大概念統(tǒng)攝下的初中物理單元整體教學(xué)實(shí)踐研究
——以“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”單元為例

郭衛(wèi)強(qiáng)

(杭州天成教育集團(tuán) 浙江 杭州 310001)

周才英

(杭州市上城區(qū)教育學(xué)院 浙江 杭州 310001)

1 研究緣起和研究現(xiàn)狀

以往的教學(xué)工作中,教師基于知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)分配課時(shí),組織教學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià).教學(xué)活動(dòng)圍繞的重點(diǎn)是知識(shí).這些知識(shí)點(diǎn)是零碎的、缺乏系統(tǒng)整合的.學(xué)生學(xué)習(xí)以后難以形成高維的學(xué)科素養(yǎng),難以培養(yǎng)關(guān)鍵能力并解決實(shí)際問(wèn)題,難以適應(yīng)新時(shí)代的要求.

單元整體教學(xué)更加注重知識(shí)的系統(tǒng)整合、能力的綜合應(yīng)用,很多學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究.文獻(xiàn)[1] 認(rèn)為,大概念教學(xué)體系可以將知識(shí)重新組合,發(fā)展學(xué)生的高階能力,提升學(xué)生的核心素養(yǎng).文獻(xiàn)[2]最早提出大概念是能用于解釋大范圍內(nèi)的物體、時(shí)間與現(xiàn)象的概念.它是對(duì)概念間關(guān)系的抽象表述,是對(duì)事物的性質(zhì)、特征以及事物之間內(nèi)在關(guān)系及規(guī)律的高度概括[3].

目前的研究多是理論學(xué)者側(cè)重于理論層面的研究,教學(xué)實(shí)踐研究較少,而且實(shí)踐研究中大多側(cè)重于教學(xué)的某一個(gè)環(huán)節(jié),整體研究較少.所以,我們對(duì)大概念統(tǒng)攝下的單元教學(xué)進(jìn)行了嘗試和探索.

2 大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)模型

大概念應(yīng)該是居于核心地位的,應(yīng)該統(tǒng)攝學(xué)習(xí)的全局.大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)應(yīng)該是有組織、有結(jié)構(gòu)、有情境、有任務(wù)的教學(xué)模型.基于對(duì)單元教學(xué)流程的整體性思考,我們構(gòu)建基于大概念的單元整體教學(xué)模型如圖1所示.在準(zhǔn)備和實(shí)施整體教學(xué)的過(guò)程中,應(yīng)該包括圖1中的4個(gè)環(huán)節(jié).

圖1 大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)模型

3 基于學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)梳理大概念

梳理大概念的路徑一般是,自上而下地從課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱等文件向下梳理,或者從概念向上整合提煉大概念.2022年新頒布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中,將整個(gè)物理的學(xué)習(xí)系統(tǒng)整合為“能量”等5個(gè)一級(jí)主題.

圍繞“能量”主題,我們將相關(guān)的概念進(jìn)行梳理整合,提煉出大概念“能量是轉(zhuǎn)化和守恒的”,不斷將大概念細(xì)化梳理,得到學(xué)科重點(diǎn)概念以及基本的事實(shí)和知識(shí)點(diǎn),形成“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”單元的知識(shí)體系,內(nèi)容包括能量的形式,機(jī)械能、內(nèi)能、電能和光能等學(xué)科重點(diǎn)概念.再下一層包括比熱容、熱值、電功、電功率等知識(shí)點(diǎn)和事實(shí)概念,單元概念梳理圖如圖2所示.

圖2 單元概念梳理圖

4 基于大概念構(gòu)建概念關(guān)系框架

作為單元整體的組織核心,大概念架起了知識(shí)通往素養(yǎng)的上升階梯;作為素養(yǎng)的主要載體,大概念成為核心素養(yǎng)楔入學(xué)科知識(shí)的固定錨點(diǎn)[4].構(gòu)建單元整體教學(xué)的重點(diǎn)就是將這些概念體系,通過(guò)梳理將他們系統(tǒng)化形成一個(gè)完整的知識(shí)體系.讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候能夠站在單元整體的視角,進(jìn)行更高維度的學(xué)習(xí),形成高階思維.

