核心素養導向下的大概念核心問題教學設計

陳小軍

［摘 要］文章以“連接體模型中的機械能守恒問題”為例，在物理學科核心素養的引導下，對教材內容進行重組整合、分析設計，對學生情況和教學目標進行分析，圍繞大概念的核心問題教學模式的四個環節“提出問題—解決問題—反思提升—運用反饋”實施課堂教學，探索高三物理一輪復習課的教學策略，以促進學生核心素養目標的達成。

［關鍵詞］核心素養；大概念；核心問題；連接體模型；機械能守恒

［中圖分類號］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻標識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）02-0060-04

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）指出，學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，物理學科核心素養主要包括“物理觀念（包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等）、科學思維（包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等）、科學探究（包括問題、證據、解釋、交流等）、科學態度與責任（包括科學本質、科學態度、社會責任等）四個方面。“新課標”要求通過高中物理課程的學習，進一步促進學生物理學科核心素養的發展，即形成物理觀念、發展科學思維能力、培養科學探究能力、養成科學態度與責任［1］。

一、理論基礎

“新課標”指出，要重視以學科大概念為核心。大概念也叫大觀念，可以是概念，如“能量”，可以是命題，如“物質是可分的”，也可以是理論，如“相對論”，還可以是主題、觀點、問題、假設等。大概念超越具體事實和經驗本身，是思維概括和抽象的產物，它將支離破碎的概念、規律、方法聯系整合為一個連貫整體，因而處于更高階、更中心的地位［2］。大概念是引領新時代課程改革，落實核心素養的關鍵所在。在宏觀層面，它可以改進素質教育教學生態；在中觀層面，它可以建設符合學生核心素養發展需求的課程體系；在微觀層面，它可以優化教學設計和實施，推動教師深度理解教材，引導學生追求人、事、物存在的意義和靈活遷移，達成促進學生核心素養發展的育人目標［3］。在課堂教學中，學科大概念能指導教師在深度理解教材的基礎上實施教學，引導學生開展深度體驗學習，發展學生的學科核心素養。

筆者從業近二十年來，一直圍繞“核心問題”這個模式開展課堂教學。核心問題教學是指在一堂課中創設一個合適的核心問題，使整節課的教學都圍繞這個問題展開，核心問題教學模式包含四個教學環節：提出問題—解決問題—反思提升—運用反饋［4］。這樣的課堂，學生在解決問題的活動中體驗知識的形成過程，在反思提升的過程中感悟物理學科思想和方法，能夠較為充分地發揮學生的主體作用，能做到既重過程又有結果。大概念核心問題教學是以真實生活情境和學習探索情境中核心問題的創造性解決為抓手，推動學生開展以大概念為課堂內容的學習活動，以促進學生物理學科核心素養的真正落實。

下面，筆者就以“連接體模型中的機械能守恒問題”這節高三一輪復習課的教學設計［5］為例進行分析，具體以大概念（能量觀）為引導，以課堂核心問題的解決活動為載體，以核心素養目標的達成為終極目標，探索高三物理一輪復習課的教學策略。

二、教學分析

（一）教學內容分析

“連接體”模型是整個高中階段最重要的模型之一，它涉及的知識面廣、綜合性強，解答思路靈活多變，一直是高考物理考查的熱點，同時又是高考物理復習的難點。在必修一中已重點關注連接體中的力與運動情況，主要選用牛頓運動定律解決問題。在必修二的曲線運動中又從運動的合成與分解這個角度來研究連接體的速度關聯問題。而本節課主要是從功和能的角度研究該模型。在分析連接體模型時，應引導學生進一步感受能量守恒觀的應用，提高學生的探究能力，培養學生的科學思維，并促進學生學科核心素養的養成。

基于教學內容的分析及在單元大概念和單元規劃綱要的引領下，本課時的大概念、思想方法及價值觀如表1所示。

（二）學生情況分析

從學習心態和動機層面來看，學生在高一和高二已經詳細全面地學習了功和能的知識，并且感受到了從能量角度認識問題的趣味性，進入高三后，學生迫不及待地想要更深層次地掌握功和能的規律。

在物理觀念和科學思維方面，經過高中前兩年的學習，學生已初步建立了物質觀、運動與相互作用觀以及能量觀，但是看問題比較片面，往往只關注到事物的某一方面，而不能很好地從事物的各個角度分析問題；同時，經過兩年多的學習，學生的學習思維已經更多地從形象走向抽象，具有一定的抽象概括、模型建構、邏輯推理、論證演繹的能力，但在具體情境中，特別是將物理規律隱藏在生活生產、體育科技活動中時，學生難以從具體情境中提煉出物理模型，因而不能進一步進行綜合分析；在選擇物理規律解決問題時，往往思維混亂，不能規范運用物理規律解決問題。

