邢海根 白璐

［基金項目］本文系2023年合肥市教育規(guī)劃課題“雙減背景下基于UbD模式初中物理教學行動研究”的階段性成果。

［通信作者］邢海根（1968— ），男，安徽人，中學正高級教師，特級教師，合肥市教育名師工作室領(lǐng)銜人，研究方向為初中物理教學。

［摘 要］“物質(zhì)”是2022年版義務教育物理課程標準的“課程內(nèi)容”中的五大主題之一，“物質(zhì)”主題下的二、三級主題之間存在一定的邏輯聯(lián)系，物態(tài)變化、分子結(jié)構(gòu)與溫度及能量之間又存在著內(nèi)在聯(lián)系，將“物質(zhì)”按二、三級主題展開，并滲透溫度或能量相關(guān)知識，進行整體結(jié)構(gòu)化教學，有利于學生形成“物質(zhì)”整體結(jié)構(gòu)化認識。UbD教學理論所構(gòu)造的是與傳統(tǒng)教學設(shè)計（目標—教學活動—評價）不同的“逆向”設(shè)計。文章結(jié)合教學實踐，探討基于UbD教學理論的“物質(zhì)”復習教學。

［關(guān)鍵詞］物質(zhì)；UbD教學理論；教學研究

［中圖分類號］ G633.7 ［文獻標識碼］? A ［文章編號］ 1674-6058（2023）32-0039-04

“理解為先教學設(shè)計模式”是世紀之交美國教育界涌現(xiàn)的一種教學理論與實踐模式，由美國課程專家格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰于1998年創(chuàng)立?！袄斫鉃橄冉虒W設(shè)計模式” 融合了兩種不同觀念：（1）大量學習和認知研究結(jié)果表明，理解是學習和評估所追求的目標之一，即“為理解而教，為理解而評”；（2）基于理解的課程設(shè)計才能幫助學生習得各個學科中的關(guān)鍵概念和要素，使學生獲得深入持久的理解，并參與真實的情境性評估，掌握學習遷移能力。這一教學設(shè)計模式提供了清晰的課程設(shè)計框架，依照“逆向設(shè)計”的三個階段，從教學目標出發(fā)，設(shè)置相應的評估方式，再安排相關(guān)教學規(guī)劃，這樣的前后順序確保了整個教學過程圍繞學科教學重點，既確保了單元設(shè)計的協(xié)調(diào)一致，又提高了教與學的有效性［1］。

結(jié)構(gòu)化教學要求教師具備結(jié)構(gòu)化意識、運用結(jié)構(gòu)化方法，這樣的教學能夠有效促進學生思維結(jié)構(gòu)層次不斷提升，能夠有效發(fā)展學生的思維能力。結(jié)構(gòu)化單元教學是在學生的認知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上幫助學生形成知識鏈，這樣有助于學生在整體上形成并完善知識結(jié)構(gòu)［2］。

2022年版義務教育物理課程標準中的“教學建議”指出：樹立教學的整體觀，培養(yǎng)學生的物質(zhì)觀念；注重教學的整體設(shè)計，避免枯燥、碎片化的概念堆砌，引領(lǐng)學生從認識物質(zhì)的基本形態(tài)和物理屬性開始，逐步深入了解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、基本特征和大致尺度等；從微觀世界到宇宙天體，引導學生初步理解物質(zhì)的內(nèi)涵，認識物質(zhì)世界的多樣性，逐步形成物質(zhì)觀念［3］。本文結(jié)合教學實踐，探討“物質(zhì)”的復習教學。

一、研讀課標，找準結(jié)構(gòu)與目標

一級主題“物質(zhì)”包含“物質(zhì)的形態(tài)和變化”“物質(zhì)的屬性”“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)世界的尺度”三個二級主題。其中“物質(zhì)的形態(tài)和變化”包含的三級主題有：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種物態(tài)的基本特征；不同物態(tài)的物質(zhì)及其應用；液體溫度計的工作原理；會用常見溫度計測量溫度；物態(tài)變化的實驗探究；物質(zhì)的熔點、凝固點和沸點；物態(tài)變化過程中的吸熱和放熱；自然界和生活中的物態(tài)變化、自然界中的水循環(huán)、我國和當?shù)氐乃Y源狀況；節(jié)約用水和保護環(huán)境?！拔镔|(zhì)的屬性”包含的三級主題有：一些物理屬性，如彈性、磁性、導電性和導熱性等；質(zhì)量的含義；測量固體和液體的質(zhì)量；理解密度、測量固體和液體的密度。“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)世界的尺度”包含的三級主題有：物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的；原子是由原子核和電子構(gòu)成的，原子的核式結(jié)構(gòu)模型；人類探索微觀世界的大致歷程，人類探索微觀世界的新進展，人類探索太陽系及宇宙的大致歷程；人類對宇宙的探索將不斷深入，關(guān)注人類探索宇宙的一些重大活動；我國在載人航天及其他航天科技方面的新成就，我國航天人熱愛祖國、為國爭光的堅定信念和勇于登攀、敢于超越的進取精神，物質(zhì)世界的大致尺度。