通過(guò)系統(tǒng)地梳理和整合,我們?cè)O(shè)計(jì)了“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”單元概念關(guān)系框架(圖3).這個(gè)單元的架構(gòu)包括機(jī)械能、內(nèi)能、電能等幾種常見(jiàn)的能量形式,以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化.按照學(xué)生的認(rèn)知水平,在教學(xué)流程上的安排依次是介紹機(jī)械能、機(jī)械能內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化和守恒,嘗試解釋現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中機(jī)械能并不能守恒,然后從摩擦生熱引出內(nèi)能、內(nèi)能的傳遞,以及機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和守恒,再然后引出電能,電能和內(nèi)能、機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化,最后簡(jiǎn)單介紹核能等能量的其他形式,以及相互的轉(zhuǎn)化守恒.

圖3 單元概念關(guān)系框架

所以,基于這些能量形式相互轉(zhuǎn)化的緊密聯(lián)系,可以將機(jī)械能、內(nèi)能、電能和它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系構(gòu)建成為大概念統(tǒng)攝下的大單元.站在大單元的視角上,將知識(shí)體系化重構(gòu),可以讓學(xué)生更深刻地體會(huì)單元體系內(nèi)的相互聯(lián)系,形成更高維的科學(xué)觀念,生成更加高級(jí)的能力.

5 設(shè)計(jì)大任務(wù)開(kāi)展單元整體教學(xué)

在本單元開(kāi)始之初,開(kāi)展學(xué)情調(diào)查,然后結(jié)合所得數(shù)據(jù),針對(duì)學(xué)生的學(xué)情,搭建一個(gè)以汽車(chē)為研究對(duì)象的能量分析大任務(wù),并設(shè)置指向?qū)W生能力生長(zhǎng)點(diǎn)的問(wèn)題鏈.先研究汽車(chē)的能量形式有哪些?然后機(jī)械能是否守恒,守恒的條件是什么?為什么有摩擦機(jī)械能就不守恒了……從問(wèn)題出發(fā),將大任務(wù)分解成小任務(wù)組成的任務(wù)鏈,以問(wèn)題鏈和任務(wù)鏈為經(jīng)緯,按照知識(shí)之間聯(lián)系的緊密程度,將本單元的核心概念分為7個(gè)模塊,有機(jī)整合構(gòu)建出本單元的單元教學(xué)活動(dòng)大致體系,如表1所示.

表1 單元教學(xué)活動(dòng)大致體系

開(kāi)展單元整體教學(xué),在單元學(xué)習(xí)的過(guò)程中,逐漸完成單元大任務(wù)下的小任務(wù),漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力.單元授課中的每一個(gè)模塊依據(jù)內(nèi)容多少和學(xué)生的課堂表現(xiàn),彈性設(shè)置為1～5個(gè)課時(shí)不等.為了加強(qiáng)學(xué)生單元系統(tǒng)思維的培養(yǎng),每節(jié)課都有前后呼應(yīng)的“小結(jié)并回答前一課時(shí)的問(wèn)題”和“提出新的問(wèn)題”環(huán)節(jié),以及基本一致的小汽車(chē)大任務(wù)背景,如表2所示.

表2 單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)例表

整個(gè)單元的教學(xué)過(guò)程就是在大概念的統(tǒng)攝下,基于真實(shí)情景,通過(guò)問(wèn)題鏈的驅(qū)動(dòng),將模塊化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)化整合,學(xué)生去解決大任務(wù)下的子任務(wù),有助于學(xué)生深度理解所學(xué)知識(shí),實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的遷移與應(yīng)用,將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力,最終實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

6 指向大概念預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)在學(xué)習(xí)活動(dòng)中應(yīng)該發(fā)揮診斷和指引作用.新的課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展,重視評(píng)價(jià)的診斷和激勵(lì)功能,構(gòu)建一個(gè)目標(biāo)明確、主體多元、方法多樣、既重結(jié)果又重過(guò)程的評(píng)價(jià)體系[5].

