基于核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計
——以北師大版初中物理“物質(zhì)的簡單運動”為例

2022-09-07 07:31:10北京師范大學(xué)出版社謝萬媛

新課程教學(xué)(電子版) 2022年13期

北京師范大學(xué)出版社謝萬媛

21世紀學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究指出，“素養(yǎng)”是指在教育過程中逐漸形成的知識、能力、態(tài)度方面的綜合表現(xiàn)，其對應(yīng)的主體是“人”或“學(xué)生”，是相對教育教學(xué)中的學(xué)科本位提出的，強調(diào)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的跨學(xué)科性和整合性。核心素養(yǎng)是對素質(zhì)教育內(nèi)涵的解讀與具體化，是全面深化教育改革的一個關(guān)鍵方面。

2022年4月，教育部頒布了義務(wù)教育課程方案和各門課程的課程標準，義務(wù)教育階段提出了各門課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)。《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指出，初中物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。我們的教育目標從原有的讓學(xué)生達成三維目標（知識與技能、過程與方法、情感·態(tài)度·價值觀）到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，是一個整合提升的過程，目的是讓零散的、碎片化的知識在學(xué)生頭腦中整體化、系統(tǒng)化，形成體系，進而升華為觀念，形成科學(xué)認識世界的思維，并從中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。對學(xué)生而言，這是一個自下而上的過程，先見“樹木”后見“森林”，而對教師而言，需要有一個自上而下的過程，要胸中先有“森林”，然后給學(xué)生逐步展示“樹木”。

基于核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計為教師實踐這樣的教學(xué)過程提供了一個有效實施路徑。該路徑以“課程標準—核心素養(yǎng)—單元設(shè)計—課時教學(xué)—學(xué)習(xí)評價”為基本鏈環(huán)，環(huán)環(huán)相扣。該鏈環(huán)以核心素養(yǎng)為出發(fā)點，根據(jù)課程標準和教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生實際情況，進行以“單元”為單位的整體教學(xué)設(shè)計，并通過學(xué)習(xí)評價進行反思和改進，從而促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

下面，以北師大版初中物理八年級上冊（閆金鐸主編）第三章“物質(zhì)的簡單運動”為例，闡述如何基于核心素養(yǎng)進行單元教學(xué)設(shè)計。

（一）課程標準

本章內(nèi)容屬于課程內(nèi)容一級主題“運動和相互作用”下的二級主題“多種多樣的運動形式”和“機械運動和力”。自然界的物質(zhì)處于永恒運動之中，不同物質(zhì)和不同運動形式之間又發(fā)生著相互作用。了解物質(zhì)的運動和相互作用規(guī)律，是認識物理現(xiàn)象必須具備的知識。《課程標準》對這一章提出了內(nèi)容要求、活動建議、學(xué)業(yè)要求、實驗要求，并給出了相應(yīng)的學(xué)業(yè)質(zhì)量標準。

（二）核心素養(yǎng)

根據(jù)課程內(nèi)容和核心素養(yǎng)的四個方面，本章內(nèi)容可制定如下教學(xué)目標。

【物理觀念】

（1）讓學(xué)生通過觀察日常生活中的運動現(xiàn)象，形成機械運動的概念；通過分析機械運動的實例，知道運動和靜止都是相對于參照物而言的。

（2）讓學(xué)生知道用速度表示物體運動的快慢，在勻速直線運動中，能用公式v＝s／t計算速度。

（3）讓學(xué)生初步了解平均速度表示運動物體在某一段時間內(nèi)或某一段路程內(nèi)的平均快慢程度，瞬時速度表示運動物體在某一位置或某一時刻的快慢程度。

【科學(xué)思維】

（1）讓學(xué)生用路程—時間圖像描述勻速直線運動，知道圖像是描述物體運動的一種方法。

（2）讓學(xué)生通過“比較物體運動快慢”的方法建立速度概念，體會科學(xué)研究的一般方法。

【科學(xué)探究】

（1）讓學(xué)生通過測量平均速度的實驗，學(xué)會使用表和刻度尺正確地測量時間、距離，求平均速度。

（2）讓學(xué)生通過設(shè)計實驗、進行實驗、記錄數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果的全過程，學(xué)會寫簡單的實驗報告。

【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】

（1）讓學(xué)生通過對運動的描述和比較物體運動快慢的探究活動，保持對自然的好奇、對物理學(xué)的興趣，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理原理。

（2）讓學(xué)生通過對各種交通工具速度的了解，形成低碳生活、綠色出行的環(huán)境保護理念。

（3）讓學(xué)生通過了解我國鐵路交通的發(fā)展進程，體會物理學(xué)對人類生活和社會發(fā)展的影響，為我國的科技成就感到自豪。

（三）單元設(shè)計

根據(jù)核心素養(yǎng)目標，基于大單元整體教學(xué)設(shè)計梳理本章內(nèi)容。從整體內(nèi)容結(jié)構(gòu)上考慮，定性描述機械運動需要選定參照物，定量描述機械運動的特點需要測量長度和時間。在此基礎(chǔ)上建立速度的概念，了解平均速度和瞬時速度。最后進行應(yīng)用實踐，測量運動物體的平均速度。“物質(zhì)的簡單運動”整體內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 “物質(zhì)的簡單運動”整體內(nèi)容結(jié)構(gòu)

