大概念引領(lǐng)下的逆向教學(xué)設(shè)計

摘"要：本文遵循逆向設(shè)計理論，以蘇科版物理八年級上冊第五章“物體的運動”單元為例，開展了復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計。該設(shè)計著眼于課程單元的大概念和核心任務(wù)，提取出了單元的核心任務(wù)，尋找并確立了評估證據(jù)，設(shè)計了評估任務(wù)，創(chuàng)設(shè)了教學(xué)情境，借助信息化教學(xué)手段，以實驗為主線、以問題為導(dǎo)向，實施了高效的教學(xué)活動。

關(guān)鍵詞：逆向設(shè)計；核心素養(yǎng)；大概念；單元復(fù)習(xí)

1"引言

逆向設(shè)計強(qiáng)調(diào)“以終為始”，即從預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)，逆向思考整個教學(xué)設(shè)計過程。在設(shè)計之初，首先聚焦于預(yù)期的學(xué)習(xí)成果，隨后明確哪些證據(jù)能夠有效證明學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，以此為依據(jù)來構(gòu)思并實施恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)行為。［1］逆向設(shè)計，評價先行，唯有如此，課堂才能成為一次目標(biāo)明確、意義非凡的旅程，師生共同經(jīng)歷的每一步才能充滿意義和挑戰(zhàn)。

復(fù)習(xí)課講究的是溫故而知新。學(xué)生經(jīng)過新課的學(xué)習(xí)后，通常形成的是離散的點狀知識結(jié)構(gòu)。復(fù)習(xí)課的核心目標(biāo)在于如何高瞻遠(yuǎn)矚地引導(dǎo)學(xué)生，將他們的點狀知識結(jié)構(gòu)發(fā)展成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從零散結(jié)構(gòu)優(yōu)化到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)實現(xiàn)緊密聯(lián)系、層次分明的系統(tǒng)化和整體化。本文以蘇科版物理八年級上冊第五章“物體的運動”單元為例，開展了復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計與實施。

2"闡明預(yù)期結(jié)果，明確核心任務(wù)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對本單元的相關(guān)要求如表1所示。［2］從《課程標(biāo)準(zhǔn)》來看，“物體的運動”單元知識主要集中在“運動和相互作用”這個一級主題中。通過本單元的學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生初步從物理學(xué)視角建立起對運動的認(rèn)知，并培養(yǎng)他們模型建構(gòu)、辯證分析等思維能力。

2.1多種多樣的運動形式

2.1.1知道機(jī)械運動，舉例說明機(jī)械運動的相對性

2.1.3舉例說明自然界存在多種多樣的運動形式。知道物質(zhì)在不停地運動

2.2機(jī)械運動和力

2.2.1會選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量長度和時間，會根據(jù)生活經(jīng)驗估測長度和時間

2.2.2能用速度描述物體運動的快慢，并能進(jìn)行簡單計算。會測量物體運動的速度

在單元復(fù)習(xí)過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生抓住最精華、最有價值的核心內(nèi)容，以大概念為統(tǒng)領(lǐng)，將細(xì)碎的知識系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。通過對單元目標(biāo)的細(xì)致梳理，本文提取出了本單元的概念，如圖1所示。

基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》、教材內(nèi)容、學(xué)情分析，本節(jié)復(fù)習(xí)課旨在達(dá)成以下核心教學(xué)任務(wù)。

任務(wù)1：會選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量長度和時間，會估測物體運動的速度。能用速度描述物體運動的快慢，并能進(jìn)行簡單計算。

任務(wù)2：知道機(jī)械運動，舉例說明機(jī)械運動的相對性。

任務(wù)3：能用多種方法對物體運動進(jìn)行分類，能根據(jù)圖像判斷物體的運動形式。

3"尋找評價證據(jù)，設(shè)計評估任務(wù)

表現(xiàn)性評價是逆向設(shè)計的一種重要的評價方式，它要求學(xué)生在真實或擬真的情境中展現(xiàn)其知識

和能力，以學(xué)生是否能運用所學(xué)知識完成復(fù)雜任務(wù)來作為衡量他們是否達(dá)到持久性理解和靈活運用能力的水平的、恰當(dāng)?shù)脑u價依據(jù)。在單元大概念的指導(dǎo)下，筆者針對核心任務(wù)，精心設(shè)計了如表2所示的表現(xiàn)性評價。

4"創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，規(guī)劃教學(xué)活動

設(shè)計教學(xué)活動要基于真實情境。教師應(yīng)精心建構(gòu)一個能夠貫穿整節(jié)課程內(nèi)容的主線情境，巧妙地設(shè)置問題和任務(wù)。通過這樣的方式，教師可以為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)的支架，在連續(xù)地提出啟發(fā)性問題的過程中，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實現(xiàn)。本文以“航天探索”作為核心情境，從火箭的發(fā)射，到航天器的對接，再到艙內(nèi)物體的運動，通過時空的巧妙轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了知識點的流暢銜接，系統(tǒng)地建構(gòu)了本章的知識框架。

