大概念統(tǒng)攝下的初中物理單元整體教學實踐研究
——以“能量的轉化和守恒”單元為例

郭衛(wèi)強

(杭州天成教育集團 浙江 杭州 310001)

周才英

(杭州市上城區(qū)教育學院 浙江 杭州 310001)

1 研究緣起和研究現(xiàn)狀

以往的教學工作中,教師基于知識的邏輯結構分配課時,組織教學內容,進行學習評價.教學活動圍繞的重點是知識.這些知識點是零碎的、缺乏系統(tǒng)整合的.學生學習以后難以形成高維的學科素養(yǎng),難以培養(yǎng)關鍵能力并解決實際問題,難以適應新時代的要求.

單元整體教學更加注重知識的系統(tǒng)整合、能力的綜合應用,很多學者開展了相關研究.文獻[1] 認為,大概念教學體系可以將知識重新組合,發(fā)展學生的高階能力,提升學生的核心素養(yǎng).文獻[2]最早提出大概念是能用于解釋大范圍內的物體、時間與現(xiàn)象的概念.它是對概念間關系的抽象表述,是對事物的性質、特征以及事物之間內在關系及規(guī)律的高度概括[3].

目前的研究多是理論學者側重于理論層面的研究,教學實踐研究較少,而且實踐研究中大多側重于教學的某一個環(huán)節(jié),整體研究較少.所以,我們對大概念統(tǒng)攝下的單元教學進行了嘗試和探索.

2 大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學模型

大概念應該是居于核心地位的,應該統(tǒng)攝學習的全局.大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學應該是有組織、有結構、有情境、有任務的教學模型.基于對單元教學流程的整體性思考,我們構建基于大概念的單元整體教學模型如圖1所示.在準備和實施整體教學的過程中,應該包括圖1中的4個環(huán)節(jié).

圖1 大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學模型

3 基于學業(yè)質量標準梳理大概念

梳理大概念的路徑一般是,自上而下地從課程標準、考試大綱等文件向下梳理,或者從概念向上整合提煉大概念.2022年新頒布的《義務教育物理課程標準》中,將整個物理的學習系統(tǒng)整合為“能量”等5個一級主題.

圍繞“能量”主題,我們將相關的概念進行梳理整合,提煉出大概念“能量是轉化和守恒的”,不斷將大概念細化梳理,得到學科重點概念以及基本的事實和知識點,形成“能量的轉化和守恒”單元的知識體系,內容包括能量的形式,機械能、內能、電能和光能等學科重點概念.再下一層包括比熱容、熱值、電功、電功率等知識點和事實概念,單元概念梳理圖如圖2所示.

圖2 單元概念梳理圖

4 基于大概念構建概念關系框架

作為單元整體的組織核心,大概念架起了知識通往素養(yǎng)的上升階梯;作為素養(yǎng)的主要載體,大概念成為核心素養(yǎng)楔入學科知識的固定錨點[4].構建單元整體教學的重點就是將這些概念體系,通過梳理將他們系統(tǒng)化形成一個完整的知識體系.讓學生在學習的時候能夠站在單元整體的視角,進行更高維度的學習,形成高階思維.

通過系統(tǒng)地梳理和整合,我們設計了“能量的轉化和守恒”單元概念關系框架(圖3).這個單元的架構包括機械能、內能、電能等幾種常見的能量形式,以及它們之間的相互轉化.按照學生的認知水平,在教學流程上的安排依次是介紹機械能、機械能內部的能量轉化和守恒,嘗試解釋現(xiàn)實問題,通過研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實中機械能并不能守恒,然后從摩擦生熱引出內能、內能的傳遞,以及機械能和內能的轉化和守恒,再然后引出電能,電能和內能、機械能的相互轉化,最后簡單介紹核能等能量的其他形式,以及相互的轉化守恒.

圖3 單元概念關系框架

所以,基于這些能量形式相互轉化的緊密聯(lián)系,可以將機械能、內能、電能和它們之間的轉化關系構建成為大概念統(tǒng)攝下的大單元.站在大單元的視角上,將知識體系化重構,可以讓學生更深刻地體會單元體系內的相互聯(lián)系,形成更高維的科學觀念,生成更加高級的能力.

5 設計大任務開展單元整體教學

在本單元開始之初,開展學情調查,然后結合所得數(shù)據,針對學生的學情,搭建一個以汽車為研究對象的能量分析大任務,并設置指向學生能力生長點的問題鏈.先研究汽車的能量形式有哪些?然后機械能是否守恒,守恒的條件是什么?為什么有摩擦機械能就不守恒了……從問題出發(fā),將大任務分解成小任務組成的任務鏈,以問題鏈和任務鏈為經緯,按照知識之間聯(lián)系的緊密程度,將本單元的核心概念分為7個模塊,有機整合構建出本單元的單元教學活動大致體系,如表1所示.

