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核心素养下物理大单元教学设计的有效性研究

文/张志红

学科核心素养是学科教育对全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,发展素质教育的独特贡献,是学科育人价值的集中展现,培养学生适应个人发展和社会发展所需的关键能力、品格和价值观。

《义务教育课程方案2022年版》要求一线教师横跨原来简单独立的知识点,提升至学习结果的综合表现,教学应关注学生获取知识的方法、掌握知识的程度、知识应用的能力以及知识迁移的技能。重视不同知识点的联系、加强知识的整合重构,加强学生在真实情境中解决问题的能力。同时指出:“探索大单元教学,积极开展主题化、项目式学习等综合性教学活动,促进学生举一反三、融会贯通,加强知识间的内在关联,促进知识结构化。”这就为大单元教学、项目式学习的进一步探索、尝试和完善提供了有力的政策支持。探索大单元教学、项目化教学将是今后教学活动研究的重点内容。

一、大单元教学的定义

什么是大单元教学呢?通过笔者的学习整理,大单元教学是在新课标指导下,运用整体系统的思维对单元学习内容或跨单元的学习内容,进行逻辑的整合和组织,目的是发展学生学科核心素养。教师要预先设定核心素养目标,在真实的情境下出示任务。以任务为导向,跨单元、跨媒介地整合学习资源、学习内容、学习方法。时刻关注学生真实的具体的需求,整合与重构教学活动、学习活动和评价过程。让学生在完成学习任务的过程中获得知识和技能,并在知识和技能的运用上进一步理解大概念,借助概念的迁移和思考解决现实问题。大单元教学实质上是一种课程内容的组织形式和教学实施策略。大单元教学有效解决了现实课时教学中浅、碎、杂的问题。简单地说,大单元设计的核心是由零散碎片走向关联整体、由浅表教学走向深度学习、由闭门造车的学习方式走向生活需要解决的实际问题。

二、物理教学中重视内容的重构和单元主题的确定

大单元教学课程实施的前提和基础是要精读教材、研读新课标、了解学情。

教师精读教材后以大概念来指导单元整体教学,围绕核心概念整合课程内容,关注学科知识和技能的结构化,在教学中要强调学科实践。精读物理课程教材,确定大单元主题,发布大任务,提炼出各部分内容之间的小概念和基础概念,建立大小概念之间的知识关系、逻辑关系或者思维进阶关系,建构指向单元大概念的结构图,在梳理概念图谱的过程中抽象出大概念;或者关联单元知识,提取大概念。物理学科是科学,科学教育不是知识片段的堆积,而是有结构、有联系的科学核心概念和模型。教学中要有整体思维:从大概念到核心概念再到重要概念最后到基础概念引领教学。

大单元主题可以直接采用教科书单元主题、可以用大概念或核心概念作为主题、可以利用真实情境问题作为主题、还可以用项目化任务作为主题。大单元主题要直观醒目或者能激发学生学习兴趣。

例如,在八年级上册第四章《光现象》和第五章《透镜》中,确定大单元主题《光的传播》如图1,确定大概念为不同条件下光的直线传播、反射、折射规律。接着将《平面镜成像》归到光的反射下,将《光的色散》和第五章知识归到光的折射下。在设计任务时还可将反射和折射进行对比分析。分析折射和反射发生的条件、定律、光路可逆性等,加强知识的逻辑性,加强联系。再如,八年级下册第七章《力》和第八章《运动和力》,确定大单元主题《分析运动和力的关系》,确定大概念为力是改变物体运动状态的原因。核心概念确定为二力平衡的条件、牛顿第一定律、惯性。重要概念确定为平衡状态的定义、平衡力的概念、非平衡力、阻力对物体运动的影响。基础概念是运动状态、匀速直线运动、速度、摩擦力、第七章力、重力、弹力等。自上而下引领思维,自下而上的进阶。


1大单元主题《光的传播》

三、核心素养下的教学要重构教学目标

在核心素养框架下,大单元教学目标应包括运用所学内容解决实际问题的能力。通过基础性知识技能进行意义建构的目标。每个教学目标都应明确指向核心素养,并将学生设定为主语。依据对课程标准和教材的解读和分析,确认行为动词、行为条件。例如,《光的反射》新课标中内容要求是探究并了解光的反射定律。探究并了解光束在平面镜上反射时,反射角与入射角的关系。调查社区或城市光污染的情况,提出改进建议。教师根据新课标制作大单元目标时,这部分知识的学习目标设计就着眼于探究、了解和调查这几个词。根据布鲁诺学习能力金字塔将目标分层从而使学生思维进阶。“了解”的水平就可以定位为复述、说出。“探究”是学生能基于观察和实验,经历科学探究的步骤,提出问题,作出猜想,能制订初步的实验方案;能正确使用刻度尺量角器等相关器材获取实验数据;能通过对数据的比较与分析,进行初步的因果判断,得出实验结论;能表达实验过程和结果,撰写实验报告。借鉴上述不同的目标叙写维度,梳理好目标之间的逻辑关系,才能更好发挥目标的作用。

