基于學科核心素養(yǎng)的物理教學目標設(shè)計：問題、原理與模式

郭桂周，肖白云，柳曉鈺

教學目標是課堂教學的核心。在某種程度上可以說，課堂教學都是圍繞教學目標展開的，教學目標是進行教學設(shè)計、組織教學活動和展開教學評價的基點，同時也是課程理念落地的關(guān)鍵所在。正如有學者所指出的那樣，“對教學目標的研究是教學設(shè)計研究的起點問題，是統(tǒng)率整個教學活動設(shè)計的目標指向和教學活動的落腳點”[1]。

自《普通高中物理課程標準（2017 年版）》頒布以來，如何將物理學科核心素養(yǎng)落地就成為物理課堂教學變革的關(guān)鍵。物理學科核心素養(yǎng)落地，一方面需要進行課程統(tǒng)整展開大單元設(shè)計，另一方面需要挖掘每一節(jié)課的核心素養(yǎng)教學價值并在課堂教學中實現(xiàn)。因此，基于物理學科核心素養(yǎng)設(shè)計科學合理的教學目標并圍繞這些目標展開課堂教學就成為核心素養(yǎng)能否落地的關(guān)鍵。但是，從現(xiàn)實來看，基于核心素養(yǎng)的物理教學目標設(shè)計存在著諸多問題。

一、已有物理教學目標設(shè)計存在的問題

（一）用課程目標框架生搬硬套教學目標

已有相當多的物理教學設(shè)計在進行教學目標設(shè)計時往往利用三維目標或者物理學科核心素養(yǎng)的四個維度生搬硬套物理教學目標。這實際上一方面反映了部分物理教學研究者對教學目標設(shè)計的基本原理缺乏應有的認知，另一方面反映了部分教學設(shè)計者并未意識到課程目標與教學目標之間存在的巨大差異。

正如有研究業(yè)已指出的那樣，課程目標與教學目標“存在著很大的抽象程度上的差異，看不到這種差異，把課程總體目標直接拿來作為課堂教學目標,就不可避免地會出現(xiàn)僵化、形式化和標簽化現(xiàn)象”[2]。同時，用核心素養(yǎng)框架生搬硬套教學目標導致的一個問題是，教學目標設(shè)計違背基本的邏輯。因為，用物理學科核心素養(yǎng)框架設(shè)計教學目標，一般將知識與能力目標歸入到“物理觀念”的下面，但是知識與能力同物理觀念實際上并不存在邏輯上的上下位關(guān)系。如某位教師《力的合成》教學設(shè)計物理觀念目標[3]：理解等效替代思路。能從力的等效性出發(fā)，理解合力與分力的概念；明白分力與合力的關(guān)系符合平行四邊形定則，掌握利用平行四邊形定則對兩個力或多個力求合力的方法。

同時，我們也要看到，物理學科核心素養(yǎng)是學生在完成三年的高中物理學習之后，所應達到的目標，屬于宏觀、上位、整體性的課程目標。“科學探究”雖然是物理學科核心素養(yǎng)的維度之一，但是并不能要求每一節(jié)課都要通過科學探究展開教學，一方面并非每一節(jié)教學內(nèi)容都適合探究教學，另一方面也不可能每一節(jié)課都用科學探究展開教學，因為探究教學有其自身的局限性，如知識學習效率較低等。并且，也并不是每一節(jié)課都能夠培養(yǎng)學生的社會責任感，像《實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》這一節(jié)內(nèi)容幾乎沒有辦法完成培養(yǎng)社會責任感的任務。因此，物理學科核心素養(yǎng)的四個維度，并不需要在某一節(jié)課中全部體現(xiàn)，現(xiàn)實中也往往做不到。

（二）形式錯誤，教學目標的定位存在偏差

從本質(zhì)上說，教學目標是教學的終點，是對學生應當學什么、學到什么程度的規(guī)定，而不是對教師如何教的要求。教學目標的設(shè)計需要遵循以下基本原理：行為主體是學生，而不是教師；用經(jīng)過心理學界定的動詞和名詞陳述目標；教學目標的陳述應力求明確、具體、可操作、可測量[4]89-90。以此審視，現(xiàn)有的諸多物理教學目標存在形式上的問題。

