以“理解”為導向的初中物理作業設計

摘" 要：本文基于UbD教學模式全面闡述了“理解”的含義，并結合具體案例論述了以理解為導向的初中物理作業設計思路和框架。在此基礎上，本文進一步提出，在初中物理教學中以理解為導向的作業設計應遵循大概念原則，突出對核心概念的理解；遵循目標先行原則，突出對作業設計的導向性；遵循“單元”導向原則，突出對核心知識的深入理解。

關鍵詞：理解；UbD模式；作業設計；初中物理

基金項目：

本文系安徽省教育科學研究項目一般課題“基于UbD 模式的初中物理作業逆向設計研究”（課題編號：JK22119）的研究成果。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）提出學生要會用所學模型分析常見的實際問題，能綜合運用物理概念和規律，能對所獲得的信息進行歸納推理，會用物理學術語、符號、圖表等描述探究過程，分析和解決熟悉情境下的簡單物理問題，具有初步的物理觀念，能初步認識科學本質。［1］很明顯，教師想要在教學中達到以上學業質量目標，需要讓學生對所學的知識有較準確、深入的理解。設計作業是教學過程中的重要環節，完成作業是促進學生對知識理解的重要方式和依據。本文在闡述“理解”含義的基礎上，論述了在初中物理教學中如何進行以“理解”為導向的作業設計。

1" 對“理解”的定義

“理解”即建構觀點和事實之間的新的聯系時，相關知識變得更加細化和精致化，導致概念知識結構化的表征或心智模式［2］。如此，學習者便能夠用所學的針對某個主題的知識和技能去創造性地思考和行動，以靈活的方式將其有效地運用到新的情境中。在如今的知識經濟時代，僅僅記憶事實性知識和程序性知識是遠遠不夠的，還需要對復雜概念形成深刻的概念性理解，并能基于這些理解生成新的觀點、新的理論、新的產品和新的知識。

美國課程專家格蘭特·威金斯（Grant Wiggins）和杰伊·麥克泰（Jay McTighe）于1998年提出了“理解為先”的UbD（Understanding by Design）教學模式（以下簡稱“UbD模式”）。該模式將理解分為六個維度，即解釋、釋義、應用、洞察、移情和自知。具體而言，它要求學習者能夠對某一問題進行完善、合理的論證和說明，能夠使用恰當的類比，清晰明確地講解給他人；能以講述的方式發表自己對內容的理解；能夠靈活、恰當地將基本的知識和技能應用到新的情境中或解決新的問題；學會質疑、探究和論證；能夠明了自己的優勢與不足，對此進一步調整和改進，逐步實現個人成長與完善。［3］

UbD模式追求為理解而教、為理解而評。該模式提倡教師通過課程設計幫助學生習得各個學科中的關鍵概念和要素，幫助學生獲得深入且持久的理解，并讓學生參與真實的情境性評估，掌握學習遷移的能力。該模式所追求的“理解”與新一輪以核心素養為導向的課程改革的追求是高度一致的，兩者都以核心知識和概念為出發點，通過積極的“意義建構活動”和“學習遷移活動”，來使學生真正理解所學的知識，從而將其轉變為自己的知識。

本文將以2019版滬粵版物理八年級下冊“探究杠桿的平衡條件”一節的作業設計為例，談談以理解為導向的初中物理作業設計框架和原則。

2" 以理解為導向的作業設計思路

2.1" 常規的作業設計思路

對于“探究杠桿的平衡條件”一節，常規的作業設計主要是依據章節的知識點（認識杠桿、尋找各種杠桿的支點、畫出各種杠桿的力臂、探究杠桿的平衡條件、杠桿平衡條件的綜合應用）對學生進行訓練。這樣的作業設計主要采用的是“先學習知識，再逐個對知識進行鞏固、強化”的常規方法，平鋪直敘。如此一來，學生不僅作業負擔比較重，而且還難以進行深層次的思考學習，很難抓住知識的核心，對杠桿的認識往往停留在識記的層面。