“物質(zhì)的屬性”主要是一些物理屬性，其中的彈性、磁性、導電性和導熱性等都是“了解”層面；質(zhì)量屬于“知道”與“會測”層面；密度則屬于“理解”與“會測”層面?！拔镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)世界的尺度”主要是知道物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的；知道原子是由原子核和電子構(gòu)成的。而“物質(zhì)世界的大致尺度”相關(guān)內(nèi)容只需要了解［4］。因為物質(zhì)三態(tài)和物質(zhì)世界的尺度屬于宏觀層面，而物質(zhì)結(jié)構(gòu)又屬于微觀層面，同時物態(tài)變化從宏觀上講是溫度變化引起的，與內(nèi)能有關(guān)，而從微觀上講是分子間距離的變化，又涉及物質(zhì)三態(tài)的微觀模型。為了使復習形成結(jié)構(gòu)化，按三個二級主題展開，最后從物質(zhì)狀態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與溫度或能量之間的邏輯關(guān)系，用一條暗線將物質(zhì)的宏觀屬性與物質(zhì)的微觀屬性聯(lián)系起來。

二、研讀教材，分析各級主題在教材中的位置

從課標上對應的三個二級主題來看，滬科版、北師大版、新滬科版、滬粵版、蘇教版、粵教版、蘇科版幾乎都是將這三個二級主題以獨立章節(jié)呈現(xiàn)，北京課改版將“質(zhì)量和密度”“宇宙和微觀世界”兩個二級主題分別以一個完整的章節(jié)呈現(xiàn)，將物態(tài)變化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀模型、內(nèi)能等放入“熱現(xiàn)象”這一章之中；浙教版則是將物質(zhì)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、密度、物態(tài)變化納入“物質(zhì)的特性”之中；浙教版將“分子動理論”納入“能的轉(zhuǎn)化與守恒”能量主題之中；新人教版將“分子熱運動”納入“內(nèi)能”之中；魯科五四版將物質(zhì)的分子構(gòu)成、分子熱運動納入“熱和能”之中；新教科版以“分子動理論與內(nèi)能”主題呈現(xiàn)；華東師大版中“物質(zhì)”二級主題除了宇宙的起源與演化是一個完整二級主題，其他二級主題則是分散的，把物態(tài)變化放在“水”主題之中，以“水的三態(tài)變化”呈現(xiàn)，把質(zhì)量與密度放在“浮力”之中，以“密度”呈現(xiàn)，把“分子動理論的基本觀點”放在“內(nèi)能”之中。我們在復習“物質(zhì)”主題時，必須把相關(guān)二級主題從教材中不同位置抽取出來，以三個二級主題進行組合，進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計。考慮到教學操作的方便性，將有關(guān)概念、原理、規(guī)律、結(jié)論的教學放在一個模塊中，將實驗復習教學放在另一個模塊中，本文由于篇幅有限，只對第一個模塊進行設(shè)計。從目標逆向思考，我們從物態(tài)變化與物質(zhì)的屬性開始設(shè)計，重點放在物態(tài)變化、質(zhì)量和密度環(huán)節(jié)，最后體現(xiàn)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、基本特征和大致尺度，當然在課程結(jié)束小結(jié)時，展開各主題之間的學科內(nèi)在聯(lián)系，拓展設(shè)計中的一些“暗線”。

三、“物質(zhì)”復習教學架構(gòu)設(shè)計

（一）物質(zhì)的基本形態(tài)與物質(zhì)的屬性

1.情境創(chuàng)設(shè)

情境：播放“天宮課堂”第二課太空“冰雪”實驗，演示失重狀態(tài)下過飽和乙酸鈉溶液形成液體球，液體球很快結(jié)晶，外觀像“冰球”實為“熱球”。提出問題：過飽和溶液形成“冰球”的過程中，物質(zhì)的屬性是否變化（包括質(zhì)量與密度是否變化）？溫度是否變化？形成“冰球”的過程中經(jīng)歷了什么物態(tài)變化？

