陸燕芳

（佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)黃岐初級中學(xué)，廣東 佛山 528200）

0 引言

新課標(biāo)要求初中階段的物理課程教學(xué)能夠體現(xiàn)物理學(xué)的本質(zhì)，在幫助學(xué)生實現(xiàn)知識及能力成長的同時，高度重視學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與發(fā)展。要實現(xiàn)這點就需要教師充分重視教學(xué)設(shè)計的作用及價值，除了繼續(xù)關(guān)注教學(xué)設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)的知識性目標(biāo)之外，還需要使教學(xué)設(shè)計能為學(xué)生帶來技能性目標(biāo)與體驗性目標(biāo)的收獲。因而初中物理教學(xué)設(shè)計應(yīng)以整個單元為立足點，力求教學(xué)設(shè)計的具體內(nèi)容能引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，這就要求教師具備高水準(zhǔn)的專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)，始終著眼于自身教育理念和教育方式的優(yōu)化更新，從而有效引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)歷過物理教學(xué)活動后實現(xiàn)學(xué)以致用，養(yǎng)成科學(xué)且客觀的思維能力，為自身后續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

1 關(guān)于深度學(xué)習(xí)及單元整體教學(xué)設(shè)計概念的探討

深度學(xué)習(xí)起源于20 世紀(jì)50 年代，被認(rèn)為是有別于淺層學(xué)習(xí)的另一種可達(dá)成的學(xué)習(xí)狀態(tài)，這種學(xué)習(xí)狀態(tài)在核心素養(yǎng)培養(yǎng)得到充分強調(diào)后獲得了高度重視，要求學(xué)生能夠在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的過程中形成基于高階思維發(fā)展的理解性學(xué)習(xí)[1]。而深度學(xué)習(xí)的理論并不僅限于某一教育流派或理念，其本質(zhì)是對歷史上曾出現(xiàn)過的優(yōu)秀教育理論成果及實踐經(jīng)驗的匯總與凝練，也因此具有高度關(guān)注學(xué)生個人學(xué)習(xí)與發(fā)展途徑的現(xiàn)實意義。

單元整體教學(xué)設(shè)計則是指立足于整個單元進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計工作。以當(dāng)下物理課程單元教學(xué)及復(fù)習(xí)的執(zhí)行情況來看，初中物理單元教學(xué)廣泛存在著知識堆積的形式，由教師為學(xué)生灌輸單元中的物理知識，隨后設(shè)置單元中各環(huán)節(jié)的具體問題要求學(xué)生進(jìn)行攻關(guān)，或是通過解決問題幫助學(xué)生加深對具體知識點及內(nèi)容的回憶[2]。從這一點上來看，單元整體教學(xué)設(shè)計具有非常大的開發(fā)潛力，需要廣大初中物理教師及教育工作者圍繞這方面內(nèi)容進(jìn)行深入探索與研究[3]。

2 指向深度學(xué)習(xí)的初中物理單元整體教學(xué)設(shè)計

2.1 單元教學(xué)任務(wù)概述

單元教學(xué)內(nèi)容分析：此次研究以初中物理“機械能守恒定律”這一單元的教學(xué)工作為例。

由于該單元的內(nèi)容囊括了功與功率、動能與動能定理、重力勢能與機械能守恒定律等內(nèi)容，針對機械運動狀況的分析也是以能量的角度進(jìn)行的。由此不難發(fā)現(xiàn)此單元教學(xué)設(shè)計需要圍繞“功”“能”兩個基本概念開展，而“功”則被作為能量轉(zhuǎn)化的量度，同時也是本單元教學(xué)工作的主線內(nèi)容。

作為力學(xué)的基礎(chǔ)性內(nèi)容及重要組成部分，機械能守恒定律的相關(guān)教學(xué)工作能使學(xué)生進(jìn)一步接觸到能量與守恒這兩個概念，并建立起能量觀念與守恒思想，在學(xué)生日后相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)分析中發(fā)揮了至關(guān)重要的基礎(chǔ)性作用[4]。此單元知識結(jié)構(gòu)如下圖1 所示。