首先，許多教學目標的主體是教師，而非學生，這實際上是形式上的錯位。如某位教師《生活中的圓周運動》教學設(shè)計的態(tài)度目標：培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，牢固樹立安全駕駛的態(tài)度與責任[5]。再如另一篇《力的合成》教學設(shè)計確定的“科學態(tài)度與責任”教學目標包括：從生活實例引入新課，幫助學生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律，激發(fā)探究自然的內(nèi)在動力[3]。

其次，教學目標的行為動詞選擇不合理。上述例子中的“培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力”中的“培養(yǎng)”不是具體的、可以操作的行為動詞。同樣，《力的合成》的教學目標“明白分力與合力的關(guān)系符合平行四邊形定則，掌握利用平行四邊形定則對兩個力或多個力求合力的方法?！敝械摹懊靼住焙汀罢莆铡币膊环辖虒W目標設(shè)計對行為動詞的要求。

（三）不能切實為物理教學服務

正如有學者所指出的那樣，“沒有準確的教學目的，教學設(shè)計者會冒這樣的風險：基于根本不存在的需要去進行教學”[4]68。就是說，如果教學目標設(shè)計不合理，或失之于大、或失之于寬、或失之于空，教學目標都不可能通過某一節(jié)課的教學實現(xiàn)，那么教學目標就不能為課堂教學的展開提供指南，從而導致教學活動與教學目標無法對接。教學活動的方向、成效就難以保證，教學評價也缺乏抓手。

如有研究將《生活中的圓周運動》這一節(jié)課的態(tài)度目標確定為：培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，牢固樹立安全駕駛的態(tài)度與責任[5]。這里的教學目標放之任意一節(jié)課而皆可皆不可，就失之于過大、過寬，不夠具體、明確，不能真正地指導教學，也不能起到為教學評價提供標尺的作用。另有研究將《力的合成》的“科學態(tài)度與責任”目標確定為：（1）通過等效替代的物理思想，從本質(zhì)上認識分力、合力與力的合成。（2）使用直尺與三角尺按力的圖式嚴格作圖，培養(yǎng)實事求是、嚴謹認真的科學態(tài)度。（3）從生活實例引入新課，幫助學生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律，激發(fā)探究自然的內(nèi)在動力[3]。

首先，上述目標中的“等效替代”思想與科學本質(zhì)幾無關(guān)聯(lián)，使用“直尺與三角尺作圖”也僅僅是教學中的常規(guī)、規(guī)范性操作，而“從生活實例引入新課，幫助學生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律”也缺乏足夠的針對性。也就是說上述“科學態(tài)度與責任”目標并不能真正為課堂教學服務。這種教學目標是“對得不明、錯得不白”或者“正確的廢話”，對于實際的課堂教學沒有具體的指導意義[6]。

（四）對教學內(nèi)容的核心素養(yǎng)育人價值挖掘不到位

隨著核心素養(yǎng)時代的到來，物理課堂教學不僅要使學生掌握知識、培養(yǎng)能力，而且需要教學設(shè)計與實施者深入挖掘教學內(nèi)容所蘊含的物理學科核心素養(yǎng)的教學價值。但是，已有研究存在著對核心素養(yǎng)深度挖掘不合理的問題。

一是對所能培養(yǎng)的物理學科核心素養(yǎng)認識過于表面化，深度挖掘不夠。如有研究從物理學科核心素養(yǎng)的角度列出了“行星的運動”所能培養(yǎng)的物理觀念目標：“開普勒運動定律中包含的運動觀念”[7]。但是，該研究對本節(jié)課所能培養(yǎng)的物理觀念目標挖掘不夠，不夠具體，未能挖掘出開普勒運動定律包含了何種運動觀念。

二是對某一節(jié)課的物理教學目標設(shè)計過于泛化。如有研究探討了“牛頓第一定律”所能培養(yǎng)的物理學科核心素養(yǎng)，其各個維度都有涉及。如物理觀念就包括了“物質(zhì)觀念”“運動觀念和相互作用觀念”“能量觀念”等。實際上，“牛頓第一定律”這節(jié)課之于物理觀念，主要是實現(xiàn)從“力是維持物體運動的原因”向“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的觀念轉(zhuǎn)變，而對于物質(zhì)觀念和能量觀念幾乎不涉及。上述的教學目標設(shè)計太過于泛化。