設(shè)計意圖：讓學生觀察、思考，歸納物質(zhì)有三種形態(tài)，物質(zhì)形態(tài)是可以發(fā)生變化的，而且這些變化跟溫度有關(guān)系。不同的形態(tài)，物質(zhì)的質(zhì)量沒有變化，而硬度有變化，彈性也有變化。讓學生感知物質(zhì)的基本形態(tài)可以變化，物質(zhì)的屬性可能不發(fā)生變化，也可能發(fā)生變化，從而引入物態(tài)變化與物質(zhì)屬性的復習。

2.任務驅(qū)動

【活動1】請回憶或閱讀課本，說出物質(zhì)有哪些形態(tài)，物質(zhì)形態(tài)之間有哪些變化，物質(zhì)有哪些屬性。

評價：根據(jù)學生能否說出物質(zhì)一般有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種形態(tài)判斷學生對物質(zhì)的基本形態(tài)的認知程度。根據(jù)學生能否說出物質(zhì)的形態(tài)之間的六種變化，判斷學生是否在物質(zhì)形態(tài)變化之間形成可逆思維。根據(jù)學生能否說出物質(zhì)的物理屬性有硬度、彈性、延展性、導電性、導熱性、密度、比熱容、熱值等判斷學生對物質(zhì)屬性的了解程度。

【活動2】請說出做“探究物質(zhì)熔化和凝固現(xiàn)象”實驗時，實驗前為什么用細線將溫度計懸掛起來，實驗器材選擇與組裝上有哪些要求，實驗過程有哪些要求，實驗步驟又有哪些，怎樣繪制溫度與時間圖像，物質(zhì)熔化和凝固分別有什么共同特點，晶體與非晶體在熔化或凝固時有什么不同點。圖1是本實驗的組裝圖與繪制的溫度與時間圖像，你能獲取哪些信息？

評價：根據(jù)學生能否正確說出實驗前用細線將溫度計懸掛起來的作用，判斷學生對正確使用溫度計的理解程度；根據(jù)學生能否說出選擇的器材及理由，判斷學生設(shè)計實驗能力所達到的程度；根據(jù)學生能否組裝實驗器材與選用適量的固體或適量的水及水溫進行實驗，判斷學生的操作能力；根據(jù)學生能否正確說出實驗過程、實驗步驟、描繪圖像，判斷學生的探究能力達到什么程度；根據(jù)學生能否正確說出熔化吸熱、凝固放熱，晶體熔化或凝固時溫度不變，而非晶體熔化或凝固時溫度變化，判斷學生分析問題能力所達到的程度；根據(jù)學生能否從實驗組裝圖中提取相關(guān)信息，判斷學生對該實驗的理性認識程度；根據(jù)學生能否說出熔化和凝固圖像中吸熱過程及物質(zhì)形態(tài)情況以及各曲線段或線段對應的物理意義，判斷學生對熔化或凝固圖像的分析能力所達到的程度。

【活動3】圖2是探究水的沸騰特點的一些圖像，甲圖是實驗裝置圖，乙圖是加熱過程中觀察到氣泡上升時的現(xiàn)象，丙圖是A、B兩個實驗小組分別在同一坐標紙上畫出的溫度與時間圖像，請你從三幅圖中提取相關(guān)的信息。

評價：根據(jù)學生能否正確說出實驗器材的作用、實驗器材的組裝順序及相關(guān)的注意事項，判斷學生對探究水的沸騰實驗的感性認知與理性認知程度；根據(jù)學生能否準確說出水沸騰時氣泡上升時體積由小變大，能否理解是因為水沸騰時溫度不變，水蒸氣不再液化，而氣泡上升后受到水的壓強不斷減小而引起的，判斷學生對液化放熱的理解與一定質(zhì)量氣泡的體積與溫度和壓強有關(guān)的了解程度；根據(jù)學生對A、B兩個實驗小組的實驗，使用初溫相同的水，用相同的加熱裝置加熱，而達到沸點的時間不同，能否結(jié)合Q=cmΔt=Pt（P為吸熱功率，其中c、Δt、P都是定值）理解“水的質(zhì)量越大，加熱時間越長”，判斷學生對物質(zhì)比熱容與物質(zhì)吸熱（或熱值）知識的結(jié)構(gòu)化認識能力。

【活動4】請閱讀課本，回答下列問題：同種物質(zhì)組成的不同物體有什么不同？為什么質(zhì)量是物體的屬性？質(zhì)量有哪些單位？它們之間是如何進行換算的？

