學科大概念視域下的學評教單元設計
——以滬科版教材“做功了嗎”教學為例

吉臨榮 許幫正

（1.無錫市太湖格致中學，江蘇 無錫 214125；2.無錫市教育科學研究院，江蘇 無錫 214001）

高中物理課程標準（2017年版）強調“以學科大概念為核心促進學科核心素養(yǎng)的落實”.［1］“基于學科大概念的教學可以幫助學生從整體上把握物理概念與規(guī)律”.［2］學科大概念視域下的學評教單元設計主要有3個關鍵環(huán)節(jié)：基于課程標準和教材的目標設計、基于單元和課時目標的評價設計、基于課時目標的問題和實驗設計.教學設計具體操作模型如圖1所示.

圖1 學評教單元設計操作模型

下面以滬科版教材第10章“機械與人”第3節(jié)“做功了嗎”教學設計為例，闡述從物理學科大概念能量轉化角度建構功的概念的學評教單元逆向教學設計思路.

1 基于課程標準和教材的目標設計

教學目標是教學活動預期結果，是課堂教學的起點和終點.教學目標的設計必要依據課程標準和教材結構.

1.1 研讀課程標準

華東師范大學課程與教學研究所所長崔允漷教授曾說：“讓教學回家”.教學的“家”就是課程標準.義務教育物理課程標準（2011年版）規(guī)定了物理課程的基本內容和初中學段應達到的基本要求，主要有科學內容和科學探究兩部分，關于“功”的科學內容如下.

（1）能量、能量的轉化和轉移.結合實例，認識功的概念，知道做功的過程就是能量轉化或轉移的過程.

（2）機械能.知道機械功和功率.能用生活中的實例說明機械功和功率的含義.

從課程標準提取的單元目標可以看出：功的科學內容包含在一級主題“能量”中，功與能緊密聯(lián)系，功是能量轉化和轉移的量度，建構功的概念的錨點是學科大概念“能量轉化”.

1.2 解讀教材結構

（1）認真閱讀現有教材.

首先要認真閱讀現有教材，把握其內容結構.滬科版教材“做功了嗎”的主要內容如表1所示.

表1 滬科版教材“做功了嗎”的教材結構

（2）對比閱讀新舊教材.

對比閱讀滬科版新版與舊版教材，發(fā)現有兩處改動，要分析并領會教材變化的意圖.

改動1：在“機械功”框題中，新版教材將“為了評價機器的功效，人們提出了‘功’的概念，后來這一概念被引入到物理學中”從第1段移到第3段.

改動意圖：后移的作用是防止“空降”功的概念，而要在探究利用動滑輪做功的基礎上，發(fā)現力與在力的方向上移動距離的乘積是一個有意義的物理量，由此提出功的物理意義是“評價機器的功效”.

改動2：在“怎樣才算做功”框題中，新版教材將“人用力推車，車未動，在推力方向上車沒有移動距離，推力沒有做功”從舊版教材圖10-24（c）移為（a）.

改動意圖：前移的作用是讓學生先通過實例分析，知道力和在力的方向上移動的距離是做功的兩個必要因素，然后再由此判斷其它力或物體是否做功？

（3）參考閱讀其他教材.

“他山之石，可以攻玉”.在深度備課過程中還要閱讀教育部審核通過的其他版本物理教材，取長補短，捕捉借鑒點如表2.

表2 其他版本教材關于功的教材結構及可借鑒點

主要借鑒點是“如何引入功？”滬科版和人教版教材是從功效引入，即用力與物體在力的方向上移動距離的乘積來評價機器的功效；蘇科版教材對能量采用了滲透教學的思想，在學習功前已滲透學習了重力勢能，所以本節(jié)開始就闡述“人舉高物體時化學能轉化為重力勢能”，從化學能轉化為重力勢能的角度認識功.其實兩者并不矛盾，因為“能量轉化”是“功效”的本質.其他借鑒點參見本文“3.3開發(fā)低成本資源”.

1.3 設計課時目標

綜合課程標準、教材結構等，分解的課時學習目標如表3.

2 基于單元和課時目標的評價

教學評價是以教學目標為依據，對教學過程及結果進行價值判斷的過程.傳統(tǒng)的教學設計是按“學習目標→教學活動→學習評價”為順序，即學、教、評教學設計；根據美國學者格蘭特·威斯金和杰伊·麥克泰格在《追求理解的教學設計》一書中提出的逆向教學設計3個階段：確定預期結果→確定合適的評估證據→設計學習體驗和教學，可以將學習評價移到教學活動前面，按“學習目標→學習評價→教學活動”為順序進行學、評、教逆向教學設計，充分發(fā)揮了學習評價承上啟下的橋梁作用.

學習評價按目標又可分為兩類：一是基于單元目標的終端評價（即單元檢測或綜合實踐活動等）；二是基于課時目標的課時評價（鞏固練習或表現性活動等）.表現性活動評價是與教學過程同步的評價，將表現性評價鑲嵌在教學進程中，有助于學生概念和規(guī)律的持續(xù)性進階.滬科版教材“做功了嗎”的學習目標和學習評價如表3所示.

