摘 要：深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)基于大概念的單元學(xué)習(xí)，大概念是物理深度學(xué)習(xí)的邏輯起點(diǎn)、過程保障和價(jià)值追求.本文以“浮力”單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例，淺談指向初中物理深度學(xué)習(xí)的大概念教學(xué)的四個(gè)重要環(huán)節(jié)：明確教學(xué)目標(biāo)、整合探究過程、注重交流合作、設(shè)置變式任務(wù).

關(guān)鍵詞：大概念;核心概念;初中物理深度學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）24-0025-03

基金項(xiàng)目：廈門市湖里區(qū)重點(diǎn)規(guī)劃課題“指向深度學(xué)習(xí)的初中物理大概念教學(xué)研究”.

作者簡介：盧霞（1985-），女，江蘇大豐人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：初中物理課堂教學(xué)實(shí)踐.

1 大概念教學(xué)和初中物理深度學(xué)習(xí)的概念界定

1.1 大概念教學(xué)

21世紀(jì)以來，大概念教學(xué)已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題.2005年美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)將大概念界定為“能將眾多的科學(xué)知識(shí)聯(lián)為一個(gè)整體的科學(xué)學(xué)習(xí)的核心”.把大概念統(tǒng)領(lǐng)下的大量概念、規(guī)律、原理等具體教學(xué)內(nèi)容按照一定的邏輯線索組成由淺入深、由簡單到復(fù)雜、帶有層級的結(jié)構(gòu)化教學(xué)素材，稱之為大概念教學(xué).美國著名教育學(xué)家赫德認(rèn)為：“組成科學(xué)課程中的概念和原理應(yīng)該能夠展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科圖景，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分，它們被稱為核心概念.”新課標(biāo)中物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一——物理觀念就是基于物理學(xué)科核心概念的“學(xué)習(xí)”進(jìn)行的提煉和概括.大概念和核心概念在知識(shí)的屬性和特質(zhì)上并無本質(zhì)區(qū)別.國內(nèi)指向核心素養(yǎng)落實(shí)的大概念課程設(shè)計(jì)和大單元整體教學(xué)法等都成為權(quán)威專家研究的重點(diǎn).

1.2 初中物理深度學(xué)習(xí)

基于我國教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心負(fù)責(zé)的深度學(xué)習(xí)總項(xiàng)目組對深度學(xué)習(xí)的定義，初中物理深度學(xué)習(xí)界定為：“在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的物理學(xué)習(xí)主題，全身心參與以生活實(shí)際情境和物理實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)及情境互動(dòng)，從形成物理觀念的視角，運(yùn)用模型建構(gòu)與推理論證等科學(xué)思維方式，解決真實(shí)問題，體驗(yàn)成功，獲得物理學(xué)科核心知識(shí)，理解物理學(xué)習(xí)的過程，把握物理學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級的社會(huì)性情感、積極的態(tài)度、正確的價(jià)值觀，在物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面獲得全面發(fā)展，成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)秀學(xué)習(xí)者.”

2 大概念教學(xué)和初中物理深度學(xué)習(xí)之間的關(guān)系

在傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐中，常出現(xiàn)課堂直指具體知識(shí)點(diǎn)，缺乏核心概念的統(tǒng)領(lǐng)問題.學(xué)生見到的大多是零碎的知識(shí)點(diǎn)，導(dǎo)致“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”.不論是新課還是復(fù)習(xí)課，很多學(xué)生反映物理難學(xué)，雖然上課聽得懂，但解決具體問題時(shí)困難重重，被題海戰(zhàn)術(shù)搞得疲憊不堪.如何讓“核心素養(yǎng)”“深度學(xué)習(xí)”等理念在教與學(xué)的育人實(shí)踐中落地，大概念教學(xué)或可成為有力支撐點(diǎn)之一.美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》提出：強(qiáng)調(diào)科學(xué)與工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念、跨學(xué)科概念.深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)大概念、核心概念，強(qiáng)調(diào)促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成.2018年教育部頒布20個(gè)學(xué)科的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)，在《序》中明確指出“學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中更新了教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步精選了學(xué)科內(nèi)容，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”.

2.1 大概念教學(xué)是深度學(xué)習(xí)的邏輯起點(diǎn)

是否符合深度學(xué)習(xí)的主要依據(jù)之一在于能否實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和功能化，從而促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成.大概念教學(xué)正是在整合分散的概念和規(guī)律中，建立概念網(wǎng)絡(luò)，“少而精”的大概念能幫助學(xué)生提煉和升華所學(xué)的物理概念和規(guī)律，這與深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)一致.