根據(jù)整體內(nèi)容結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計本章的問題鏈。本章要解決的核心問題是：如何簡單描述機械運動？這一核心問題可以分解成兩個子問題。子問題1：如何確定物體所在位置的變化？子問題2：物體的位置變化有什么特點？子問題1又可以分為三個小問題：①如何確定物體所在的位置？②如何選定參照物？③如何判斷物體相對參照物的位置變化？（對應(yīng)第一節(jié)的內(nèi)容）子問題2可以分為兩個小問題：①物體的位置變化在空間上有什么特點？（對應(yīng)第一節(jié)的內(nèi)容）②物體的位置變化在時間上有什么特點？后者又可以進一步細化為三個問題：a.如何描述（直線）運動的快慢？（對應(yīng)第二節(jié)的內(nèi)容，在初中階段主要研究直線運動）b.如何描述變速（直線）運動的快慢？（對應(yīng)第三節(jié)的內(nèi)容）c.如何測量變速（直線）運動的快慢？（對應(yīng)第四節(jié)的內(nèi)容）這樣，我們就從單元教學(xué)設(shè)計自然地延伸至課時教學(xué)設(shè)計。為了提高學(xué)生的參與度，可以將上述問題轉(zhuǎn)化為更能激發(fā)學(xué)生興趣的驅(qū)動性問題（如圖2所示）。

圖2 “物質(zhì)的簡單運動”問題鏈

（四）課時教學(xué)

對本章內(nèi)容的課時教學(xué)，可以采用如下教學(xué)方式。

“第一節(jié) 運動與靜止”可以從學(xué)生熟悉的生活實例出發(fā)，運用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣描述物體的運動，建立運動和靜止的物理觀念，同時解決圖2中子問題1和子問題2中的問題①。學(xué)生對運動需要達到三個層次的認識：第一，相對地面位置變化的物體是運動的，相對地面位置不變的物體是靜止的；第二，可以選擇地面以外的物體作為參照物來描述物體的運動；第三，相對地面靜止的物體也可以是運動的。第一個層次符合生活中的一般認知，學(xué)生理解起來比較容易，借助生活中物體運動的視頻或動畫就可以實現(xiàn)。但是在這里，教師要強化舉例時的目的性和科學(xué)性。如可以創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：對比停在路邊的汽車和在平直公路上行駛的汽車、停在岸邊的帆船和運動的帆船、停在機場上的飛機和正在降落的飛機。然后提出問題：如何判斷汽車、帆船、飛機是運動還是靜止的？這三個例子包括了陸、海、空各一個機械運動的實例，平直公路上體現(xiàn)的是一維直線運動，海面上體現(xiàn)的是二維平面運動，天空中體現(xiàn)的是三維空間運動，這樣的舉例暗含了利用坐標系研究運動的方法，隱性滲透科學(xué)研究方法的學(xué)習(xí)。第二個層次，可以與教材中圖3－3相結(jié)合，小男孩坐在行駛的汽車里，讓學(xué)生判斷小男孩相對路邊的大樹和相對車中的小女孩是運動的還是靜止的。進一步讓學(xué)生分析教材圖3－2中“竹排江中游”“青山兩岸走”各以什么為參照物。第三個層次，學(xué)生最不容易理解。可以結(jié)合學(xué)生生活中的體驗讓學(xué)生來理解，如坐在行駛的列車中時，看到路邊的樹木風(fēng)馳電掣般向后運動（教材中圖3－1），所以對人來說樹是運動的。在這三個層次的認識之后，教師可以結(jié)合教材中“交流討論”欄目加深學(xué)生對運動和靜止相對性的理解。首先，介紹飛行員徒手抓子彈的小故事，提出“你相信嗎？”的問題激發(fā)學(xué)生思考，繼續(xù)追問這件事發(fā)生的條件是什么。這樣，既加深了學(xué)生對運動和靜止的相對性的理解，同時也能培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、利用科學(xué)知識理性分析、不盲目相信的科學(xué)品質(zhì)。其次，教師可以根據(jù)教材中的“閱讀材料”介紹生產(chǎn)、生活中相對運動的應(yīng)用，如運動員傳遞接力棒、花樣跳傘完成造型、加油機空中加油等。