表1 單元教學活動大致體系

開展單元整體教學,在單元學習的過程中,逐漸完成單元大任務下的小任務,漸進地培養(yǎng)學生的關鍵能力.單元授課中的每一個模塊依據內容多少和學生的課堂表現(xiàn),彈性設置為1～5個課時不等.為了加強學生單元系統(tǒng)思維的培養(yǎng),每節(jié)課都有前后呼應的“小結并回答前一課時的問題”和“提出新的問題”環(huán)節(jié),以及基本一致的小汽車大任務背景,如表2所示.

表2 單元教學活動設計例表

整個單元的教學過程就是在大概念的統(tǒng)攝下,基于真實情景,通過問題鏈的驅動,將模塊化的學習系統(tǒng)化整合,學生去解決大任務下的子任務,有助于學生深度理解所學知識,實現(xiàn)學科知識的遷移與應用,將所學知識轉化為解決實際問題的能力,最終實現(xiàn)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

6 指向大概念預設評價質量標準

評價在學習活動中應該發(fā)揮診斷和指引作用.新的課程標準強調以評價促進學生的學習和發(fā)展,重視評價的診斷和激勵功能,構建一個目標明確、主體多元、方法多樣、既重結果又重過程的評價體系[5].

大概念統(tǒng)攝下的單元教學評價,根據分布時間可以分為課前評價、課堂評價和課后評價.全時間段的評價,有助于教師全面了解學生的學情以及在學習過程中的成長詳情.在評價方式上,有檢測學習成果的紙筆測評,也需要有對學習過程指導的表現(xiàn)性評價.評價的內容,除了評價學生已經掌握的知識外,學生科學素養(yǎng)的生成情況、關鍵能力培養(yǎng)情況,我們也要嘗試進行測量和評價.

在課程標準的指導下,以提高核心素養(yǎng)為目標,按教、學、評一致性的思路筆者進行了大概念引領下的單元教學評價的規(guī)劃與設計,單元整體評價框架如圖4所示.

圖4 單元整體評價框架圖

在這個評價體系中,課前評價目的是檢測學生學習起點,然后基于所得數(shù)據有針對性地改善優(yōu)化教學設計,課后評價用以檢測教學效果.課堂上的表現(xiàn)性評價是發(fā)揮指引和導向作用的主要評價方式,所以,如何提高課堂效率,如何去高效地提升學生的學科素養(yǎng)和關鍵能力,表現(xiàn)性評價的量表設計是重中之重.

在“能量的轉化和守恒”單元教學中,基于大概念,圍繞每一節(jié)課的核心概念和表現(xiàn)性任務,設計一系列的表現(xiàn)性評價量表.量表使用的主要目的有兩個:一是指導學習過程,幫助教師調控教學過程,指導學生學習(表現(xiàn)性評價);二是在各任務結束后對學生學科核心素養(yǎng)的生成進行診斷評價(總結性評價、診斷性評價),并為后續(xù)的學習提供學情證據.課堂的表現(xiàn)性任務量表應當對學生的表現(xiàn)進行預設,重點監(jiān)測學生在關鍵能力維度應該達到的水平,制定可觀測、可量化的檢測指標(表3).

表3 滑輪實驗量表

7 結論及思考

大概念統(tǒng)攝下的大單元教學,在實施的過程中,以大任務為載體,以問題鏈驅動單元整體教學,關注知識體系建構及學生在學習過程中的能力素養(yǎng)生成.單元整體教學雖然也是一個個的課時安排,但是每一個課時都應該在大概念的統(tǒng)攝之下,并能回歸指向大概念,各課時之間的聯(lián)系緊密,更能提升學生的整體思維能力.在應用大概念解決大任務的過程中,學生不斷地主動思考和探究,積極思考知識的前后關聯(lián),自主建構起屬于自己的知識體系,在解決問題的過程中,觀察分析和表達等關鍵能力得到不斷的發(fā)展.

研究中發(fā)現(xiàn),在評價環(huán)節(jié),學生對自我的認知與學生的真實學情還有一定的偏差,如何改進和引導學生自評,是后續(xù)提升學生自評能力需要深入研究的問題.

大概念統(tǒng)攝下的初中物理單元整體教學實踐研究表明,這樣的教學模式有利于培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力.然而,要達到上述目的,教、學、評三者的有機結合是至關重要的.