2.2 大概念教學(xué)是深度學(xué)習(xí)的過程保障

初中物理深度學(xué)習(xí)的提出是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的真正轉(zhuǎn)變，解決教與學(xué)的表面化、師生對話淺顯、活動(dòng)目的和知識(shí)結(jié)論單一等實(shí)際問題.從對核心知識(shí)的淺顯理解到內(nèi)化核心知識(shí)承載的物理思維方法，從師生簡單對話到揭示物理思維過程的多輪次、多渠道交流，大概念能幫助學(xué)生將學(xué)科內(nèi)縱向、學(xué)科間橫向的核心內(nèi)容有機(jī)整合，為單元教學(xué)設(shè)計(jì)指明方向，保障深度學(xué)習(xí)切實(shí)發(fā)生.

2.3 大概念教學(xué)是深度學(xué)習(xí)的價(jià)值追求

大概念作為某個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的中心，是一種教師希望學(xué)生理解并能得以應(yīng)用的概念性知識(shí)，這些知識(shí)必須清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生，以便學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象.將物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等內(nèi)容整合在一個(gè)主題中，有助于加深學(xué)生對物理學(xué)科核心概念的理解，形成對物質(zhì)世界更加完整的認(rèn)識(shí).知識(shí)正在以指數(shù)級數(shù)量增長，教師必須幫助學(xué)生向更高層次的抽象度邁進(jìn)以聚焦和處理信息，這樣知識(shí)才能被學(xué)生完整地和有效地存取和利用.

3 指向初中物理深度學(xué)習(xí)的大概念教學(xué)的四要素

深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)基于大概念、核心概念的單元學(xué)習(xí)，這就要求教師梳理好物理學(xué)科核心素養(yǎng)與物理學(xué)科核心內(nèi)容之間的關(guān)系，依據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)和物理教材，選擇有利于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容和情境素材，制定教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行概念分析;整合探究過程，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變;注重交流合作，達(dá)成概念理解;設(shè)置變式任務(wù)，實(shí)現(xiàn)概念遷移.下面以初中物理“浮力”單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例，提出筆者的嘗試性想法.

3.1 制定教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行概念分析

教師通過對課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容的研究，梳理出能夠反映物理學(xué)科思想方法、培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心概念或大概念，基于大概念從整體到局部，“自上而下”生成單元學(xué)習(xí)主題和目標(biāo).這一章需要揭示和理解的大概念是物體運(yùn)動(dòng)與受力之間的關(guān)系，如圖1所示.是在學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步幫助學(xué)生形成正確的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀.深度學(xué)習(xí)視域下的單元教學(xué)要以學(xué)生的“迷思概念”為起點(diǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)，使學(xué)生經(jīng)歷錯(cuò)誤前概念和科學(xué)概念的沖突，由表及里、由外向內(nèi)，逐步抽象概括大概念.除了指向?qū)W生的物理觀念外，單元教學(xué)目標(biāo)其實(shí)還指向物理核心素養(yǎng)的其余三個(gè)方面——科學(xué)探究、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，體現(xiàn)物理學(xué)科的育人價(jià)值.教師圍繞大概念確定教學(xué)目標(biāo)，也有助于確立學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，讓學(xué)生知道要學(xué)什么.

3.2 整合探究活動(dòng)，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)生對核心概念的學(xué)習(xí)過程是螺旋上升式的，逐步建立起核心概念之間的相互聯(lián)系，建構(gòu)出系統(tǒng)、連貫的知識(shí)網(wǎng)絡(luò).

