陳小軍

［摘 要］文章以“連接體模型中的機(jī)械能守恒問題”為例，在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的引導(dǎo)下，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重組整合、分析設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生情況和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析，圍繞大概念的核心問題教學(xué)模式的四個(gè)環(huán)節(jié)“提出問題—解決問題—反思提升—運(yùn)用反饋”實(shí)施課堂教學(xué)，探索高三物理一輪復(fù)習(xí)課的教學(xué)策略，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

［關(guān)鍵詞］核心素養(yǎng)；大概念；核心問題；連接體模型；機(jī)械能守恒

［中圖分類號(hào)］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號(hào)］ ? ?1674-6058（2023）02-0060-04

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）指出，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念（包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等）、科學(xué)思維（包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等）、科學(xué)探究（包括問題、證據(jù)、解釋、交流等）、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等）四個(gè)方面?！靶抡n標(biāo)”要求通過高中物理課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，即形成物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維能力、培養(yǎng)科學(xué)探究能力、養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任［1］。

一、理論基礎(chǔ)

“新課標(biāo)”指出，要重視以學(xué)科大概念為核心。大概念也叫大觀念，可以是概念，如“能量”，可以是命題，如“物質(zhì)是可分的”，也可以是理論，如“相對(duì)論”，還可以是主題、觀點(diǎn)、問題、假設(shè)等。大概念超越具體事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)本身，是思維概括和抽象的產(chǎn)物，它將支離破碎的概念、規(guī)律、方法聯(lián)系整合為一個(gè)連貫整體，因而處于更高階、更中心的地位［2］。大概念是引領(lǐng)新時(shí)代課程改革，落實(shí)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。在宏觀層面，它可以改進(jìn)素質(zhì)教育教學(xué)生態(tài)；在中觀層面，它可以建設(shè)符合學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展需求的課程體系；在微觀層面，它可以優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，推動(dòng)教師深度理解教材，引導(dǎo)學(xué)生追求人、事、物存在的意義和靈活遷移，達(dá)成促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的育人目標(biāo)［3］。在課堂教學(xué)中，學(xué)科大概念能指導(dǎo)教師在深度理解教材的基礎(chǔ)上實(shí)施教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開展深度體驗(yàn)學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

筆者從業(yè)近二十年來，一直圍繞“核心問題”這個(gè)模式開展課堂教學(xué)。核心問題教學(xué)是指在一堂課中創(chuàng)設(shè)一個(gè)合適的核心問題，使整節(jié)課的教學(xué)都圍繞這個(gè)問題展開，核心問題教學(xué)模式包含四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：提出問題—解決問題—反思提升—運(yùn)用反饋［4］。這樣的課堂，學(xué)生在解決問題的活動(dòng)中體驗(yàn)知識(shí)的形成過程，在反思提升的過程中感悟物理學(xué)科思想和方法，能夠較為充分地發(fā)揮學(xué)生的主體作用，能做到既重過程又有結(jié)果。大概念核心問題教學(xué)是以真實(shí)生活情境和學(xué)習(xí)探索情境中核心問題的創(chuàng)造性解決為抓手，推動(dòng)學(xué)生開展以大概念為課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的真正落實(shí)。

下面，筆者就以“連接體模型中的機(jī)械能守恒問題”這節(jié)高三一輪復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計(jì)［5］為例進(jìn)行分析，具體以大概念（能量觀）為引導(dǎo)，以課堂核心問題的解決活動(dòng)為載體，以核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成為終極目標(biāo)，探索高三物理一輪復(fù)習(xí)課的教學(xué)策略。

二、教學(xué)分析

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

“連接體”模型是整個(gè)高中階段最重要的模型之一，它涉及的知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)，解答思路靈活多變，一直是高考物理考查的熱點(diǎn)，同時(shí)又是高考物理復(fù)習(xí)的難點(diǎn)。在必修一中已重點(diǎn)關(guān)注連接體中的力與運(yùn)動(dòng)情況，主要選用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。在必修二的曲線運(yùn)動(dòng)中又從運(yùn)動(dòng)的合成與分解這個(gè)角度來研究連接體的速度關(guān)聯(lián)問題。而本節(jié)課主要是從功和能的角度研究該模型。在分析連接體模型時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步感受能量守恒觀的應(yīng)用，提高學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，并促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