需要明確的是，物理學科核心素養(yǎng)是學生經(jīng)過三年的高中物理學習所能達成的課程目標，而不是某一節(jié)課的教學目標。一節(jié)課或者說一堂課所能培養(yǎng)的物理學科核心素養(yǎng)是極其有限的，想用一節(jié)課來培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的所有維度是不現(xiàn)實的。為了明確教學目標的設(shè)計問題，需要厘清各級教育（課程）目標與課堂教學目標的關(guān)系。

二、各級教育（課程）目標與課堂教學目標的關(guān)系

物理教學目標設(shè)計存在諸多問題，其原因之一就在于對物理學科核心素養(yǎng)（之前是“三維目標”）與課堂教學目標之間的關(guān)系認識不清，從而生搬硬套物理學科核心素養(yǎng)框架。因此，我們首先要厘清各級教育（課程）目標與課堂教學目標之間的關(guān)系，如圖1 所示。

圖1. 各級教育目標與課堂教學目標之間的關(guān)系

教育目的是最高級別的教育目標，指引著整個教育改革和發(fā)展的方向，我國的教育目的是“立德樹人”，即“培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人”[9]前言。這一目標最上位，也最抽象，需要通過具體的課程方案來實現(xiàn)。而課程方案需要課程目標的指引，2001 年啟動的新課程改革以“三維目標”為指導，而近幾年啟動的課程改革則以“發(fā)展學生的核心素養(yǎng)”作為其鵠的[10]前言。也就是說，無論是三維目標，還是核心素養(yǎng)，都是課程改革的宏觀、總體性目標。但是僅僅有課程改革目標還不夠，因為課程改革需要通過學校的分科課堂教學來實現(xiàn)，因此為了“建立核心素養(yǎng)與課程教學的內(nèi)在聯(lián)系”，我們提出了學科核心素養(yǎng)的概念。但是物理學科核心素養(yǎng)依然比較抽象、上位，和具體的物理課堂教學相去甚遠。因此需要將物理學科核心素養(yǎng)進一步細化為學段課程目標，即完成某一個學段（比如必修一）所要達到的目標。學段課程目標需要進一步具體為章節(jié)教學目標，可以說，章節(jié)教學目標已經(jīng)比較具體，但是還是需要進一步細化為每一節(jié)課的、具體的教學目標。

每一節(jié)課的教學目標是最下位的目標，必須是具體的、明確的、可操作的、可測量的和可評價的，而不能是大而空的、不可操作、不可測量的。因此每一節(jié)課的具體的教學目標需要通過具體的行為動詞來體現(xiàn)。并且物理學科核心素養(yǎng)也必須通過具體的知識教學、具體的探究活動來培養(yǎng)。脫離具體的知識教學和教師組織的探究活動，物理觀念、科學思維和科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)將會成為無源之水、無本之木。正如2019 年人教社新版高中物理教師用書所指出的那樣，“培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)應寓于物理知識教學之中，即應寓于物理概念、規(guī)律教學之中……”。[10]編者的話

從最上位的教育目的到最下位的課堂教學目標，是一個從抽象到具體、從宏觀到微觀的逐級細化、具體化的過程。如果將物理學科核心素養(yǎng)比作一張完整的拼圖的話，那么每一節(jié)課的課堂教學目標則只不過是其中的一小塊，如果用物理學科核心素養(yǎng)生搬硬套課堂教學目標，就是想當然地認為局部就是縮小版的總體，這其實是極其荒謬的事情。教學目標有其自身的邏輯和設(shè)計原理，我們需要根據(jù)不同的目標類型展開具體的、科學的設(shè)計。

