以核心素養為導向的新教材教學設計與實踐研究

陳小軍

［摘 要］基于《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》中的“以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”理念，文章以“力的分解”第一課時為例，運用大概念的核心問題教學模式的四個環節“提出問題—解決問題—反思提升—評價反饋”設計教學方案并實施課堂教學，探索在新課程、新教材、新高考的“三新”背景下的物理教學，以促進學生學科核心素養目標的達成。

［關鍵詞］核心素養；大概念；核心問題教學；力的分解

［中圖分類號］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻標識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）11-0049-04

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱新課標）中正式提出了“學科核心素養”和“大概念”兩個關鍵詞。物理學科核心素養是學科育人價值的集中體現，主要包括“物理觀念”（包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等）、“科學思維”（包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等）、“科學探究”（包括問題、證據、解釋、交流等）、“科學態度與責任”（包括科學本質、科學態度、社會責任等）［1］四個方面，它們是學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

一、理論基礎

新課標指出，要重視以學科大概念為核心。大概念超越了具體事實和經驗本身，是思維概括和抽象的產物，它將零散的概念、規律、方法聯系整合為一個連貫的整體，因而處于更高階、更中心的地位［2］。大概念是引領新時代課程改革，落實核心素養的關鍵所在。在宏觀層面，它可以改進素質教育教學生態；在中觀層面，它可以建設符合學生核心素養發展的課程體系；在微觀層面，它可以優化教學設計和實施，推動教師深度理解教材，引導學生追求人事物的生存意義和靈活遷移，達成促進學生核心素養發展的育人目標［3］。 筆者已參與核心問題教學模式［4］的系列研究與實踐長達十多年，證明其能夠切實發展學生的研究素養，提升學生的核心素養。比較發現，大概念教學能將課程內容結構化，大概念的統整作用為學生核心素養的培養提供了新的視角，為教師運用新教材開展教學提供了新的思路，而核心問題教學能將課程內容情境化，兩者的融合能有效促進學科核心素養的落實。

本文以“力的分解”第一課時的教學設計和課堂教學實施為例，以大概念為引導，以課堂核心問題的解決活動為載體，以核心素養目標的達成為終極目標，探索“三新”背景下高中物理教學的有效策略。

二、教學分析

（一）教材分析

力學是高中物理的基礎，也是高中生開始物理學習的重要入口。力學問題的三大基本功是受力分析、運動過程分析和矢量運算，而本節課所學的“力的分解”就是矢量運算的重要組成部分，其中的正交分解是處理力學問題的重要方法，同時也是高考重點考查的內容。

新課標對本節課的要求是：通過實驗了解力的合成與分解，知道矢量和標量；能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題。由此可見，本節課內容應該基于實驗，通過學習力的運算法則，著力處理生活實際問題。本節課安排在“力的合成”一節之后，包含兩個內容：按效果分解和正交分解，重點在于強化學生所學的矢量相加的法則——力的平行四邊形定則，再次體現了等效替代的思想。這種思想方法在高中物理中有著廣泛的應用，為牛頓運動定律的學習做好了知識與方法的鋪墊，本課時只研究按效果分解，對正交分解的學習安排在第二課時。

（二）學生分析

學生在初中已經有了三角函數的基礎，能夠進行一些基本的解直角三角形的運算，對正弦定理及余弦定理也有一定的了解。學生在上一節中學習了“力的合成”，知道力的合成遵守平行四邊形定則，也容易理解力的分解是力的合成的逆運算，但是對力的分解具體該怎么做還不清楚，所以學生將知識應用到實際中時，就會出現很多問題，需要有進一步的學習來加強學生對“力的分解”的理解。

這節課的學習是學生進入高中階段后對方法的一次深度學習，學生不僅要知道有“按力的效果分解”的方法，還要清楚怎樣尋找力的效果，在什么情況下使用，有什么實用價值等問題。最基本的是“等效替代”思想，本節課對學生在構建物理模型、方法融合、學科交叉等方面都有一定的要求。

（三）課時大概念分析

為了將新課標中“以大概念為核心，使課程內容結構化”落到實處，從而更好地發揮學科育人功能，筆者在鉆研課標和教材的基礎上，從概念結論、思想方法、價值觀念三個視角整理出如下課時大概念（如表1）。

（四）教學目標分析

基于前述教材分析和學生分析，針對知識點本身的難度和學生思維的不足，本節課設計上主要讓學生體驗知識、方法與問題解決之間的關聯，讓學生在具體情境下進行力的分解，明確“力的分解”的重要性，并提出了相關核心素養目標。