圖1 “機械能守恒定律”單元知識結(jié)構(gòu)圖

學(xué)情分析：就學(xué)情而言，學(xué)生在進(jìn)行該單元內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)對功與功率的概念有了一定了解，且不同程度知曉動能與勢能的定性及相互轉(zhuǎn)化，針對能量轉(zhuǎn)化與守恒定律應(yīng)有著相對模糊的概念[5]。但與之相比學(xué)生掌握的概念及知識相對初級，尚不具備在現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)對應(yīng)只是內(nèi)容的能力及觀念，因而也就不具備以能量角度分析問題的能力和方法。

因此在單元整體教學(xué)時需要將理論與實踐、過程與狀態(tài)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生嘗試同步進(jìn)行受力分析與做功分析，這同時也是教學(xué)的重點工作。

教學(xué)重難點：而教學(xué)難點則在于同時進(jìn)行受力、做功兩方面內(nèi)容的分析，會使學(xué)生的知識及思維體系產(chǎn)生相當(dāng)明顯的跨度，也意味著學(xué)生將為此建立較長的思維鏈條，這對學(xué)生當(dāng)前的科學(xué)思維與探究能力提出了考驗，也是該單元教學(xué)的難點內(nèi)容。

核心教學(xué)內(nèi)容：最后，該單元教學(xué)將蹦極過程中能量轉(zhuǎn)化情況的研究作為核心內(nèi)容。

蹦極是一項新潮、具有刺激性、容易引起學(xué)生研究興趣的運動，其能量轉(zhuǎn)換的過程也具有一定的研究意義與價值，因此此次研究將蹦極的執(zhí)行者抽象處理，使之成為概念中的質(zhì)點，之后引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識對蹦極過程中不同階段的受力情況、做工情況及能量轉(zhuǎn)化情況進(jìn)行分析，最后鼓勵學(xué)生針對所學(xué)內(nèi)容及獲得的結(jié)論在課堂上進(jìn)行交流討論[6]。以此為基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)計可以通過學(xué)生感興趣的真實生活情景，來刺激學(xué)生學(xué)習(xí)機械能的興趣，并使學(xué)生掌握運用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題的一般方法。

2.2 單元整體教學(xué)設(shè)計

該單元教學(xué)的核心任務(wù)為研究分析模擬蹦極運動實現(xiàn)過程中不同階段的能量轉(zhuǎn)化情況，所有教學(xué)內(nèi)容圍繞其分解任務(wù)加以安排，具體安排方式如下：

分解任務(wù)1 為描述蹦極運動不同階段質(zhì)點的受力情況、各種力的做工情況及速率，此任務(wù)對應(yīng)功與功率的教學(xué)，計劃安排兩個課時；

分解任務(wù)2 為研究蹦極運動不同階段質(zhì)點動能變化情況，以及導(dǎo)致質(zhì)點動能發(fā)生變化的原因，此任務(wù)對應(yīng)動能與動能定理的教學(xué)，計劃安排一個課時；

分解任務(wù)3 為研究蹦極運動不同位置質(zhì)點承受的重力勢能，以及導(dǎo)致重力勢能變化的原因，此任務(wù)對應(yīng)重力勢能的教學(xué)，計劃安排一個課時；

分解任務(wù)4 為探究質(zhì)點蹦極過程中于何種狀態(tài)下處于機械能守恒、何種狀態(tài)下發(fā)生機械能變化，以及導(dǎo)致機械能產(chǎn)生變化的原因，此任務(wù)對應(yīng)機械能守恒定律及其應(yīng)用的教學(xué)，計劃安排一個課時；

分解任務(wù)5 為結(jié)合蹦極運動視頻內(nèi)容定性討論不同過程中的能量轉(zhuǎn)化情況，并由學(xué)生應(yīng)用實驗工具模擬蹦極運動，結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行定量描述并相互交流研究結(jié)果，此任務(wù)屬于實踐探究性內(nèi)容，不對應(yīng)具體的知識教學(xué)課程，計劃安排一個課時。

結(jié)合任務(wù)分解內(nèi)容設(shè)置教學(xué)過程，具體設(shè)置方式如下（受篇幅所限僅以分解任務(wù)1、2 為例闡述具體過程設(shè)置，其他分解任務(wù)對照該流程及實際教學(xué)要求進(jìn)行細(xì)節(jié)上的調(diào)整）：