2.2" 以理解為導向的作業設計思路

第一，確定概念體系。弄清楚本節內容的核心概念、一般概念和教材上的事實性知識。本節的核心概念為“杠桿的平衡”，學生需要理解“杠桿的平衡”這一概念，或者說理解杠桿處于什么狀態時才是平衡的。一般概念主要包含了描述杠桿平衡時所需要的物理概念，如杠桿、支點、力臂等。事實性知識則包含杠桿平衡條件公式、省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿等。

第二，確定目標及證據。目標是促進學生對杠桿平衡的理解，如果學生能夠正確判斷生活中哪些杠桿處于平衡狀態，并能進行定量計算，則說明學生理解了杠桿的平衡條件。

第三，設計作業。給出適當的情境，讓學生自主辨識其中的杠桿類型，分析哪些杠桿處于平衡狀態，并根據相關的數據進行定量的計算。

第四，對作業進行評估。首先，考慮作業是否具有針對性和典型性；其次，分析作業的難易程度是否適中；再次，判斷作業是否能被大部分學生獨立完成；然后，評估學生完成作業所需的時間是否合理；接著，基于學生的完成情況，分析這是否能準確反映他們對杠桿平衡狀態的理解水平；最后，探討有哪些方面在后續作業設計中值得借鑒。

3" 以理解為導向的初中物理作業設計原則

從上面的設計思路可以看出，以理解為導向的作業設計應遵循以下設計原則。

3.1" 大概念原則：突出對核心概念的理解

完成以理解為導向的作業，需要學生對基礎知識有深刻的認識，尤其要透徹理解核心概念。因此，設計此類作業時，應明確目標為考查學生對核心知識的理解和掌握，通過采用更加開放、貼近真實的問題，來檢驗他們在實際情境中對知識的遷移和應用能力，從而全面評價他們的理解水平。在題型選擇上，應傾向于能夠展現學生思維過程和理解深度的問答題和論述題。具體如圖1所示。

例如，下列的作業題就能較好地促進學生對“杠桿的平衡”這一核心概念的理解。

題1" 如圖所示，輕繩OP懸掛在天花板上的P點，繩的下端懸掛一水平輕桿，A、C為輕桿的左、右端點（lOAlt;lOC），在桿的B點懸掛一重物。

（1）為使桿處于水平平衡狀態，可以在A點施加什么方向的作用力？請定性描述力的大小與力的方向的關系。

（2）在C點施加作用力有沒有可能使桿處于水平平衡狀態？若不能，請說明理由。若能，請定性描述力的大小與力的方向的關系。

（3）杠桿靜止于圖中虛線位置時還是平衡狀態嗎？請說明理由。

（4）尋找生活中的杠桿并拍照，嘗試分析它們的平衡問題。

評析：本題緊密圍繞“杠桿的平衡”這一核心概念。第（1）問要求學生分析不同方向外力下的力臂大小，并據此利用杠桿平衡條件進行深入分析和論述。第（2）問在第（1）問的基礎上，通過改變外力的作用位置，引導學生認識到杠桿平衡時，兩個力可以作用于杠桿支點的同一側，從而加深學生對杠桿平衡原理的理解。第（3）問則進一步拓展，使學生認識到傾斜狀態下的杠桿也能實現平衡，這使他們對杠桿平衡的理解更加全面。第（4）問則引導學生分析生活中的杠桿平衡實例，凸顯物理知識在實際情境中的遷移與應用。

本題在內容選擇上以學生應當深入理解的內容為出發點，以問答題的形式呈現給學生，從而使教師能夠通過學生的答題情況來判斷他們的真實水平和思維過程。在問題設置上，第（1）～（3）問考查學生對核心概念的理性認識，即積極的“意義建構活動”；第（4）問考查學生參與真實情境評估的能力以及掌握他們學習遷移的情況。這能夠較好地考查學生是否真正理解所學的知識，從而促使他們將其轉變為自己的知識。