因此對于學(xué)生而言，概念和規(guī)律需要在真實(shí)情境中去總結(jié)，需要在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中激發(fā)認(rèn)知沖突，不斷整合，不斷抽象概括，不斷理解升華，從而實(shí)現(xiàn)從迷思狀態(tài)到科學(xué)認(rèn)知狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，而不是教師將結(jié)論直接告知.經(jīng)過調(diào)查研究，“浮力”一章是初中物理中錯(cuò)誤前概念較多的一章，如“沉底的物體不受浮力，漂浮的物體才受到浮力”“重的物體一定下沉，輕的物體一定上浮”“不改變質(zhì)量和體積的沉底的物體不可能浮起來”.在本章教學(xué)中，以單元為實(shí)施單位進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，對深度學(xué)習(xí)活動(dòng)及有價(jià)值的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，這些活動(dòng)需要學(xué)生綜合調(diào)用多種知識(shí)和方法，讓他們在問題的引領(lǐng)下，在創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境中借助思考、研討、分析、猜想預(yù)測、評價(jià)、建構(gòu)模型等過程，展示出他們對事物的認(rèn)識(shí)和理解，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變.例如圖2中“浮力產(chǎn)生的原因”的實(shí)驗(yàn)展示，可以引發(fā)學(xué)生思考，將類似的小實(shí)驗(yàn)作為單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的資源很有必要.根據(jù)認(rèn)知信息加工理論，問題解決者嘗試尋找答案的心理活動(dòng)如圖3所示.在解決物理問題的過程中，學(xué)生掌握物理思維的常規(guī)方法，提高問題解決能力，達(dá)到實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo).

3.3 注重交流合作，達(dá)成概念理解

學(xué)生圍繞探究活動(dòng)，收集證據(jù)并評價(jià)自己和同學(xué)的觀點(diǎn)，最后得出雙方可接受的結(jié)論，這是合作學(xué)習(xí)理念倡導(dǎo)的方式，也是理性思維發(fā)展的重要途徑.例如本單元的最終目的是要解決“物體什么時(shí)候會(huì)上浮，什么時(shí)候會(huì)下沉”這個(gè)核心問題，學(xué)生對“浮沉子”的三種狀態(tài)進(jìn)行討論交流，在交流過程中，教師為了了解學(xué)習(xí)效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)物理教學(xué)中的問題，基于對學(xué)習(xí)全過程的持續(xù)觀察、記錄、反思而做出評價(jià)，這是相對于傳統(tǒng)的終結(jié)性評價(jià)而言的持續(xù)性評價(jià)，可以幫助學(xué)生有效調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程，提高元認(rèn)知水平，使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的自信心和成就感.

3.4 設(shè)置變式任務(wù)，實(shí)現(xiàn)概念遷移

浮力單元的最后一個(gè)挑戰(zhàn)性任務(wù)——“自制密度計(jì)，測量液體密度”，這是對大概念的理解和遷移，真正實(shí)現(xiàn)做中學(xué)、玩中學(xué).根據(jù)郭玉英教授團(tuán)隊(duì)對物理學(xué)科能力的理論研究，遷移創(chuàng)新能力是指學(xué)生利用物理核心知識(shí)和科學(xué)方法解決陌生和不確定問題以及探尋新知識(shí)和新方法的能力.因此，新課改追求的最高層次是希望學(xué)生在基礎(chǔ)水平之上，形成有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)x器設(shè)備功能改進(jìn)，通過理論創(chuàng)新進(jìn)而有效解決問題.教師教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生討論物體的浮沉條件，分析密度計(jì)的工作原理：設(shè)密度計(jì)橫截面積為S，漂浮時(shí)浸入水中的深度為H，所受浮力F浮=ρ水SHg;當(dāng)它漂浮在另一種待測液體中時(shí)，所受浮力等于重力且不變.設(shè)此時(shí)浸入液體的深度為h，則ρ液=（H/h）ρ水;標(biāo)注刻度方法為h=（ρ水/ρ液）H.原理確定后，指導(dǎo)學(xué)生小組合作，選擇可行的器材進(jìn)行標(biāo)刻度，并對生活中常見的液體如鹽水、可樂、酒精、牛奶等進(jìn)行實(shí)際測量.在操作過程中，如果遇到一些困難疑惑教師可以組織學(xué)生討論，改進(jìn)器材.進(jìn)一步思考如何增大量程，如何提高精確度，為什么有的會(huì)傾斜、有的會(huì)沉底……這一教學(xué)活動(dòng)，教師要促進(jìn)學(xué)生圍繞本章的核心概念展開思考，使學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)與提高.

上述所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)基于大概念理念進(jìn)行，對學(xué)生核心素養(yǎng)的形成有很大幫助，同時(shí)對教師的專業(yè)發(fā)展也提出挑戰(zhàn)，探索大概念教學(xué)理念下的深度學(xué)習(xí)的課堂模式也會(huì)越來越呈現(xiàn)出其獨(dú)有的價(jià)值.

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（收稿日期：2021-08-25）