基于WHERETO要素的物理教學設計

谷夢娟 鄭衛峰

摘? ?要：WHERETO要素是UbD模式中所提出的一種教學計劃策略，以培養學生“自主學習”為目的，本文以“摩擦力”一節為例，以課程標準為基礎，闡述了WHERETO要素在教學設計中的應用。在教學設計中注重培養學生對知識的深度學習和理解，體現以養成學生主動學習的“自主學習”能力的訓練，以利于培養學生的核心素養。

關鍵詞：UbD模式;WHERETO要素;摩擦力

1? WHERETO要素的內涵

1.1? UbD模式的簡介

Understanding by Design ，即“理解為先”模式，簡稱UbD。UbD模式是由美國的格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰提出的一種教學設計框架。UbD模式認為有效的課程是“以終為始”來開展設計的，“以終為始”就是從學習結果開始的逆向思考，其教學設計過程常分為三個階段：預期結果的提出、證據的提供與學習計劃，而在第三階段學習計劃中作者提出以WHERETO要素來設計學生的學習過程[ 1 ]。WHERETO元素的提出是為了幫助構建和檢測單元的學習設計，它的主要目的是發展并深化學生對知識的理解，理解的內涵是指“目標是高于一切的，用來確保在大概念的前提下架構學習過程，并基于這些概念完成學習的遷移”[ 2 ]。本文基于WHERETO要素的基本理論（WHERETO要素中各個元素的英文表示含義見表1），以“摩擦力”這節教學為例，以學生需要掌握的摩擦力的學習目標為基礎，設計教學，力求使學生能達到教學目標要求，并學會將摩擦力的內容遷移到實際生活中去，深化對摩擦力知識的掌握。

1.2? 基于WHERETO要素的教學總括

WHERETO要素的教學設計總體是圍繞學習者的“自主學習”而展開的，教師作為引領者應運用好學習者以往的經驗以及學生的最近發展區，幫助學生在學習時進行積極地自我建構。根據WHERETO要素，在進行教學時，教師需清晰地理解自己的教學目標，而學生也必須要明確自己的學習目標;其次，教學計劃設計的重點應是盡可能引起所有學生的興趣關注的問題，進而有利于實現知識在不同情境中進行遷移;再次，追求理解的教學設計的一個重要關注點是“評估”，即要求學習者在深度思考問題的現象及本質，得出結論后，要學會對自己的學習過程以及結論進行自我評估或者他人評估，對不足加以改進和完善;最后還對教師的教學技能水平有一定的要求，即教師應具備利用有限的教學條件和學生已有的知識基礎，最大限度的提升所有學生的學習參與度和有效度，呈現出最佳的課堂效果的教學技能。

2? 基于WHERETO要素的“摩擦力”教學設計

摩擦力是常見力之一，正確對其受力分析，對以后運動學內容的學習分析有著重要意義，所以摩擦力相關知識在物理教學中有著很高的地位和作用。本文“摩擦力”教學內容選自2019年版次的人教版高中物理，教材中“摩擦力”位于高一物理必修一第三章第二節，前一節是“重力與摩擦力”，后三節是“牛頓第三定律”“力的合成與分解”和“共點力平衡”。其內容主要包含滑動摩擦力、靜摩擦力、演示和科學漫步四個部分。在本文的教學設計中，通過應用WHERETO要素設計一系列的課堂活動來引導學生進行學習和建構。

2.1? 以學習方向（W）設計教學目標為學生在掌握概念的基礎上解決問題能力的培養

學習方向“W”指要確保學生了解所學單元的目標及原因。學生在初中時已經接觸過摩擦力的相關知識，但只是學習了滑動摩擦力的相關內容。根據2017年版2020年修訂的《物理課程標準》，在高中階段學生應掌握的目標是：認識摩擦力;知道滑動摩擦和靜摩擦現象;能用靜摩擦因數計算滑動摩擦力大小[ 3 ]。核心素養不僅要求學生要掌握理論知識，還強調知識應與科學、技術、社會和環境相聯系，所以學生不僅要掌握靜摩擦力和滑動摩擦力的概念以及大小計算和方向的判斷，還應形成運用邏輯思維能力思考問題和科學的思想解決問題。

2.2? 以“吸引（H）”和“經驗（E）”要素讓學生體驗摩擦力引入新課

吸引和保持“H”旨在通過學校的學習活動來激發學生的思想、好奇心及動力，吸引并保持學生的注意力，達到事半功倍的效果，為完成預期的教學效果作鋪墊?！癊”代表著探索、體驗、準備和使能，也就是通過體驗來探索真相，為了提高理解而做準備，根據預期的教學目標使學生做好相應的準備，提升學生的自主能力，促進學生對摩擦力知識的理解。

教學設計中可通過分組進行試驗，進行雙手互拉游戲，分別感受雙手干燥和雙手涂潤滑油互拉過程中，手的受力情況。以日常生活中常見的拉手現象為出發點，能夠吸引（H）學生并保持學生對課堂內容的注意力，生活中的事例還可以為學生提供經驗（E），利用學生已有的摩擦力知識，在借助潤滑油可以減少摩擦力，學生在互拉手時，兩只手就會漸漸分離，通過實際的體驗，能夠有利于學生理解所要求掌握的摩擦力的教學目標。

