素養(yǎng)導向的單元設計：邁向知識與項目的統(tǒng)整*

駱 波

單元是課程與學習的基本單位，單元設計是落實學科核心素養(yǎng)的有效途徑。單元設計作為研究熱點，有兩種傾向值得研究者和一線教師警惕。一是言必稱“大”，張口提筆就是大單元、大主題、大概念等。學習內容的綜合、學習方式的多樣和學習過程的開放固然重要，但更重要的是設計與組織好基本的課堂活動，以促進學習真實發(fā)生。二是分而論之，把單元簡單地分為“知識單元”和“項目單元”。兩類單元分別基于分析取向和綜合取向，在知與行的關系上各執(zhí)一端，無法有效滿足素養(yǎng)時代的學習訴求。

為求得單元組織教學的優(yōu)化，應在育人目標的統(tǒng)領下整合知識與經(jīng)驗、學科與生活，為學習者提供在真實情境中解決問題的機會。本文以蘇科版物理八年級上冊第五章“物體的運動”設計為例，淺談如何通過對知識與項目的統(tǒng)整，從具體的知識點走向相對完整的學習單元。

一、關鍵問題：觸及概念本質，以形成物理觀念

物理觀念與物理事實、物理概念、物理規(guī)律同屬于物理知識，是聚合和抽象程度更高的物理知識；是居于物理學科中心，具有超越課堂教學的持久價值和遷移價值的關鍵性概念或原理。［1］當學生理解了物理概念和物理規(guī)律并懂得進行實際應用時，我們才能說其物理觀念已經(jīng)形成。所以，素養(yǎng)導向的單元設計應厘清單元目標，設計關鍵問題，觸及學科本質，科學把握物理觀念的生長過程和轉化過程。

1.確定單元目標，呈現(xiàn)物理觀念的生長過程。

單元目標應該包含兩部分內容：一是學生應該學到什么；二是通過何種方式學到。單元目標的確定，首先要進行上位的勾連，要在課程目標的統(tǒng)領下，以主題為核心，使單元具有明確的目標指向性；其次要注重學科間的橫向融合，使單元既關注認知和情感，也關注學科和主題；最后要注重單元目標的縱向延伸，明確下一階段的要求，使單元目標更有發(fā)展性。在教學“物體的運動”這一單元時，筆者設計了如下單元學習目標。（見表1）

表1 “物體的運動”單元學習目標

2.設計關鍵問題，揭示物理觀念的轉化過程。

在單元教學中，要讓學生有機會表達看法、交流想法和展示做法，使學生在表達與展示中不斷加深對主題意義的認識。對話的質量取決于問題設計的水平，尤其是關鍵問題的設計。關鍵問題的設計應指向單元學習目標，保證學習不偏離航道；應有利于暴露“前概念”，掃清建立科學觀念之路上的障礙；應注重邏輯推理，形成解決問題的科學程序。在學習“物體的運動”單元時，筆者設計如下單元關鍵問題。（見表2）

表2 “物體的運動”單元關鍵問題

二、探究活動：像科學家一樣思考，以發(fā)展科學思維

素養(yǎng)導向的單元設計，注重把“探究活動”作為“構建物理知識結構、提高學生科學素養(yǎng)、體現(xiàn)課程理念”的主線。但在教學實踐中，不少教師把“探究”機械地理解為“發(fā)現(xiàn)、描述、測量、推理”等系列技能，其結果自然偏離物理學習的本質。通過訓練，學生可能掌握了這些零散的技能，但無法解決實際問題，更不能像科學家那樣思考。蘇科版初中物理教材主編劉炳昇教授也曾在報告中指出：“探究是融合了觀察、實驗、理論思維和數(shù)學方法應用的科學方法。”

基于上述認識，筆者在設計單元探究活動時考慮兩個基本要點：一是如何使探究真實有效地發(fā)生；二是探究活動是否利于發(fā)展科學思維。

1.讓探究行為發(fā)生。

在學生探究過程中，教師可思考下面5個問題，判斷探究行為是否真實有效地發(fā)生。（1）誰在提問？至少應有一段時間或者部分過程，是由學生的提問來推動的。（2）誰設計步驟？（3）誰決定收集什么數(shù)據(jù)？（4）誰根據(jù)數(shù)據(jù)做解釋？是教師還是課本給出了結論？還是學生分析其收集的數(shù)據(jù)，并得出結論？（5）誰交流和驗證結論？這些活動是否促使學生評估其探究過程與結果，并進行交流？

2.像科學家一樣思考。

《普通高中物理課程標準（2017 年版）》指出，“科學思維”主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素，“科學探究”主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。就初中物理的學習而言，需要依托科學探究，發(fā)展學生的科學思維，使其形成物理觀念，培養(yǎng)科學的態(tài)度。具體的教學策略是：創(chuàng)設問題情境—開展實驗探究—構建物理模型—培養(yǎng)科學思維—形成物理觀念。在學習“物體的運動”中“直線運動”一節(jié)時，筆者設計以下案例，說明探究性活動如何發(fā)展科學思維。