表3 滬科版教材“做功了嗎”的學習目標和學習評價

續(xù)表

3 基于課時目標的問題和實驗設計

在課時目標的導向下，教師可適當整合教材，創(chuàng)設真實情境，設計驅動問題，開發(fā)實驗資源，組織學生活動，彰顯教師的個性和智慧.

3.1 創(chuàng)設真實情境

知識是“鹽”，情境如“湯”，鹽只有溶于湯才好入口，知識只有融入情境才好理解和消化.本節(jié)課設計的真實情境如下.

請3位同學來幫老師做些事：甲同學從老師手中接過礦泉水桶勻速行走1 m；乙同學沿豎直放置的米尺將一瓶礦泉水勻速向上舉高1 m；丙同學在水平桌面上拉著兩瓶礦泉水沿著米尺勻速移動1 m.

師：老師只有一個獎品，只能發(fā)給他們中的一個人，發(fā)給誰呢？需要有一個標準，發(fā)給做gong最多的同學.今天請同學們來做裁判，最后獎品發(fā)給誰？

上述情境作為一條主線貫穿整節(jié)課始終，既能引起學生思維沖突，又能推進教學進程，還可以作為總結評價，前后呼應.

3.2 設計驅動問題

問題是思維的起點.設計問題鏈可以起統(tǒng)領作用，引發(fā)學生深度思考.本節(jié)課以1個主線（獎品發(fā)給誰？），3個問題鏈、9個學生活動達成課時目標，具體內容如表4.

表4中，問題鏈2是對問題鏈1的進階評價，問題鏈3又是對問題鏈2的進階評價；學生活動④是對活動③的進階評價；活動⑥是對活動④和⑤的進階評價；活動⑧是對活動⑦的進階評價，活動⑨又是對活動⑧的進階評價.問題導向，層層進階，促進理解.本節(jié)課的主線“獎品發(fā)給誰”是課堂總結性評價，由于教師口頭表述的gong可以是“功”，也可以是“工”，進而讓學生認識物理上的“做功”和生活中的“做工”含義不同，最后因3人都“做工”了給3名學生都發(fā)獎品，滿足學生的心里需要，畫龍點睛，活動育人.

表4 滬科版教材“做功了嗎”的問題鏈和學生活動

3.3 開發(fā)低成本資源

低成本資源是常態(tài)優(yōu)質課的保障.在開發(fā)低成本資源過程中需要注意以下幾點.

一是充分利用好教材中的素材.滬科版物理教材中雞蛋、礦泉水都是生活中常用物品，可設計將2只雞蛋舉高1 m體驗1 J大小的活動，計算將1瓶礦泉水瓶舉高1 m做了多少功的活動.

二是根據需要補充或完善素材.教材中只有“人用力推車，車未動，推力沒有做功”的實例，即有力無距離不做功.需要補充“花樣滑冰運動員在光滑的冰面向前滑行一段距離，運動員沒有力做功”的實例，說明無力有距離不做功；補充“人行走中向上搬紙箱的力不做功”，說明有力有距離，但力和物體運動方向垂直也不做功.補充“工人將油桶推到倉庫中”，與教材中“汽車的牽引力使汽車移動一段距離”“吊車鋼索的拉力使貨物上升一段距離”整合構建3種典型的做功模型.

三是積極開發(fā)低成本實驗資源.教材在“探究機械功”時說明：“若動滑輪的質量遠小于所提物體的質量，那么拉力F幾乎是物重G的一半”，這是一種理想情況，用實驗室的器材無法實現“遠小于”這一條件.可設計如圖2所示的費力杠桿，由于杠桿的重力作用線通過支點，額外功相當小；設計如圖3所示的省力動滑輪（G動=0.4 N）.制作泡沫刻度板便于測出拉力移動的距離s和物體升高的高度h.

圖2 費力杠桿實驗

圖3 省力動滑輪實驗

四是依據學情整合好學習資源.在實際教學中，先讓學生分析如圖4所示的省力動滑輪，再分析如圖5所示費力杠桿，符合學生的思維習慣.而在提供實驗數據讓學生發(fā)現規(guī)律時，先分析如圖2所示的費力杠桿，學生很容易發(fā)現Fs=Gh的規(guī)律；再分析如圖3所示的省力動滑輪，學生分析得出Fs≈Gh，符合學生的進階思維.

圖4 省力動滑輪

圖5 費力杠桿

4 結語

基于單元整體設計，抓住學科大概念能量轉化建構功的概念，在此基礎上進行“學習目標→學習評價→教學活動”的逆向教學設計，統(tǒng)領了力和運動、簡單機械和能量的關系，突顯了功的橋梁作用，既能培養(yǎng)學生的思維能力，又能幫助學生理解功的概念.