三、不同類型的教學目標設(shè)計的基本原理

具體的課堂教學目標可以分為知識與技能性目標、體驗（過程）性目標、情感態(tài)度性目標以及觀念與思維目標等，需要根據(jù)不同類型目標的設(shè)計原理[11]展開具體的設(shè)計（見表1）。如“內(nèi)部心理與外顯行為結(jié)合法”適合于依據(jù)課標要求指導具體的教學目標設(shè)計；“ABCD 設(shè)計法”適合于知識與技能目標；“表現(xiàn)性目標設(shè)計法”適合于體驗（過程）性目標等。這其中，知識與技能性目標相對容易測量與評價，因此可以根據(jù)特定的目標要求選擇合適的行為動詞，采用ABCD 教學目標設(shè)計法，即：誰（主體）在什么條件下（行為條件）做了什么（行為），以及做到什么程度（標準）。而體驗（過程）性目標或者情感目標具體采用哪些行為動詞可以參照2003 年的《普通高中物理課程標準（實驗）》。

因為教學目標包括多種類型，因此在具體的教學目標設(shè)計的過程中，需要綜合運用以上幾種教學目標設(shè)計方法。

表1. 幾種教學目標設(shè)計方法

四、基于核心素養(yǎng)教學目標設(shè)計的模式建構(gòu)——以“牛頓第一定律”為例

通俗意義說，教學目標實際上就是學生在一堂課上應當學習到哪些東西、學到什么程度。在明晰了不同層次的教育目標與課堂教學目標之間的關(guān)系以及教學目標設(shè)計的基本方法之后，筆者設(shè)計了物理教學目標設(shè)計的基本模式（如圖2）。

圖2. 教學目標設(shè)計的模式建構(gòu)

（一）分析課標，確定教學內(nèi)容總的目標定位

牛頓第一定律是牛頓力學的基石，在高中物理中占有重要的地位。根據(jù)《普通高中物理課程標準（2017 年版2020 年修訂）》，將“牛頓第一定律”的目標定位為“理解牛頓第一定律，能用牛頓第一定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題?！盵9]13其中，“理解”和“解釋”都屬于知識目標“理解”的層次[12]6-7?？紤]到牛頓第一定律內(nèi)容的重要性，課標將其定位為“理解”層面是合理的。本節(jié)的內(nèi)容包括了以下四個知識點：（1）亞里士多德對力與運動關(guān)系的認識；（2）伽利略的理想斜面實驗及其結(jié)論；（3）牛頓第一定律的內(nèi)容（包括笛卡爾的觀點）；（4）慣性及其量度。如何確定這四個知識點具體的目標定位呢？

（二）分析教材，確定教學知識的目標定位

根據(jù)維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，教學就是要幫助學生從“現(xiàn)有的發(fā)展水平”發(fā)展到“可能的發(fā)展水平”。因此，在確定教學目標時，也需要考慮學生學過什么、已經(jīng)知道了什么，這也是我們確定教學目標的依據(jù)之一。

1.確定教學起點：對初中“牛頓第一定律”教材進行分析

通過對初中物理“牛頓第一定律”內(nèi)容的分析，我們發(fā)現(xiàn)：初中物理“牛頓第一定律”是從生活中的滑板車引出“力是維持物體運動的原因”，但是伽利略通過實驗發(fā)現(xiàn)“運動并不需要力來維持”，從而產(chǎn)生認知沖突。進而通過一個木板小實驗得出結(jié)論引出了牛頓第一定律的內(nèi)容“一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)?！敝笠隽藨T性的概念，并用慣性分析了生活中的一些現(xiàn)象，討論了慣性在生活中的應用及其防止。這些是學生進行高中“牛頓第一定律”學習的起點。

2.確定教學終點：對高中“牛頓第一定律”教材進行分析

毫無疑問，牛頓第一定律的內(nèi)容是本節(jié)課的重點之一。而伽利略的理想斜面實驗是人類歷史上首次提出應用理想實驗，具有歷史性的意義。同時，理想斜面實驗是非常好的培養(yǎng)學生科學思維的載體，因此在注重物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的今天，理想斜面實驗應當是本節(jié)課的重點。