基于以上分析，本節課的教學重難點是在學生從功和能的角度分析實際生活中的幾類連接體問題的過程中，幫助學生提升觀察分析、理論推導、和解決問題的能力。在這些活動過程中不斷深化學生的能量觀，使學生學會用能量觀看待問題和解決問題，讓學生在解決問題的過程中鍛煉自己的科學思維，養成科學態度，促進學生核心素養的養成。

（三）教學目標分析

“新課標”對本節課的教學要求是：理解機械能守恒定律；學會從機械能轉化和守恒的視角分析物理問題，形成初步的能量觀。基于以上要求，教師整合了本節課的三維目標，并提出了相關的核心素養目標，核心素養目標的四個基本要素及其含義如表2所示。

強調核心素養目標與課程標準中的學科核心素養水平的對應關系，目的是強調課程標準對教學的結構性指導作用，使其從整體上統籌對學生核心素養的培育。基于“新課標”中課程內容要求及學業質量水平要求，為了有效提升學生的物理學科核心素養，本節課確定的核心素養目標如下：

（1） 參與利用力與運動觀點、功和能觀點分析連接體模型在運動過程中的位置關系、速度關系、能量關系的活動；（經歷境遇）

（2）能夠判斷系統在運動過程中機械能是否守恒（達到物理觀念的水平4）以及連接體的關聯速度特征（達到科學思維的水平2），能夠歸納處理多物體機械能守恒問題的思路方法（達到科學思維水平4）；（行為標準）

（3）懂得機械能守恒是解決連接體模型問題的基本方法之一（達到科學思維的水平5），受力分析、運動分析、能量分析是轉化連接體模型中的功能關系的關鍵，體驗連接體模型中能量的守恒思想、轉化思想（達到物理觀念的水平5）。（心智標準）

基于以上分析，為了最大限度地促進學生的深度體驗，達成物理學科核心素養目標，筆者圍繞大概念的核心問題教學模式的四個環節“提出問題—解決問題—反思提升—運用反饋”設計本節課的具體教學方案。

三、教學設計

（一）教學流程

本節課的教學流程如表3所示。

（二）作業設計

1.基礎性作業

作業：完成知識點梳理，填寫知識點清單。

要求：學生達到基本的學習要求，厘清、記牢本節知識點，夯實基礎知識。

2.綜合性作業

作業：①完成必要練習；②解答情境性較強的題目。

要求：達到高考要求，能在較為復雜的情境中，在綜合性較強的情況下，獨立建立模型，進行分析判斷、推理、評價，并能進一步達到一題多解或對多種情境進行綜合性歸納的效果。

3.實踐性作業

作業：（1）對不同情境下的連接體問題進行研究。

（2）設計實驗，選用不同實驗裝置驗證由單個物體或連接體組成的系統的機械能守恒。

要求：設計綜合性、實踐性的個人或小組作業，提升學生處理實際問題的能力和建模能力。

本課的教學設計和實施過程都凸顯了大概念的核心問題教學特征——“突出實踐活動”。教師首先從機械能的守恒條件、表達式、連接體模型的特點復習引出課題，讓學生明確連接體模型的出題方向，并進一步引導學生明確本節課的核心任務。在解決問題環節，學生完成活動一和活動二：建模分析輕繩連接體、輕桿連接體的典型例題，學生有真實而完整的實踐活動體驗。學生通過分析問題、解決問題，深刻體驗學科大概念——能量守恒，靈活運用所學的物理知識解決實際問題，學生將復雜問題中的對象和過程轉換成物理模型，對綜合性物理問題進行分析和推理，進而實實在在地發展學生的物理科學思維。基于解決問題環節中學生的實踐活動和深刻體驗，預設學生在“反思提升”環節有較好的表現，物理學科核心素養的培養也能在實踐活動中得到有效落實。

在高三一輪復習階段，教師要引導學生對學科大概念進行更深層次的理解，教學設計和實施過程要特別關注問題與情境、知識與知識、知識與方法的關聯，要引導學生將相關知識、思想方法遷移到新情境中解決新的實際問題。在這個環節中，教師要根據學生的課堂表現以及課后檢測作業中對能量守恒這個大概念的理解和應用情況，對教學內容和計劃做出調整，以期最大限度地促進各層次學生的學科核心素養提升，使高三一輪復習高效。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

［1］ ?中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ ?李松林.以大概念為核心的整合性教學［J］.課程·教材·教法，2020（10）：56-61.

［3］ ?祝錢.國內“大概念”教學的歷程檢視和實踐展望：基于2000～2020年間61篇核心論文研究［J］.上海教育科研，2021（6）：18-23.

［4］ ?周文良，陳明英，米云林，等.挖掘核心問題 實現深度體驗［J］.人民教育，2013（23）：44-47.

［5］ ?任虎虎.基于學科大概念高中物理單元設計與實施：以“機械能守恒定律”單元為例［J］.物理教師，2022，43（3）：13-15.

（責任編輯 易志毅）