分解任務(wù)1：首先進(jìn)行情景引入——為學(xué)生播放2～3 個蹦極運動視頻，要求視頻完整呈現(xiàn)蹦極運動的全過程，即從體驗者起跳到最終回歸地表。

視頻播放完成后教師向?qū)W生提問：蹦極過程中有哪些力做功？這些力做功的條件是什么？

學(xué)生1：重力和彈力。

學(xué)生2：彈力繩延長至極限之后彈力才開始做功。

學(xué)生3：重力做功結(jié)束后彈力開始做功。

教師繼續(xù)提問：如何計算重力做功的多少？

在學(xué)生進(jìn)行過思考及回答之后，教師引導(dǎo)學(xué)生共同進(jìn)行理論推導(dǎo)：如果力的方向與質(zhì)點位移方向并不一致，那么該如何計算某一力的做功？彈性做功與重力做功的區(qū)別是什么？如何判斷功的正負(fù)？

此時學(xué)生的疑惑已經(jīng)積累到一定限度，學(xué)生也會發(fā)現(xiàn)僅靠已有知識無法解答這些問題，則教師可抓住該時機開展功、功率相關(guān)知識的教學(xué)工作，幫助學(xué)生進(jìn)一步完善對功基本概念、計算方式、影響因素的了解，以使學(xué)生能夠擁有一定的理論知識來嘗試解答這些問題。

學(xué)生嘗試解答之后，由教師再次引入具體情境——建筑工地上工程材料的搬運有手推車和起重機兩種形式，為學(xué)生播放兩種建筑材料運輸形式的視頻。

完成視頻播放后向?qū)W生提問：手推車和起重機的做功方式有什么區(qū)別？有什么相同之處？

學(xué)生1：手推車做功方向上有平行的過程。

學(xué)生2：起重機的做功方向全過程都是垂直的。

待學(xué)生表述完畢后，教師基于學(xué)生表達(dá)的基礎(chǔ)再次進(jìn)行提問：在起重機做功的過程中，運行速度是否產(chǎn)生了變化？是什么原因?qū)е铝诉@種變化？如何計算起重機的瞬時功率？如何計算起重機的平均功率？

為學(xué)生構(gòu)筑以上問題之后，由教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)功率的相關(guān)內(nèi)容，包括概念、計算方法及影響因素等等。在學(xué)生建立初步了解后給出學(xué)生具體數(shù)值，要求學(xué)生結(jié)合這些數(shù)值嘗試運算。

學(xué)生獲得計算結(jié)果后由教師進(jìn)行評價，并在評價完成后總結(jié)學(xué)生計算中出現(xiàn)的紕漏和誤區(qū)，鼓勵學(xué)生小組內(nèi)討論各種誤區(qū)、紕漏出現(xiàn)的原因，進(jìn)一步深化學(xué)生對功率的了解和認(rèn)知。

之后進(jìn)行拓展延伸，由教師為學(xué)生構(gòu)筑以下情境：一臺機械的功率是由什么決定的？功率是否能夠達(dá)到無限大？如果機械的功率超過一定限度，會造成什么樣的情況？

在學(xué)生試圖構(gòu)思、推理并獲得結(jié)果之后，由教師加以辨析總結(jié)。

再之后引入拓展討論內(nèi)容：汽車在恒定功率下行駛時，會出現(xiàn)上坡速度小于平面行駛的速度，原因是什么？通過該拓展延伸幫助學(xué)生認(rèn)識到重力對功率的影響。

最后回歸分解任務(wù)1 并將之作為課后作業(yè)，由教師引導(dǎo)學(xué)生針對如下內(nèi)容嘗試進(jìn)行計算：蹦極運動中彈力繩未達(dá)到原有長度的情況下重力做功及功率，并描述蹦極運動過程中彈力做功的具體情況。

分解任務(wù)2：

開始時仍由教師進(jìn)行情景引入——為學(xué)生播放汽車行駛、江河流動及蹦極的視頻。

視頻播放完成后向?qū)W生提問：什么樣的物體具有動能？動能的大小和哪些因素有關(guān)？

學(xué)生1：運動的物體。

學(xué)生2：受某種力影響的物體。

學(xué)生3：與力的大小有關(guān)。

接著由教師引入下一個問題：物體的動能應(yīng)該怎樣計算？

由此引入動能與動能定理相關(guān)知識的教學(xué)，由教師幫助學(xué)生了解動能及其定理的概念，并詢問學(xué)生這些概念是怎樣體現(xiàn)在生活中的。在學(xué)生嘗試進(jìn)行描述之后，教師再與學(xué)生共同探討動能的利用方式，以及動能可能造成的危害及影響。

