀點。

學習目標2：獨立運用恒力做功公式WG=FSCOSθ計算物體沿豎直、斜面兩種路徑運動時的重力做功大小，小組合作運用“微元法”計算物體沿任意曲線路徑運動時重力做功大小并說出重力做功的特點，獨立運用重力做功的簡化計算公式WG=mg△h=mgh1－mgh2進行正確計算，提高運用數學工具處理物理問題的能力，鞏固“微元法”思想，發展歸納、比較等科學思維。

學習目標3：結合影響重力勢能的因素、重力做功與重力勢能變化的定性關系、重力做功的簡化計算公式，以小組為單位得出重力勢能的表達式為Ep＝mgh，發展比較、分析、歸納、推理等科學思維。

學習目標4：獨立計算相對不同參考平面時的重力勢能大小，理解重力勢能的相對性，知道重力勢能正負值的決定因素與物理意義，涵養安全與環保意識。

策略2 根據學習目標設計學習評價

學習評價設計主要設計“學得如何”的問題。學習目標確定后，需要針對每一條學習目標的達成情況制定過程性評價方案，作為課堂實施過程的調控依據。同時需要制定學習目標達成的終結性評價方案，作為課堂教學的總體研判標準，為反饋矯正教學提供依據。對應上述四個學習目標的達成，過程性評價方案與終結性評價方案分別設計如下：

過程性評價方案：

學習目標1評價方案：學生通過認真觀看動畫，小組展開討論，能夠說出“通過研究重力做功探究重力勢能表達式的理由是重力勢能變化的過程總伴隨著重力做功，通過研究重力做功可能得出重力勢能的定量表達式”、“探究重力勢能表達式應采取探究學習的一般步驟：即猜想與假設（mgh）—通過研究重力做功WG尋找證據—基于證據進行推理與解釋—交流與分享探究結論”。

學習目標2評價方案：學生能夠獨立運用恒力做功公式WG=FSCOSθ正確計算物體沿豎直向下、傾斜直線向下兩種路徑時重力做功大小WG=mgh1－mgh2；通過小組討論和教師引導，小組成員能夠運用“微元法”合作推出物體沿任意曲線路徑運動時重力做功大小WG=mgh1－mgh2。通過小組成員的比較與歸納，能夠以小組名義表述重力做功具有“與路徑無關，只與物體的質量和初末位置的高度差有關”的特點，學生能夠運用WG=mg△h=mgh1－mgh2進行正確計算。

學習目標3評價方案：小組能夠認真討論，并結合影響重力勢能的因素、重力做功與重力勢能變化的定性關系、重力做功的簡化計算公式，以小組為單位正確表述得出重力勢能的表達式為Ep＝mgh的思維過程。

學習目標4評價方案：通過教師引導，學生能夠運用Ep＝mgh獨立計算位于10樓高處的一個雞蛋相對不同參考平面時的重力勢能大小，說出同一物體相對于不同參考平面其重力勢能是不同的，知道重力勢能正負值的決定因素是物體相對于參考平面所處的位置，重力勢能的正或負表示物體的重力勢能比參考平面的重力勢能高或低。

終結性評價方案：

終結性評價方案分兩個部分：第一部分是課堂定時練習。針對學習重難點，命制大部分學生在5分鐘時間內能完成的定時練習題（略）；第二部分是課外探究學習。要求學生采取文獻搜索、現場訪談等方式，了解運動員跳高姿勢的發展歷程，分析背越式跳高的優越性，并以500字以內的小報告形式予以呈現。

策略三 結合學習內容安排學習進程

學習進程設計主要設計“學什么”“怎么學”的問題。對于“學什么”，需要基于教材并高于教材，盡量選取與貼近學生生活實際的STSE素材來創設情境；對于“怎么學”，需要結合“學什么”來優化組合學生的自主、合作、展評（展示與評價）等學習方式。下面以本節課的難點——“學習目標3”，即“結合影響重力勢能的因素、重力做功與重力勢能變化的定性關系、重力做功的簡化計算公式，以小組為單位得出重力勢能的表達式是Ep＝mgh，發展比較、分析、歸納、推理等科學思維”的達成為例，闡述學習進程的設計。

師：剛才，我們通過推導共同得出了重力做功的特點，并能運用重力做功的簡化公式進行正確計算。然而，我們研究重力做功的特點及其簡化公式的目的是什么呢？

生：重力勢能的表達式是不是mgh？

師：為什么呢？

生：因為重力做功是重力勢能轉化的量度，即：重力做了多少正功，重力勢能減少多少；重力做了多少負功，重力勢能增加多少。

師：播放幻燈片，呈示學習任務——根據“物體質量越大、高度越高，重力勢能越大”，“物體下落時，重力做正功，重力勢能減少”，“重力做的功WG＝mgh1－mgh2”，以小組為單位，小組成員先獨立思考，然后集體討論重力勢能的表達式是什么，并作好面向全班展示小組推理過程的準備（自主探學2分鐘，小組互學3分鐘）。

學生自主學習、合作學習期間，教師深入學生中間發現問題并及時指導。

師：學習時間到，哪個小組愿意上臺來展示匯報？請××小組上臺展示匯報，其他小組認真聆聽，質疑補充。

××小組上臺進行展示，與其他小組進行思維碰撞，教師適時點撥與評價。

師：經過探究，我們得出了重力勢能的定量表達式的確是mgh。◇