“第二節(jié) 探究——比較物體運動的快慢”可以采用探究式的學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生通過探究比較物體運動的快慢，利用比值定義法建立速度的概念，解決圖2中子問題2下的問題②a，并同時滲透控制變量的科學(xué)研究方法教育，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。教師可以根據(jù)教材內(nèi)容進行整合和重組，設(shè)計3個循序漸進的學(xué)生活動。首先，設(shè)計“比比誰的脈搏快”的熱身實驗，一是為了讓學(xué)生練習(xí)機械停表的使用，二是用生活中比較快慢的方法引入。接著，設(shè)計“定性比較小車A、B運動的快慢”的實驗，讓學(xué)生說出比較快慢的方法，控制時間相同，比較通過路程的遠近，或者控制通過的路程相同，比較運動時間的長短，滲透控制變量思想。并讓學(xué)生思考：如果路程、時間都不一樣，那么如何比較運動的快慢？類比前面密度的定義方法——比值定義法，給出速度的定義、公式。然后，設(shè)計“定量比較小車A、B運動的快慢”實驗，讓學(xué)生探究做直線運動的小車通過路程和時間的關(guān)系，學(xué)生收集數(shù)據(jù)，利用速度公式進行計算。在交流討論時，介紹用s－t圖像描述勻速直線運動的方法。

“第三節(jié) 平均速度與瞬時速度”把理想的勻速直線運動推廣到具有實際意義的變速直線運動中，提供了研究變速直線運動的方法，讓學(xué)生建立描述變速直線運動快慢的物理量——平均速度的概念，并在平均速度概念的基礎(chǔ)上初步建立瞬時速度的概念，解決圖2中子問題2下的問題②b。平均速度的引入是把復(fù)雜的變速運動簡單化，實質(zhì)上是物理學(xué)中“近似”或“等效”研究方法的重要應(yīng)用，以此進一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。教材中本節(jié)內(nèi)容列為選學(xué)內(nèi)容，雖然給出了平均速度的計算公式，但是只要求學(xué)生在變速運動情況下會用平均速度公式計算時間、路程和平均速度。教材中“你知道嗎”欄目提供了運動員跨欄比賽時的相關(guān)數(shù)據(jù)，教師可以設(shè)計分組活動，讓學(xué)生判斷運動員在哪兩個欄之間跑得最快？學(xué)生分小組合作完成計算。通過計算每一段距離的平均速度，學(xué)生可以更好地理解平均速度是針對某一段路程（時間）的，脫離某一段路程（時間）談平均速度是沒有意義的。高鐵列車時刻表也是一個比較好的素材，教師可以用教材中的例題，也可以用途經(jīng)本地高鐵列車的時刻表，結(jié)合列車時刻表設(shè)計一些問題。一方面，讓學(xué)生練習(xí)平均速度的計算；另一方面，讓學(xué)生學(xué)會讀列車時刻表，讓學(xué)生感受到物理與生活的聯(lián)系，了解我國的科技發(fā)展新成就，增強民族自豪感。教師還可以給出一些生活中與速度有關(guān)的問題，如交通標志牌，讓學(xué)生說出生活中經(jīng)常見到的各種交通標志牌的含義，對學(xué)生進行隱性安全教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

“第四節(jié) 平均速度的測量”可以設(shè)計開放性的學(xué)生實驗，讓學(xué)生體驗測量平均速度的方法，加深對平均速度的理解，同時解決圖2中子問題2下的問題②c。這個實驗是學(xué)生剛剛接觸的測量性實驗，教師需要帶著學(xué)生經(jīng)歷實驗的過程，體會測量性實驗的一般思路，并完成一份實驗報告。學(xué)生需要明確實驗?zāi)康摹嶒炘恚鶕?jù)實驗原理選擇實驗器材，設(shè)計實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)記錄表。通過對測量性實驗的設(shè)計，幫助學(xué)生逐漸掌握測量性實驗的設(shè)計思路和方法，提高學(xué)生解決問題的能力。教師還可以結(jié)合教材中的“閱讀材料”拓展一些測量平均速度的其他方法，如頻閃攝影、雷達測速、激光測速、超聲波測速等，拓寬學(xué)生的視野。對“閱讀材料”中的車速表，教師可以結(jié)合學(xué)生的生活體驗進行行車安全教育，增強學(xué)生的社會責(zé)任意識。

（五）學(xué)習(xí)評價

單元學(xué)習(xí)評價要注重運用形成性評價，評價目標應(yīng)定位在對學(xué)生核心素養(yǎng)的形成狀況與發(fā)展水平的診斷上。物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)側(cè)重點各有不同，在評價過程中要靈活使用不同的評價方法，發(fā)揮不同評價方法的優(yōu)勢，對學(xué)生學(xué)習(xí)的各個環(huán)節(jié)（學(xué)生在答問、作圖、讀圖與分析、實驗中的表現(xiàn)，以及反映出的觀念、思維、方法、態(tài)度、責(zé)任等方面的發(fā)展）進行評價，并注重評價結(jié)果對學(xué)生和教師的反饋，使學(xué)與教在反思和改進過程中趨于完善。教師可以分課時設(shè)置課時評價量表，編寫單元測試卷前可以制定雙向細目表，還可以設(shè)置單元自我評價表。