本節課的核心素養目標如下。

（1） 參與搭建橋梁、繪制草圖、交流設計意圖的活動。

（2）理解力的分解是力的合成的逆運算，能在實際情境中建模，針對不同情境將力按效果分解，從而解決問題。

（3）懂得等效替代思想在形成、理解、運用力的分解概念中的關鍵作用，以及模型化思想、實事求是在解決力學問題中的重要作用。

（五）核心問題分析

為了達成上述教學目標，本節課設計了兩個學生活動。活動一是“從安全角度為兩岸搭建橋梁，并繪制橋梁草圖”；活動二是“從安全角度交流設計意圖，分析引橋設計和斜拉橋鋼索的效果，體驗將力按效果分解的方法”。反思歸納分解力的方法，按效果分解力的思路，以及其中體現的思想。因此，本節課確定的核心問題是：從安全角度為兩岸搭建橋梁，畫出橋梁草圖，運用力的等效替代思想交流設計意圖。

三、教學設計

（一）教學環節設計

本節課的各教學環節設計詳情如表2所示。

（二）評價預設設計

（1）提出問題環節：明確核心問題，通過教師的言語引導，使學生快速進入學習狀態。

（2）解決問題環節：點評時要先表揚學生積極思考的行為，對有創意的設計要及時展示，但對還需提升的部分進行指導性點撥。

（3）反思提升環節：教師在評價時要提醒學生注意活動中思想方法的體現，要嘗試使知識點與實際情境的關聯更深入。

（4）評價反饋環節：選用的仍然是橋梁問題，塔柱問題在于建模并找準研究對象，將檢測點確定為在實際情境下的“受力分析”與“按效果分解力”的關聯體驗。

（三）作業設計

從課后習題可以看出，這版教材更加注重培養學生解決問題的能力，很多習題都與實際生活情境相結合，且注重培養學生的建模能力。基于此，本課時的作業設計按課標學業水平要求及高考要求分為以下三類。

1.基礎性作業

作業：教材后面的課后習題。

要求：學生達到基本的學習要求，能在較簡單的情境中進行分析、判斷、推理、評價。

2.綜合性作業

作業：（1）完成必要練習；（2）新教材后面情境性較強的題目，也可作改編。

要求：學生達到高考要求，能在較為復雜的情境中，在綜合性較強的情況下，獨立建模，在此基礎上進行分析、判斷、推理、評價，并能進一步達到一題多解或對多種情境進行綜合歸納。

3.實踐性作業

作業：（1）針對不同情境下的橋梁（拱橋和懸索橋）問題展開進一步研究；（2）設計實驗，探究頭發絲能承受拉力的極限。

要求：設計綜合性、實踐性的個人或小組作業，以提升學生處理實際問題的能力，特別是建模能力，使學生能靈活遷移理論知識解決實際問題，要充分體現學生的核心素養及高階思維。

（四）課后反思

近年來，新高考的一大趨勢就是增大了情境類問題的比例，試題情境往往比較新穎、復雜，與生產生活實際、科技應用實例等相聯系，對學生的素養能力，尤其是“建模能力”有較高的要求。這版新教材有一個很大的變化就是增加了很多生活中的實際問題，教材的編排更符合學生的認知規律，通過真實物理情境的引入，從物理學的視角加以描述和解釋，引導學生在解決實際問題的過程中形成物理觀念，發展科學思維，培養科學探究能力，養成科學態度與責任意識。而將課堂中要解決的問題與生活中的真實情境關聯起來，將章節前后的知識關聯起來，進而將知識與方法關聯起來，遷移到新情境中，這個活動過程也凸顯了研究性。

本節課中，學生從形象思維過渡到抽象思維，再解決新情境中的問題，有利于學生主動融入學習探索情境，并從不同的問題情境中挖掘學科概念、思想方法、價值觀念。這節課后，學生因對物理學科知識和實際問題的深刻認識和理解，在現實生活中就會“看橋不是橋，看橋都是力”了，而學生能夠以物理的眼光看待生活中的實際問題，并從物理視角去解決問題，課程就成功地發揮了學科育人的功能。

綜上所述，在核心素養時代，教師要仔細研讀新課標、新教材，分析新高考的趨勢，并將研習所得的教育教學理論應用到平時的常態化教學中。教師在教學設計和課堂教學實施過程中，要將新課標中的“ 以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化”落到實處，挖掘有效的教學策略。實踐表明，采用大概念的核心問題教學模式，聚焦大概念的單元教學規劃、單元下層結構中各課時核心問題教學的大概念的發掘、素養目標及核心問題的確立、教學實施的環節、課后作業設計等重難點問題，能讓學生獲得深度體驗，能更好地發揮學科育人功能，并能有效促進學生學科核心素養的提升。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

［1］ ?中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版2020年修訂［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ ?李松林.以大概念為核心的整合性教學［J］.課程·教材·教法，2020（10）：56-61.

［3］ ?祝錢.國內“大概念”教學的歷程檢視和實踐展望：基于2000～2020年間61篇核心論文的研究［J］.上海教育科研，2021（6）：18-23.

［4］ ?周文良，陳明英，米云林，等.挖掘核心問題 實現深度體驗［J］.人民教育，2013（23）：44-47.

（責任編輯 易志毅）