3.2" 目標先行原則：突出對作業設計的導向性

追求以理解為導向的作業設計應該采用逆向設計的方法進行設計。首先明確單元的學習目標，再基于目標確定能證明學生已經理解的證據，最后基于證據的需要進行作業的設計與遴選，其框架如圖2所示。這樣的設計流程能使每一道作業題都目的明確、有的放矢，極大地增強了作業設計的針對性，能減少學生大量的、低效的機械訓練，從而提高學生完成作業的效率，達到“減負增效”的效果。

3.3" “單元”導向原則：突出對核心知識的深入理解

學生對核心知識和概念的理解，有時需要通過很多章節的學習才能達到比較深的層次。教師在設計作業時要從“單元”角度出發，明確“單元”的學習目標和各個小目標，對作業進行整合設計。當然，作業的數目和單元小目標的數目不一定完全對應，可以是一個作業題包含多個小目標，也可以是一個小目標由多個作業題來共同實現。作業的選擇應做到典型化，體現少而精，達到減負增效的目的。例如，“探究杠桿的平衡條件”的下一節內容包含“滑輪組”，滑輪組的本質是等臂杠桿和省力杠桿的組合，但學生在理解相關知識點時存在較大的困難，如尋找正在轉動的滑輪的支點以及相應的力臂。為了解決上述問題，教師在進行“探究杠桿的平衡條件”的作業設計時，有必要為下一節的學習進行有目的性的鋪墊和準備。因此，在進行本節的作業設計時可以采用如題2般循序漸進的設計方法進行設計，這樣既能加深學生對本節知識的理解，也能為他們學習下節知識做鋪墊。

題2" 如圖所示，在圖（a）中，輕繩OP懸掛在天花板上的P點，繩的下端有一水平輕桿，O為輕桿中點，A、B為輕桿的左、右端點，在桿的A點懸掛一重力為G的重物，在B點施加一豎直向下的力F。

（a）

（b）

（c）

（d）

（1）請問為使杠桿水平平衡，力F的大小應為多少？

（2）在圖（b）中有一半圓形的輕質支架通過細線OP懸掛于P點，O為支架的圓心。當此時在B點施加一豎直向下的力F時，為使杠桿水平平衡，力F的大小為多少？若在支架的邊緣C處沿切線方向施加如圖所示方向的力F，則力F的大小為多少？

（3）在圖（c）中有一水平輕桿通過細線AP懸掛于P點，O為輕桿中點。在O點懸掛一重力為G的重物，當在桿的右端點B施加一豎直向上的力F時，為使杠桿水平平衡，力F的大小為多少？

（4）在圖（d）中有一半圓形的輕質支架通過細線AP懸掛于P點，O為支架的圓心。當此時在B點施加一豎直向上的力F時，為使杠桿水平平衡，力F的大小為多少？

評析：本題是一個運用“單元”視角進行作業設計的極佳實例。本題以杠桿的核心知識為基礎，通過四個小題的變式訓練與深入分析，為學生有效突破滑輪轉動過程中“杠桿支點的確定”這一難點做了堅實的鋪墊和充分的思維準備。這樣的設計不僅能深化學生對“杠桿的平衡”這一核心知識的理解，而且為他們對同一單元后續知識的學習奠定了良好的基礎。

4" 結語

綜上所述，以理解為導向的作業設計是促進學生理解知識的重要途徑和手段。基于大單元視角，教師在進行作業設計時需深度思考物理知識間的內在聯系，精準定位核心知識點，深入剖析其內涵并進行外延。在此基礎上，教師還應運用聯系的觀點，圍繞學生思維進階的過程精心設計作業，這不僅有利于學生對核心知識的深刻理解，而且能有效提升學生的知識遷移能力，促進學生物理核心素養的全面發展，最終實現“增效減負”的目標。

參考文獻

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：39-40.

［2］ 陳家剛.促進理解性學習的課程和教學設計原則 ［J］.全球教育展望，2013，42（1）：53-61.

［3］ 吳新靜， 盛群力.理解為先促進設計模式——一種理解性教學設計的框架 ［J］.當代教師教育，2017，10（2）：40-47.