4.1"創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)會測算物體的速度

吳加澍先生說過：“好的物理老師，其高明之處在于能為學(xué)生適時地創(chuàng)設(shè)問題情境，搭建認(rèn)知舞臺，從而不斷培養(yǎng)和提高學(xué)生探求新知識的能力?！保?］在復(fù)習(xí)課上，用新的實驗來創(chuàng)設(shè)新的情境，設(shè)疑解惑，串聯(lián)舊知，此舉不僅能夠激發(fā)學(xué)生的參與熱情，開發(fā)學(xué)生的潛能，還能幫助他們自主建構(gòu)屬于自己的知識網(wǎng)絡(luò)。

活動1：估測速度。

學(xué)生分組實驗：吹大氣球，扎緊氣球口。用膠帶把吸管固定到氣球上。細(xì)繩穿過吸管，拉直細(xì)繩。松開氣球口后，氣球向前運動。“噴氣火箭”實驗示意圖如圖2所示。

分組實驗：測量“噴氣火箭”全程的平均速度。教師提供米尺、秒表等實驗所需器材，隨后讓學(xué)生經(jīng)過討論，共同制定實驗方案，并設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄表格，思考可能影響實驗結(jié)果準(zhǔn)確性的各種誤差的來源。

活動2：估算速度。

例題"“神舟十號”運載火箭長約58m。分別從視頻中截取火箭發(fā)射時和發(fā)射后第10s的位置圖像，如圖所示，則火箭發(fā)射后10s內(nèi)的平均速度最接近于（""）。

A. 5m/s

B. 9m/s

C. 15m/s

D. 20m/s

學(xué)生估測長度，代入公式求解平均速度。

教師總結(jié)：火箭的發(fā)射速度為7.9km/s，即第一宇宙速度。它確保了物體能在地面附近穩(wěn)定地繞地球做勻速圓周運動。例如，我國的神舟飛船和天宮空間站等航天器，就是以此速度發(fā)射升空的，進(jìn)而實現(xiàn)繞地運行。如果發(fā)射速度達(dá)到或超過11.2km/s，即第二宇宙速度，則物體將掙脫地球引力，不再繞地球運行，而是進(jìn)入繞太陽運動的軌道，或者飛向太陽系內(nèi)的其他行星。例如，我國的“天問一號”探測器和“祝融號”火星車，就是以這么高的速度發(fā)射的，它們成功脫離了地球引力，并最終抵達(dá)火星。如果發(fā)射速度超過16.7km/s，則物體將掙脫太陽引力，飛出太陽系。

設(shè)計意圖：新知識和新理解的建構(gòu)是在具體情境下的問題被解決的過程中實現(xiàn)的。在運用物理模型分析問題的過程中，學(xué)生不僅能夠?qū)⒎治雠c綜合、比較與分類等科學(xué)思維方法內(nèi)化為自己的能力，還能深刻理解學(xué)科的本質(zhì)和思想方法，進(jìn)而實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。在活動1中，學(xué)生可以學(xué)會如何測量長度和時間，進(jìn)而計算速度?；顒?則實現(xiàn)了從理論模型到實際應(yīng)用的過渡，通過具體的題目引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會估算速度的大小，目的是讓學(xué)生能夠使用速度來描述物體運動的快慢，并能進(jìn)行簡單計算。在此環(huán)節(jié)中，由“噴氣火箭”模型過渡到實際的航天領(lǐng)域，同時簡要引入三個宇宙速度的概念，將物理學(xué)科與工程實踐和社會發(fā)展聯(lián)系在一起，體現(xiàn)了物理教學(xué)的跨學(xué)科特點和實踐應(yīng)用價值。

4.2"思維進(jìn)階，知道運動的相對性

物理教育家朱正元先生說過：“千言萬語說不清，一看實驗便分明?！蔽锢硎茄芯孔匀滑F(xiàn)象的學(xué)科，不僅僅是推演。新穎的實驗不僅是激發(fā)學(xué)生興趣的源泉，同時也能顯著提高復(fù)習(xí)的效率。

活動1：播放“夢天”實驗艙與“天和”核心艙對接的視頻。

教師：我國在太空的家——“天宮”空間站。2021年4月，“天和”核心艙發(fā)射；2022年5月，“天舟四號”貨運飛船對接核心艙；2022年7月，“問天”實驗艙對接核心艙；2022年11月，“夢天”實驗艙對接核心艙。