案例：“研究氣泡的運動規(guī)律”的探究設計

觀察：在內徑約為0.8cm、長為10cm的玻璃管中注滿水，上端留一小段空氣柱，再用橡皮塞塞住管口。將玻璃管翻轉后豎直（或傾斜）放置，觀察氣泡的運動情況。

問題：氣泡運動過程中速度是否變化？

方法：（1）分段研究，將水管分成等距離的若干區(qū)間，比較每段所用時間是否相同；（2）設計表格，記錄各區(qū)間的時間并計算相應的速度；（3）畫出氣泡運動的s-t圖像，得出氣泡呈均速直線運動的結論。

質疑：（1）還有其他劃分區(qū)間的方法嗎？（2）生活中有嚴格意義上的勻速直線運動嗎？

此案例在以下方面體現(xiàn)了“像科學家一樣思考”：一是注重研究方法背后的邏輯，從局部到整體；二是采用多種形式記錄收集到的證據(jù)；三是建立“抽象模型—描述事物活動規(guī)律”的數(shù)學方程式或描述性文字。從本質上講，科學家的研究過程就是提出問題、收集證據(jù)、尋求答案、建立模型的過程，他們致力于回答“是什么”以及“為什么”。我們在進行單元設計時，需要精選典型的探究活動，滲透科學思維，給學生創(chuàng)造像科學家那樣探索的機會。

三、實踐項目：打通知識與實踐，以培育關鍵能力

物理學習中的實踐性項目，一般可分為科學實踐、工程實踐兩類。我們期望學生親身參與實踐，沒有親身經(jīng)歷這些實踐，學生就不能理解科學實踐，更不能理解科學知識的本質，關鍵能力的培育也將淪為無源之水、無本之木。

在進行單元設計時，教師可圍繞核心概念，開發(fā)1～2個實踐項目，讓學生經(jīng)歷“開發(fā)和使用模型、計劃與開展研究、分析和解讀數(shù)據(jù)、使用數(shù)學和計算思維、建構解釋以及運用這些實踐來展示對核心概念的理解”，培育其學科關鍵能力。

1.科學實踐項目。

在科學實踐中，教師要引導學生經(jīng)歷像科學家那樣探究并建立有關自然世界的模型和理論的過程。

案例：測量平均速度。

器材清單：玻璃球（大小各一個）、卷尺、記號筆、PVC線槽（1.5m）、秒表等。

實踐任務1：測量玻璃球在斜面上運動的平均速度。將線槽一端墊高，再將玻璃球從起點釋放，記錄它到達底端所用的時間。重復3次，計算出玻璃球在線槽上運動的平均速度。

實踐任務2：探究影響物體沿斜面運動的平均速度的因素。讓學生列出影響玻璃球在線槽上運動的平均速度的因素，并逐一設計實驗、收集證據(jù)、檢驗猜想。

實踐任務3：比較玻璃球在斜面上運動的平均速度和在地面上滾動的平均速度。觀察玻璃球從線槽沖下來后在水平地面上的運動過程，記錄玻璃球停下的位置及所用時間，計算玻璃球在水平地面上運動的平均速度，并與之在線槽（斜面）上運動的平均速度比較。改變釋放玻璃球的起點，重復3次，計算并比較數(shù)據(jù)。

上述實踐項目包含三個層次：一是實際的測量活動，深化對平均速度的認識；二是開放性的探究活動，需要經(jīng)歷完整的探究過程；三是拓展性的研究內容，發(fā)現(xiàn)新的運動規(guī)律。這表明科學實踐能不斷生成新的研究問題，是個持續(xù)探索、不斷發(fā)現(xiàn)的過程。

2.工程實踐項目。

在工程實踐中，教師要引導學生像工程師一樣設計方案、建造模型，再反復檢驗、改進，以實現(xiàn)最優(yōu)化的設計。

案例：設計一個可以做勻速直線運動的玩具小車。

設計流程及其具體任務，如圖2所示。

素養(yǎng)導向的單元整體教學應為工程教育留有一定的空間，具體操作中要關注學生的以下預期表現(xiàn)：一是確定一個設計問題的標準，并考慮相關的科學原理（核心概念）；二是評估彼此的設計方案，并對各方案的優(yōu)點加以整合；三是分析檢驗數(shù)據(jù)，改進整合后的方案，以實現(xiàn)最優(yōu)化的設計。

課程單元是圍繞學科核心素養(yǎng)，對情境、目標、探究、模型、實踐等進行組織或結構化的“一個完整的學習事件”。無論是關鍵問題的設計、探究活動的組織，還是實踐項目的開發(fā)，均需以素養(yǎng)為導向。通過一個個單元，以知識與項目的統(tǒng)整為路徑，連接知識目標與學科核心素養(yǎng)；建立學習內容與真實情境之間的關系，打通知識學習與實踐應用的“最后一公里”；貫通書本世界與生活世界，強化學用結合與知行合一，使學生像科學家一樣思考、像工程師一樣實踐。

（圖2）