理想斜面實驗的教學需要教師運用科學推理將其內(nèi)在邏輯分析清楚，是本節(jié)課的一個難點所在。同時，“質(zhì)量是慣性的唯一量度”中的“唯一”只有在學生學習完牛頓第二定律之后才能徹底理解，因此對于本節(jié)課來說，慣性的量度或者說影響因素的教學就成為了本節(jié)課的難點。由于在沒有學習牛頓第二定律的情況下，理解“質(zhì)量是慣性的唯一量度”是不可能實現(xiàn)的，因此學生只需要通過具體實例認識到質(zhì)量是物體慣性大小的量度就可以。同時，本節(jié)課的科學史相關(guān)內(nèi)容并非教學的重難點，只需要達到了解的層次即可。

3.確定最近發(fā)展區(qū)：需要教學的內(nèi)容

通過初高中教材的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，學生在初中階段所學的“牛頓第一定律”的內(nèi)容是不完備的（缺少了物體所受合外力為零的情況）；初中生學習了慣性及其應用等，但是并未討論慣性的影響因素（或慣性大小的量度）。同時，初中物理也并未涉及物理學史和理想斜面實驗等方面的內(nèi)容。

由此可見，在高中“牛頓第一定律”教學中，需要教學的內(nèi)容，也就是最近發(fā)展區(qū)包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）物理學史相關(guān)內(nèi)容；（2）理想斜面實驗及其推理過程；（3）完善牛頓第一定律的內(nèi)容；（4）慣性的影響因素（量度）。

（三）深度挖掘知識點所蘊含的核心素養(yǎng)

牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，實際上是人類從“力是維持物體運動的原因”向“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的觀念轉(zhuǎn)變的過程，歷經(jīng)1 800 多年，體現(xiàn)了科學發(fā)現(xiàn)的曲折性。同時，牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)并非牛頓一個人的貢獻，而是歷經(jīng)伽利略、笛卡爾等幾代科學家，到牛頓才基本完備，體現(xiàn)了科學發(fā)現(xiàn)的累積性。曲折性和累積性，都是科學本質(zhì)的一部分。從伽利略對亞里士多德的質(zhì)疑并在實驗事實的基礎(chǔ)上進行合理推理，體現(xiàn)了伽利略敢于質(zhì)疑、嚴謹求實的科學態(tài)度。

而牛頓第一定律的內(nèi)容實際上體現(xiàn)了“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”這一力與相互作用的觀念。因此本節(jié)課需要通過理想斜面實驗和相關(guān)實例使學生初步形成“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的物理觀念。

伽利略的理想斜面實驗，本質(zhì)上也是一個物理學模型，因此可以培養(yǎng)學生的建模思維。同時，理想斜面實驗需要學生合理想象，并運用科學推理和極限的思想，才能夠得到正確的結(jié)論。因此，理想斜面實驗可以使學生領(lǐng)會實驗加推理的科學思維方法，初步形成科學推理、模型構(gòu)建、合理想象和極限的思維方法。

（四）設(shè)計具體的教學目標

基于以上分析，參考2019 年人教社新版物理教科書教師教學用書中的教學目標設(shè)計[10]107，應用2003 版《高中物理課程標準（實驗）》所提供的行為動詞[12]6-7，我們確定的《牛頓第一定律》這一節(jié)的教學目標如下：

第一，通過閱讀或者查閱資料等了解牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，了解人類對力與運動關(guān)系的觀念的轉(zhuǎn)變過程，認識科學發(fā)展的曲折性、累積性，體會伽利略的嚴謹求實的科學態(tài)度。

第二，能準確敘述牛頓第一定律的內(nèi)容與意義，認識力與運動之間的關(guān)系，初步形成“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的觀念。

第三，了解伽利略關(guān)于運動和力的關(guān)系的認識，理解他的理想實驗和相應的推理過程，領(lǐng)會實驗加推理的科學思維方法，初步養(yǎng)成科學推理、模型構(gòu)建、合理想象和極限的思維方法。

第四，能通過實例說明質(zhì)量是物體慣性大小的量度。在該教學目標中，以物理學科核心素養(yǎng)作為指導，我們以教學內(nèi)容作為主線，深度挖掘各知識點所蘊含的育人價值，并將物理觀念、科學思維、科學態(tài)度等可以達成的育人目標融合到了具體的知識教學中，使教學目標渾然一體，并且具體明確、可操作，能夠切實指導我們的物理教學。