活動2：模擬對接過程。

用泡沫制作“夢天”實驗艙與“天和”核心艙的模型，并利用氣球火箭帶動“夢天”實驗艙，通過磁吸方式對接核心艙。核心艙固定在氦氣球下面，對接成功后，釋放氦氣球。

教師：在對接過程中，“夢天”實驗艙是運動的還是靜止的？

學(xué)生：以地面為參照物，它相對于地面的位置發(fā)生了變化，所以“夢天”實驗艙是運動的。

教師：對接完成后，“夢天”實驗艙是運動的還是靜止的？

學(xué)生：以地面為參照物，它仍然是運動的。但以核心艙為參照物，“夢天”實驗艙則是靜止的。

教師：選擇不同的參照物，物體的運動和靜止?fàn)顟B(tài)是不一樣的，這就是運動的相對性。同學(xué)們還能舉出生活中運動相對性的例子嗎？

設(shè)計意圖：“夢天”實驗艙和“天舟四號”貨運飛船的發(fā)射，是基于真實情境的教學(xué)設(shè)計，這些情境來源于學(xué)生的真實生活。正所謂“百聞不如一見，百見不如一做”，學(xué)生通過觀看視頻及現(xiàn)場模擬，不僅能學(xué)會分析運動和靜止的相對性，還能實現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)：知道機(jī)械運動，并舉例說明機(jī)械運動的相對性；進(jìn)行愛國主義教育，展現(xiàn)物理學(xué)科的育人價值。

4.3"能力提升，判斷直線運動的性質(zhì)

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者深入理解知識，并在主動建構(gòu)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行反思式學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)更注重學(xué)生的過程性思考與理解性建構(gòu)，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)行為的投入程度、學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)程度、學(xué)習(xí)思維的發(fā)展程度以及學(xué)習(xí)應(yīng)用的遷移程度。創(chuàng)新型實驗的設(shè)計，正是為了有效地促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

教師：對接成功后，我們來到了空間站內(nèi)部，太空中的物體會怎樣運動呢？

活動1：播放“多米諾骨牌”小火車的運動視頻，如圖3所示。

教師：請同學(xué)們觀察自己的“多米諾骨牌”小火車的運動軌跡，分析小火車做的是什么運動。

學(xué)生：我的多米諾骨牌排成了一條直線，我的小火車做直線運動。

學(xué)生：我的多米諾骨牌排成了一個圓圈，所以小火車做的是曲線運動。

教師：那小火車的運動快慢如何變化？

學(xué)生：相鄰的兩個多米諾骨牌間的距離是相等的，根據(jù)相同時間比路程可知，火車的速度大小是不變的。

教師：我們還學(xué)習(xí)了哪些比較物體運動快慢的方法？

設(shè)計意圖：“多米諾骨牌”小火車的引入，一方面是為了模擬出勻速直線運動和勻速圓周運動，激發(fā)學(xué)生的興趣，另一方面是讓學(xué)生通過直觀且形象的感知來判斷小火車的運動快慢，從而學(xué)會知識的應(yīng)用和遷移。

活動2：利用安卓手機(jī)中的動態(tài)鏡頭APP捕捉的羽毛球豎直下落的照片如圖4所示，分析羽毛球的運動特點。

學(xué)生：相等的時間內(nèi)，羽毛球的運動路程越來越大，做的是變速直線運動。

教師：你們是用什么方法比較羽毛球運動的快慢的？

學(xué)生：相同時間比路程。

活動3：在數(shù)字化實驗“小車導(dǎo)軌”中，小車在導(dǎo)軌上向前運動，碰到緩沖器后反向運動，周而復(fù)始。用傳感器采集的小車在導(dǎo)軌上運動的速度—時間圖像如圖5所示，分析小車運動快慢的變化情況。

設(shè)計意圖：學(xué)生采用“相同時間比路程”的方法來比較羽毛球運動的快慢，將物理方法遷移到新的情境下，能夠活化他們對知識的理解。在“小車導(dǎo)軌”

實驗中，把物體運動過程中的時空信息以圖像的形式展示出來，把動態(tài)過程以靜態(tài)形式記錄下來，這對學(xué)生的思維能力要求較高，有利于增強(qiáng)學(xué)生對物理模型和物理原理的感性認(rèn)識，并強(qiáng)化科學(xué)思維能力。本環(huán)節(jié)的意義在于通過多維視角的深度建構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生形成物理觀念。具體而言，一方面是讓學(xué)生學(xué)習(xí)借助圖像來探索物理規(guī)律的方法，另一方面則通過對比不同情境，建立多樣化的運動模型，從而深化學(xué)生對“運動”這一核心概念的理解。

基于逆向理論的教學(xué)設(shè)計，要敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)的常規(guī)預(yù)設(shè)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)重新整合教學(xué)資源，設(shè)計教學(xué)活動。教師在明確的目標(biāo)導(dǎo)向下，創(chuàng)設(shè)好問題情境，設(shè)計好學(xué)生活動，引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)，并對學(xué)生的行為給予及時反饋，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行過程性的評價。

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