基于教學(xué)內(nèi)容的分析及在單元大概念和單元規(guī)劃綱要的引領(lǐng)下，本課時(shí)的大概念、思想方法及價(jià)值觀如表1所示。

（二）學(xué)生情況分析

從學(xué)習(xí)心態(tài)和動(dòng)機(jī)層面來看，學(xué)生在高一和高二已經(jīng)詳細(xì)全面地學(xué)習(xí)了功和能的知識(shí)，并且感受到了從能量角度認(rèn)識(shí)問題的趣味性，進(jìn)入高三后，學(xué)生迫不及待地想要更深層次地掌握功和能的規(guī)律。

在物理觀念和科學(xué)思維方面，經(jīng)過高中前兩年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已初步建立了物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀以及能量觀，但是看問題比較片面，往往只關(guān)注到事物的某一方面，而不能很好地從事物的各個(gè)角度分析問題；同時(shí)，經(jīng)過兩年多的學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維已經(jīng)更多地從形象走向抽象，具有一定的抽象概括、模型建構(gòu)、邏輯推理、論證演繹的能力，但在具體情境中，特別是將物理規(guī)律隱藏在生活生產(chǎn)、體育科技活動(dòng)中時(shí)，學(xué)生難以從具體情境中提煉出物理模型，因而不能進(jìn)一步進(jìn)行綜合分析；在選擇物理規(guī)律解決問題時(shí)，往往思維混亂，不能規(guī)范運(yùn)用物理規(guī)律解決問題。

基于以上分析，本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)是在學(xué)生從功和能的角度分析實(shí)際生活中的幾類連接體問題的過程中，幫助學(xué)生提升觀察分析、理論推導(dǎo)、和解決問題的能力。在這些活動(dòng)過程中不斷深化學(xué)生的能量觀，使學(xué)生學(xué)會(huì)用能量觀看待問題和解決問題，讓學(xué)生在解決問題的過程中鍛煉自己的科學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

（三）教學(xué)目標(biāo)分析

“新課標(biāo)”對(duì)本節(jié)課的教學(xué)要求是：理解機(jī)械能守恒定律；學(xué)會(huì)從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒的視角分析物理問題，形成初步的能量觀。基于以上要求，教師整合了本節(jié)課的三維目標(biāo)，并提出了相關(guān)的核心素養(yǎng)目標(biāo)，核心素養(yǎng)目標(biāo)的四個(gè)基本要素及其含義如表2所示。

強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)目標(biāo)與課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)科核心素養(yǎng)水平的對(duì)應(yīng)關(guān)系，目的是強(qiáng)調(diào)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)教學(xué)的結(jié)構(gòu)性指導(dǎo)作用，使其從整體上統(tǒng)籌對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育?；凇靶抡n標(biāo)”中課程內(nèi)容要求及學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求，為了有效提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，本節(jié)課確定的核心素養(yǎng)目標(biāo)如下：

（1） 參與利用力與運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)、功和能觀點(diǎn)分析連接體模型在運(yùn)動(dòng)過程中的位置關(guān)系、速度關(guān)系、能量關(guān)系的活動(dòng)；（經(jīng)歷境遇）

（2）能夠判斷系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒（達(dá)到物理觀念的水平4）以及連接體的關(guān)聯(lián)速度特征（達(dá)到科學(xué)思維的水平2），能夠歸納處理多物體機(jī)械能守恒問題的思路方法（達(dá)到科學(xué)思維水平4）；（行為標(biāo)準(zhǔn)）

（3）懂得機(jī)械能守恒是解決連接體模型問題的基本方法之一（達(dá)到科學(xué)思維的水平5），受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、能量分析是轉(zhuǎn)化連接體模型中的功能關(guān)系的關(guān)鍵，體驗(yàn)連接體模型中能量的守恒思想、轉(zhuǎn)化思想（達(dá)到物理觀念的水平5）。（心智標(biāo)準(zhǔn)）