大概念統(tǒng)攝下的單元教學(xué)評(píng)價(jià),根據(jù)分布時(shí)間可以分為課前評(píng)價(jià)、課堂評(píng)價(jià)和課后評(píng)價(jià).全時(shí)間段的評(píng)價(jià),有助于教師全面了解學(xué)生的學(xué)情以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中的成長(zhǎng)詳情.在評(píng)價(jià)方式上,有檢測(cè)學(xué)習(xí)成果的紙筆測(cè)評(píng),也需要有對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程指導(dǎo)的表現(xiàn)性評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)的內(nèi)容,除了評(píng)價(jià)學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)外,學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生成情況、關(guān)鍵能力培養(yǎng)情況,我們也要嘗試進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià).

在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下,以提高核心素養(yǎng)為目標(biāo),按教、學(xué)、評(píng)一致性的思路筆者進(jìn)行了大概念引領(lǐng)下的單元教學(xué)評(píng)價(jià)的規(guī)劃與設(shè)計(jì),單元整體評(píng)價(jià)框架如圖4所示.

圖4 單元整體評(píng)價(jià)框架圖

在這個(gè)評(píng)價(jià)體系中,課前評(píng)價(jià)目的是檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn),然后基于所得數(shù)據(jù)有針對(duì)性地改善優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),課后評(píng)價(jià)用以檢測(cè)教學(xué)效果.課堂上的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)是發(fā)揮指引和導(dǎo)向作用的主要評(píng)價(jià)方式,所以,如何提高課堂效率,如何去高效地提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力,表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的量表設(shè)計(jì)是重中之重.

在“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”單元教學(xué)中,基于大概念,圍繞每一節(jié)課的核心概念和表現(xiàn)性任務(wù),設(shè)計(jì)一系列的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)量表.量表使用的主要目的有兩個(gè):一是指導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程,幫助教師調(diào)控教學(xué)過(guò)程,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)(表現(xiàn)性評(píng)價(jià));二是在各任務(wù)結(jié)束后對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的生成進(jìn)行診斷評(píng)價(jià)(總結(jié)性評(píng)價(jià)、診斷性評(píng)價(jià)),并為后續(xù)的學(xué)習(xí)提供學(xué)情證據(jù).課堂的表現(xiàn)性任務(wù)量表應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)設(shè),重點(diǎn)監(jiān)測(cè)學(xué)生在關(guān)鍵能力維度應(yīng)該達(dá)到的水平,制定可觀測(cè)、可量化的檢測(cè)指標(biāo)(表3).

表3 滑輪實(shí)驗(yàn)量表

7 結(jié)論及思考

大概念統(tǒng)攝下的大單元教學(xué),在實(shí)施的過(guò)程中,以大任務(wù)為載體,以問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)單元整體教學(xué),關(guān)注知識(shí)體系建構(gòu)及學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的能力素養(yǎng)生成.單元整體教學(xué)雖然也是一個(gè)個(gè)的課時(shí)安排,但是每一個(gè)課時(shí)都應(yīng)該在大概念的統(tǒng)攝之下,并能回歸指向大概念,各課時(shí)之間的聯(lián)系緊密,更能提升學(xué)生的整體思維能力.在應(yīng)用大概念解決大任務(wù)的過(guò)程中,學(xué)生不斷地主動(dòng)思考和探究,積極思考知識(shí)的前后關(guān)聯(lián),自主建構(gòu)起屬于自己的知識(shí)體系,在解決問(wèn)題的過(guò)程中,觀察分析和表達(dá)等關(guān)鍵能力得到不斷的發(fā)展.

研究中發(fā)現(xiàn),在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),學(xué)生對(duì)自我的認(rèn)知與學(xué)生的真實(shí)學(xué)情還有一定的偏差,如何改進(jìn)和引導(dǎo)學(xué)生自評(píng),是后續(xù)提升學(xué)生自評(píng)能力需要深入研究的問(wèn)題.

大概念統(tǒng)攝下的初中物理單元整體教學(xué)實(shí)踐研究表明,這樣的教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.然而,要達(dá)到上述目的,教、學(xué)、評(píng)三者的有機(jī)結(jié)合是至關(guān)重要的.