完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)及討論后，教師引導(dǎo)學(xué)生交流動能的變化會受到哪些力做功的影響，從而引入動能變化與做功的定量關(guān)系。

之后引入實例拓展分析：籃球運動員以跳投動作投入具有一定質(zhì)量的籃球，籃球在空中的飛行情況是什么樣的？最高點達(dá)到什么位置？在不考慮空氣阻力的情況下，籃球運動員對籃球做了多少功？

最后回歸分解任務(wù)2 并將之作為課后作業(yè)：要求學(xué)生定性描述蹦極運動過程中，質(zhì)點在不同狀況下的動能是如何變化的，以及影響質(zhì)點動能變化的主要原因。

教學(xué)反思：本次教學(xué)設(shè)計及應(yīng)用為學(xué)生呈現(xiàn)了具體的生活情境，在主要案例上則選擇了感官刺激較為強烈、更容易引起學(xué)生探索欲望的蹦極運動，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)了該運動的全過程，之后加入各種輔助性研究內(nèi)容深化了學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解，最終達(dá)到了較為理想的教學(xué)效果。

不足之處是針對案例的研究難以為學(xué)生創(chuàng)造親身實踐的機會，學(xué)生的研究學(xué)習(xí)大量集中在理論層面，因此在后續(xù)教學(xué)中應(yīng)深入考量教學(xué)設(shè)計案例的實踐性，幫助學(xué)生有效完成從知識到應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)學(xué)生個人綜合能力的全面提升。

3 實施單元整體教學(xué)設(shè)計評價

評價原則：要評價指向深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)設(shè)計，需要充分了解教學(xué)設(shè)計本身在部分具體指標(biāo)上是否達(dá)到了幫助學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的要求，而為了保障其評價的科學(xué)性及可靠性，通常需要整合過程性評價與結(jié)果性評價兩部分內(nèi)容。

具體評價執(zhí)行方式：在具體的評價內(nèi)容上則需要重點考量單元教學(xué)活動的執(zhí)行情況，以及學(xué)生單元作業(yè)/任務(wù)的完成情況。

在單元活動中需要教師詳細(xì)記錄學(xué)生的具體表現(xiàn)，以過程性評價的形式評估學(xué)生的積極性、思維邏輯及表現(xiàn)形式，使之能夠作用于學(xué)生單元學(xué)習(xí)活動優(yōu)化的參考性內(nèi)容；針對單元作業(yè)/任務(wù)的評價則應(yīng)重點考查學(xué)生任務(wù)完成情況、準(zhǔn)確度及完成任務(wù)的狀態(tài)，若學(xué)生在實踐過程或作業(yè)準(zhǔn)確度上表現(xiàn)優(yōu)秀，則需要為學(xué)生予以充分的肯定與鼓勵。

就“機械能守恒定律”這一單元的教學(xué)目標(biāo)來看，針對單元教學(xué)活動的評價在很大程度上可以以強調(diào)實踐性的分解任務(wù)5 為基準(zhǔn)，評估學(xué)生在實踐教學(xué)中的具體表現(xiàn)；而結(jié)果性評價則通過綜合考量學(xué)生物理概念、科學(xué)推理及抽象思維的表現(xiàn)形成單元測試，通過考察學(xué)生單元測試完成情況，對現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化及調(diào)整，進(jìn)而實現(xiàn)初中物理的深度學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生能夠達(dá)到的一種學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時也是整個教育系統(tǒng)追求的一種教育理念，其最終目標(biāo)意在推動學(xué)生的全面發(fā)展。此次研究以“機械能守恒定律”這一物理學(xué)科的單元知識為例，探討了指向深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)設(shè)計策略，從而為學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成探索出一條具有可行性的途徑，為后續(xù)學(xué)生全面發(fā)展奠定了可靠基礎(chǔ)。