基于以上分析，為了最大限度地促進(jìn)學(xué)生的深度體驗(yàn)，達(dá)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)，筆者圍繞大概念的核心問題教學(xué)模式的四個(gè)環(huán)節(jié)“提出問題—解決問題—反思提升—運(yùn)用反饋”設(shè)計(jì)本節(jié)課的具體教學(xué)方案。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)流程

本節(jié)課的教學(xué)流程如表3所示。

（二）作業(yè)設(shè)計(jì)

1.基礎(chǔ)性作業(yè)

作業(yè)：完成知識(shí)點(diǎn)梳理，填寫知識(shí)點(diǎn)清單。

要求：學(xué)生達(dá)到基本的學(xué)習(xí)要求，厘清、記牢本節(jié)知識(shí)點(diǎn)，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)。

2.綜合性作業(yè)

作業(yè)：①完成必要練習(xí)；②解答情境性較強(qiáng)的題目。

要求：達(dá)到高考要求，能在較為復(fù)雜的情境中，在綜合性較強(qiáng)的情況下，獨(dú)立建立模型，進(jìn)行分析判斷、推理、評(píng)價(jià)，并能進(jìn)一步達(dá)到一題多解或?qū)Χ喾N情境進(jìn)行綜合性歸納的效果。

3.實(shí)踐性作業(yè)

作業(yè)：（1）對(duì)不同情境下的連接體問題進(jìn)行研究。

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選用不同實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證由單個(gè)物體或連接體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

要求：設(shè)計(jì)綜合性、實(shí)踐性的個(gè)人或小組作業(yè)，提升學(xué)生處理實(shí)際問題的能力和建模能力。

本課的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程都凸顯了大概念的核心問題教學(xué)特征——“突出實(shí)踐活動(dòng)”。教師首先從機(jī)械能的守恒條件、表達(dá)式、連接體模型的特點(diǎn)復(fù)習(xí)引出課題，讓學(xué)生明確連接體模型的出題方向，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生明確本節(jié)課的核心任務(wù)。在解決問題環(huán)節(jié)，學(xué)生完成活動(dòng)一和活動(dòng)二：建模分析輕繩連接體、輕桿連接體的典型例題，學(xué)生有真實(shí)而完整的實(shí)踐活動(dòng)體驗(yàn)。學(xué)生通過分析問題、解決問題，深刻體驗(yàn)學(xué)科大概念——能量守恒，靈活運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解決實(shí)際問題，學(xué)生將復(fù)雜問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型，對(duì)綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理，進(jìn)而實(shí)實(shí)在在地發(fā)展學(xué)生的物理科學(xué)思維。基于解決問題環(huán)節(jié)中學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)和深刻體驗(yàn)，預(yù)設(shè)學(xué)生在“反思提升”環(huán)節(jié)有較好的表現(xiàn)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也能在實(shí)踐活動(dòng)中得到有效落實(shí)。

在高三一輪復(fù)習(xí)階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)科大概念進(jìn)行更深層次的理解，教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程要特別關(guān)注問題與情境、知識(shí)與知識(shí)、知識(shí)與方法的關(guān)聯(lián)，要引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)知識(shí)、思想方法遷移到新情境中解決新的實(shí)際問題。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師要根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)以及課后檢測作業(yè)中對(duì)能量守恒這個(gè)大概念的理解和應(yīng)用情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和計(jì)劃做出調(diào)整，以期最大限度地促進(jìn)各層次學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)提升，使高三一輪復(fù)習(xí)高效。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ］

［1］ ?中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ ?李松林.以大概念為核心的整合性教學(xué)［J］.課程·教材·教法，2020（10）：56-61.

［3］ ?祝錢.國內(nèi)“大概念”教學(xué)的歷程檢視和實(shí)踐展望：基于2000～2020年間61篇核心論文研究［J］.上海教育科研，2021（6）：18-23.

［4］ ?周文良，陳明英，米云林，等.挖掘核心問題 實(shí)現(xiàn)深度體驗(yàn)［J］.人民教育，2013（23）：44-47.

［5］ ?任虎虎.基于學(xué)科大概念高中物理單元設(shè)計(jì)與實(shí)施：以“機(jī)械能守恒定律”單元為例［J］.物理教師，2022，43（3）：13-15.

（責(zé)任編輯 易志毅）