四、课堂教学效果评价要具体

大单元评价关键是设定单元目标的达成指标。教师设计评价方式和具体的评价任务,将评价放置于教学目标和教学活动中。通过大单元目标的设定和教学中多个教学任务的设置,体现学生在完成教学任务的过程中的达成标准。每个大教学任务可以进一步设置分层小任务,学生通过目标和任务的设定指标,观察并考察自己和同学的课堂表现进行自教师评价与他人评价。教师也能依据具体的指标对学生进行评价。这种评价方法不仅凸显了学生的主体性,而且通过提前明确学习标准,有效提升了教学效率。例如,探究光的反射定律这一实验,教师可以要求学生复述实验过程并归纳结论,以评估他们对知识点的理解。但是怎样才能知道他们是否理解和理解的程度?教师可以请同学做题,一条光线入射到平面镜上做出它的反射光线。还可以解释生活中的现象如自行车尾灯,迎着月光走水坑亮等。评价任务指向具体问题,是可观察与可测量的,这个任务的标准需要教师依据课标、学情制定。评价任务不仅仅是要做题——评知识、过程能力,还可以评价素养,如请学生与组内成员合作,做一份《城市光污染的情况报告》,可以通过调查、搜集资料、实验等作为报告的证据。这种任务评价往往要求学生生成些东西,而不是选择一个答案。也许没有一个标准答案,需要通过观察,基于教师提前制定的评分规则或评价量表来进行判断。

五、运用大任务驱动问题引领教学活动

在教学活动设计之前要创设大情境和驱动大任务。例如,在八年级上册第六章《质量和密度》,教师创设情境以检测网购的实心手镯是否为真金为单元大任务。学生在完成这个大任务的过程中,会不断形成认知冲突、突破教学重难点,将大任务拆解成知识结构化的子任务。刚提出单元大任务时。学生会根据生活中的现象回答,可以用火烧因为真金不怕火炼,教师及时点拨学生这样会损坏手镯,要用不损坏手镯的方式。学生进一步想到测量实心手镯的密度。紧接着学生通过完成一系列子任务,在做中学,完成基础概念质量、体积和密度的建构,掌握子任务如何测量手镯的质量、体积以及测量过程中的误差成因。整个单元教学过程激发学生兴趣,发散学生思维,学生在完成任务的过程中感悟到物理来源于生活。在完成子任务如何测量手镯的质量时,学生开展实践活动,用身边的物体感受物体由物质构成,同时理解质量的定义。学生应亲身体验估测物体质量的过程,并利用电子秤和台秤等工具进行实际测量。在生活中去超市或菜市场等地方调研。对质量的单位千克kg、克g、斤、公斤等有进一步的认识后,教师引导学生使用托盘天平和砝码测量质量。在子任务中还可加入小游戏,看谁估测的物体质量准,激发兴趣加强实验操作能力。在完成测量手镯的密度这一子任务时,学生已经通过前面的子任务完成了思维进阶。教师组织学生以小组为单位,调查研究、查阅资料设计实验方案。学生给出的实验方案更加多元化。学生在任务中学习,不仅培养了学生良好的科学素养,而且拓展了学生思维,加强了师生、生生交流。再如,九年级第十九章《生活用电》,教师创设情境以装修新房如何布置家庭电路为单元大任务。学生从进户线火线和零线开始将电能表、总开关、保险丝、漏电保护器、空气开关、电灯、家用电器、三孔插座等一一布置在家庭各个空间。将单元任务分解为多个子任务,比如,电能表的安装,如何使用测电笔检测电路通断故障,保险丝和空气开关作用是什么及应该如何挑选和安装,金属外壳的家用电器应该如何布线,在安装电路过程中如何保证自身安全,触电的急救等。这些分散的知识被大单元大任务串联起来,从而建构起整个单元教学活动,优化学生的思维进阶。在学生思维发展的关键节点,教师应引导他们克服思维障碍。

总之,和传统课时教学相比,大单元教学能更好的体现核心素养,优化教学效果,拓宽学生思维,激发学生潜能,发挥学生主体地位。教师运用大单元教学可以提升教师教学设计中的逻辑能力、引导能力和课堂把控能力。教师在深刻理解教学内容的基础上,引导学生从大任务物驱动问题出发,探索知识,这样促进学生的思维发展。学生在探索过程中应自主发现、提出并解决问题,同时接受同伴的质疑和批判,以促进问题的深入探讨和解决。这样学生思维的进阶合理,大大降低了学习难度,学生在兴趣的作用下完成了知识的深度理解,搭建了自己牢固的物理知识塔。

作者单位:山西省阳泉市第六中学校