2.3? 以“經驗（E）”“反思（R）重新考慮（R）” 和“為最佳效果而組織（O）”扭轉學生前概念促進深度理解

摩擦力是高中物理的重要內容，主要分為兩大部分，分別是滑動摩擦力和靜摩擦力，學生在初中時已經接觸過摩擦力的相關知識，它對學生重建摩擦力的相關知識有著很大的影響力，此時的學生會對摩擦力存在一些常見錯誤的前概念。前概念在物理教學中可理解為學生在正式學習物理知識前，頭腦中已存在對此知識的認識和該知識賴以形成的思維方式，它會影響學生對新知識的理解。學生的前概念有很多，例如：滑動摩擦力的方向總是與物體運動的方向相反;只有運動的物體才會受到摩擦力;只有靜止的物體才會受到靜摩擦力，運動的物體不會受到靜摩擦力;靜摩擦力一定是阻力等等[ 4 ]。為呈現最佳的教學效果，合理的組織教學過程，教學設計時需要考慮如何轉變學生的錯誤前概念，促進學生對摩擦力的深度理解，達到預期的教學目標。

明確教學目標，細化相關知識點后，教學設計應從學生的理解層面為出發點，優化教學過程。在摩擦力教學中要靈活利用學生已有的關于摩擦力的認識，教師通過為學生提供大量的生活經驗事例（E-1），并根據初中已掌握的滑動摩擦力的定義引導學生再次對概念進行重新思考（R），它有助于學生充分認識到他們要根據當前所學的知識不斷地重新思考和修改原有的想法，進一步總結得出滑動摩擦力產生的條件。

通過創設實驗情境，讓學生親自去探索新舊知識之間的沖突，進而得出正確結論，加深對知識的理解，扭轉學生錯誤的前概念?？蓪W生分組進行試驗，運用刷子和手作為工具進行試驗觀察刷齒的方向，對刷子進行受力分析，得出滑動摩擦力的方向，改正滑動摩擦力的方向總是與物體的運動的方向相反的錯誤前概念。學生通過自己動手進行試驗，可獲得大量的經驗（E-1），還可以提高學生對學習的興趣（H），活躍課堂氣氛，有利于培養學生的自主學習能力以及操作能力。滑動摩擦力大小的計算也是一個重點，學習滑動摩擦力大小的計算公式，相比直接告訴學生結論，通過學生自己動手試驗，會對結論的理解更加透徹。教師提供試驗器材（E-1），將學生進行分組進行試驗，合理的組織實驗步驟（O），最大化學生的參與度和課堂的有效性，利用彈簧測力計拉動木板上的物體，觀察彈簧測力計示數變化得出規律。通過整個試驗探究的過程，有助于加深學生對計算摩擦力大小知識的理解。

對靜摩擦力的概念教學，在學生已有的滑動摩擦力的學習為基礎，其理解更容易。教師通過對推墻壁和手握住玻璃杯等生活現象的解釋，提高學生對學習的注意力（H），并根據生活經驗（E-1）進行思考，達到掌握靜摩擦力概念的目標。通過實驗探究（E-1）以及對二力平衡知識的回顧，可推斷靜止的物體也會受到摩擦力，改變學生錯誤的前概念思想，也為學生提供自我評估的機會（E-2），得出如何判斷靜摩擦力的方向以及大小，通過組織以上的教學步驟（O），發展和加深學生對內容的理解。

2.4? 以多層的作業為不同水平學生量身定制（T）實現評價的多元（E）

在教學設計中，評價是一個不可或缺的環節，隨著教學的進展，教師不僅要對學生進行評價，更重要的是引導學生進行自我評估、自我評價和自我調整。教師在對學生進行評價時不能僅以最后的結果為依據，它還包括學生在學習過程中的態度、學習習慣、發現問題以解決問題的綜合素質，教師應將評價及時的反饋給學生，以便調整學習過程。

在布置課后作業時，將作業根據教學目標分為不同等級，分別為復習和鞏固基本的知識點，例如，在摩擦力的這節課中，可以以摩擦力的定義及產生條件為考查內容設計填空題或選擇題，加深學生對基礎知識的理解;能熟練的運用概念和公式解決基本問題;能熟練的運用概念和公式解決復雜情境中的問題，比如摩擦力結合運動學的傳送帶模型的計算題。學生通過完成課后作業，根據完成的作業水平情況，進行自我評價和調整，可以對自己已經理解和未理解的知識有著清晰地認識，進而調整學習過程，從而整體促進對學習內容的理解，力求得到最好的學習結果。

3? 總結

WHERETO要素的提出為學生進行有意義學習又提供了一個新的方式，它注重整個學習的過程，強調的是深入理解所學的概念，也就是近幾年提出的促進學生的深度學習。它是以學生為主體，培養的是學生的學習能力，以及學生對知識的遷移能力，也即是培養將物理知識能夠應用到日常生活中的能力，能夠解決實際問題。

參考文獻：

[1]格蘭特·威金斯，杰伊 ·麥克泰 .理解為先模式——單元教學設計指南（一）[M].福州：福建教育出版社，2018.

[2]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學設計[M].閆寒冰，宋雪蓮，賴平，譯.上海：華東師范大學出版社，2017.

[3] 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， 2020.

[4]許慧藝. 運用物理實驗轉變學生有關摩擦力的錯誤前概念[J]. 物理通報， 2018， 37（2）：117-119.