評價：根據(jù)學生能否說出同種物質(zhì)組成的物體，有可能質(zhì)量與體積不同甚至是形狀不同等來判斷學生對同種物質(zhì)組成的不同物體的認識情況；根據(jù)學生能否說出質(zhì)量的國際單位是千克，常用單位有噸、克、毫克等，以及能否準確說出各單位之間的換算關(guān)系，判斷學生對質(zhì)量單位及質(zhì)量單位之間的換算關(guān)系的把握程度。

3.情境創(chuàng)設(shè)

情境1：播放事先錄制好的“使用托盤天平過程中常見的錯誤操作及使用量筒測體積的不正確操作”視頻。

情境2：播放“電子天平的使用方法”視頻。示范用電子天平（如圖3）測量水和其他液體的質(zhì)量的過程：取一個空容器放在電子天平的托盤上，顯示5.00，按下“去皮”鍵，電子天平顯示“0.00”，在容器內(nèi)注滿清水，電子天平顯示10.00，此時容器內(nèi)水的質(zhì)量即為10.00 g；將容器內(nèi)的清水倒掉，用餐巾紙將容器內(nèi)的殘留水擦干凈，在容器內(nèi)注滿牛奶，并放在電子天平的托盤上，電子天平顯示11.10，則容器內(nèi)牛奶的質(zhì)量為11.10 g。

設(shè)計意圖：“情境1”使用“示錯法”讓學生發(fā)現(xiàn)問題，讓學生在識別錯誤的過程中獲取正確的操作方法，提高學生學習的自信心，激發(fā)學生的學習興趣?！扒榫?”踐行2022年版義務教育物理課程標準的“教學建議”：用電子天平測量一些家用物品的質(zhì)量，感受電子天平在操作上的優(yōu)點，體會科技進步給人類生活帶來的影響［5］。

4.任務驅(qū)動

【活動1】邊播放視頻邊問學生哪個地方出現(xiàn)了錯誤。學生回答時，教師可回放或停止在錯誤之處，請學生說出錯誤操作的原因。同時提出問題：物體的質(zhì)量與體積之間的關(guān)系用什么物理量描述？它的單位有哪些？如何換算？如何測量物體的密度？

評價：根據(jù)學生能否說出托盤天平及量筒使用過程中的錯誤，判斷學生的糾錯能力，同時判斷學生能否正確使用托盤天平測質(zhì)量，能否正確使用量筒測固體或液體的體積。根據(jù)學生能否說出用密度描述物體質(zhì)量與體積之間的關(guān)系及密度的物理意義，密度的國際單位是kg/m3，密度的常用單位是g/cm3及它們之間的進率為103，判斷學生是否理解密度及是否知道密度單位間的換算關(guān)系。根據(jù)學生能否說出怎樣使用托盤天平與量筒測量固體或液體的密度，判斷學生的實驗操作能力。

【活動2】通過查找資料，電子天平多了個“去皮”功能，不“去皮”也能測液體的質(zhì)量，說說按下“去皮”鍵的好處是什么。若清水的密度是1.00 g/cm3，根據(jù)體積與質(zhì)量的關(guān)系，請算出牛奶的密度為多少g/cm3，合多少kg/m3。

評價：根據(jù)學生能否使用電子天平測物體質(zhì)量，能否操作電子天平直接讀出容器內(nèi)水或牛奶的質(zhì)量，能否利用水的密度公式計算水的體積來替代牛奶的體積，計算牛奶的密度，進而判斷學生對密度的理解與應用所達到的程度。根據(jù)學生能否正確換算密度單位，判斷學生是否能換算密度單位。

（二）物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、基本特征和大致尺度

1.情境創(chuàng)設(shè)

情境1：播放原子的微觀結(jié)構(gòu)動畫視頻（如圖4），展示固、液、氣三態(tài)的分子間隙特征模型圖（如圖5）。

情境2：播放人類探索宇宙的大致歷程視頻，（如圖6），并播放太陽系與銀河系動畫視頻。

情境3：播放我國空間站視頻，介紹我國在載人航天及其他航天科技方面的新成就。

情境4：播放物質(zhì)世界的大致尺度——銀河系、太陽系、地球、人、原子、原子核、夸克等的大致尺度，同時講解天體及身邊的物體都是由物質(zhì)組成的。

設(shè)計意圖：情境1是讓學生對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)形成感性認識，同時加強學生對固、液、氣三態(tài)分子間隙的比較認識。情境2是讓學生回顧新課或增加課本上沒有的人類探索太陽系及宇宙的大致歷程的教學內(nèi)容，并建立“太陽系模型”。情境3是讓學生回顧新課或增加課本上沒有的我國在載人航天及其他航天科技方面的新成就的教學內(nèi)容，體會我國航天人熱愛祖國、為國爭光的堅定信念和勇于登攀、敢于超越的進取精神。情境4是讓學生對物質(zhì)世界的大致尺度進行比較，思考物質(zhì)世界的組成，形成物質(zhì)觀念。

2.任務驅(qū)動

【活動1】請畫圖表示原子的核式結(jié)構(gòu)模型。將分子動理論的內(nèi)容用圓圈與箭頭加文字進行描繪。觀察圖7中物態(tài)變化名稱及吸放熱情況，試從分子力與分子距離的角度分析物態(tài)變化過程中分子力是否做功。從做功改變物體內(nèi)能的角度或從圖中溫度變化的角度分析為什么分子間距離變大的物態(tài)變化要吸熱，分子間距離減小的物態(tài)變化要放熱。

【活動2】閱讀課本或查找相關(guān)資料，了解人類探索太陽系及宇宙的大致歷程，人類對宇宙的探索是怎樣發(fā)展與深入的，人類探索宇宙有哪些重大活動。

【活動3】閱讀課本或查找相關(guān)資料，了解我國在載人航天及其他航天科技方面的新成就，我國哪些科學家或航天員為我國航天事業(yè)做出了偉大貢獻。

評價：根據(jù)學生能否畫出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，并標注原子核帶正電、核外電子帶負電、中子不帶電判斷學生對原子結(jié)構(gòu)的認知程度。根據(jù)學生能否正確描繪分子動理論，判斷學生是否知道“物質(zhì)是由大量分子組成的，分子間是有間隙的，分子在做永不停息的無規(guī)則運動，分子間存在相互作用力”。根據(jù)學生能否從固、液、氣分子間距離的變化并結(jié)合分子力，說明分子力做功或克服分子力做功，導致物體的內(nèi)能（溫度）變化，從而分析物質(zhì)的微觀變化導致物質(zhì)的宏觀變化，判斷學生的推導能力。根據(jù)學生能否將分子做功、內(nèi)能變化、溫度變化、吸放熱等知識進行結(jié)構(gòu)化，判斷學生能否找出所學知識之間的內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)學生能否說出人類探索太陽系及宇宙的大致歷程以及人類對宇宙認識的過程，人類探索月球及火星的方式，在我國航天活動中作出杰出貢獻的科學家及航天員的姓名等，判斷學生對人類及我國探索宇宙活動的了解程度。

四、結(jié)束語

結(jié)構(gòu)化教學是指具備結(jié)構(gòu)化意識、運用結(jié)構(gòu)化方法，促進學生思維結(jié)構(gòu)層次不斷提升的一類注重思維能力發(fā)展的教學模式。結(jié)構(gòu)化單元教學是在學生的認知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上讓學生形成知識鏈，從整體上學習知識［6］。進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計是新課標的要求，平時就要有結(jié)構(gòu)化意識，特別是復習課，必須根據(jù)課標確定一級主題，按一級主題展開二級、三級主題，構(gòu)建知識框架，形成知識網(wǎng)絡(luò)；同時要分析各個三級主題，是否與學科內(nèi)其他知識之間存在內(nèi)部聯(lián)系，從而找到不同一級主題下的三級主題之間的某種聯(lián)系，構(gòu)建“暗結(jié)構(gòu)”，設(shè)計不同三級主題之間邏輯關(guān)系思考活動?！拔镔|(zhì)”主題的復習教學，就是按新課標上的三個二級主題展開，吸收不同教材、不同章節(jié)的素材，將物質(zhì)的宏觀與物質(zhì)的微觀相結(jié)合，將物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化與物態(tài)變化相結(jié)合，將做功改變內(nèi)能與溫度變化相結(jié)合，將物質(zhì)觀與能量觀聯(lián)系起來，在構(gòu)建物質(zhì)觀的同時滲透能量觀，并增加相關(guān)情境，發(fā)揮物理學科的育人功能。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 吳新靜，盛群力.理解為先促進設(shè)計模式：一種理解性教學設(shè)計的框架［J］.當代教師教育，2017（2）：40-47.

［2］［6］? 陳萍萍.單元整合視角下小學數(shù)學結(jié)構(gòu)化教學策略探討［J］.教學管理與教育研究，2022（15）：69-71.

［3］［4］［5］? 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

（責任編輯 易志毅）