大概念在中學(xué)物理教學(xué)的實施路徑

導(dǎo)語：大概念在中學(xué)物理教學(xué)的實施路徑一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:基于大概念的中學(xué)物理教學(xué)是實現(xiàn)有效教學(xué)、落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑．篩選物理學(xué)科大概念可以從學(xué)生前概念分析、確定學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”、注重學(xué)生知識的遷移能力及熟悉物理課程標(biāo)準(zhǔn)四個要素展開;具體可通過“以大概念為主題的單元教學(xué)設(shè)計”來實現(xiàn)物理學(xué)科大概念的教學(xué);最后根據(jù)“增值評價”的方式來評價以大概念為主題的教學(xué)實施效果．

關(guān)鍵詞:物理學(xué)科;大概念;概念篩選;單元主題教學(xué);增值評價

物理學(xué)科大概念可以提升教師和學(xué)生對學(xué)科本質(zhì)的把握，有助于教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，有利于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實．那么，如何實現(xiàn)物理學(xué)科大概念在物理教學(xué)中的實踐?本文將通過“概念篩選—單元主題教學(xué)—增值評價”三個步驟來實現(xiàn)物理學(xué)科大概念在教學(xué)中的實踐．

1概念篩選

誠然，對大概念篩選的研究很多，因物理隸屬于科學(xué)，這里主要以哈倫在《科學(xué)教育的原則和大概念》中提煉科學(xué)大概念的方法為主．首先考慮的是兒童的前概念，并認(rèn)為“必須要以兒童的概念作為起點，以進展到更為科學(xué)的概念，并與兒童的經(jīng)驗擴展相適應(yīng)［1］．”所以在篩選大概念時，首要考慮的是如何改變學(xué)生的前概念，逐漸擴展到能解釋更廣范圍的大概念．比如高中物理必修一中的“速度”概念，學(xué)生的前概念中只有“速度是路程與時間的比值”這一定義，沒有“單位時間內(nèi)物體發(fā)生的位移與所用時間的比值”這一定義．當(dāng)講完“速度”概念，很多學(xué)生會在前概念中停留很長時間才會轉(zhuǎn)變，所以這時候要考慮如何讓學(xué)生從初中對“速度”的前概念中跳出來，圍繞“速度”這一大概念群設(shè)計教學(xué)，進而更好地學(xué)習(xí)“平均速度”“瞬時速度”“平均速率”“瞬時速率”等概念．另外，物理學(xué)科大概念不是無限大，而是在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)．學(xué)生建構(gòu)大概念的過程，是一個循序漸進的過程，不斷發(fā)現(xiàn)“最近發(fā)展區(qū)”，學(xué)生從一個“最近發(fā)展區(qū)”到另一個新的“最近發(fā)展區(qū)”，大概念就是這樣不斷生成［2］．比如人教版高中物理“運動和相互作用”，共分四個章節(jié)．第一章“運動的描述”，主要介紹運動學(xué)中“質(zhì)點”“位移”“速度”“加速度”等基本概念和最基礎(chǔ)的實驗“用打點計時器測速度”．這里最重要，也最難的概念便是“加速度”，學(xué)生的認(rèn)知系統(tǒng)里從來沒有出現(xiàn)過這個概念，運動狀態(tài)也變得復(fù)雜起來，不再是初中所講的直線運動或勻速直線運動，因而要研究學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，以“加速度”這一大概念為主題組織單元教學(xué)，在學(xué)完“牛頓運動定律”為主題的大概念群后，學(xué)生自然就明白“加速度”的內(nèi)涵更為深刻．再次，使用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)有利于提煉物理學(xué)科大概念?在《科學(xué)教育的原則和大概念》中提到:1．能夠遷移應(yīng)用到校外生活當(dāng)中;2．能夠在現(xiàn)實生活當(dāng)中做出有利于健康、環(huán)境及能源的決策;3．能夠解答現(xiàn)實生活中有關(guān)科學(xué)方面的問題，并產(chǎn)生愉悅之情;4．有人文底蘊，如反映科學(xué)史上的成就［1］．因而，提升學(xué)生對物理知識的遷移能力是首要任務(wù)，而這也符合物理學(xué)科大概念具有可遷移性的特點．比如“能量”這一概念，高中不僅僅要知道“能量”“能量守恒定律”，合上教材，離開學(xué)校，在日常生活中也應(yīng)該會用“能量守恒定律”解釋人與自然、人與社會的普遍規(guī)律，知道過度破壞環(huán)境會破壞人與自然之間的和諧共生．除此之外，還應(yīng)該了解物理學(xué)史上，是誰首先提出了“能量”“能量守恒定律”，是在哪種背景下提出這些概念的，是為解決什么問題而提出的，如果教師以這樣的問題群建構(gòu)大概念，學(xué)生不僅能深刻領(lǐng)會這些概念，還會掌握這種方法，使得教學(xué)達到事半功倍的效果．最后，要提煉物理學(xué)科核心素養(yǎng)還要加強對物理課標(biāo)的研讀．《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》是統(tǒng)領(lǐng)高中物理教學(xué)的尺規(guī)，不僅對高中物理教學(xué)達到什么樣的目標(biāo)有一定的要求，對每個章節(jié)教哪些知識，做哪些實驗都有更為細(xì)化的要求．另外，新版課標(biāo)還研制了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及物理學(xué)科核心素養(yǎng)水平劃分，對教學(xué)給了較為細(xì)致的評估標(biāo)準(zhǔn)．因而，在篩選物理學(xué)科大概念時除了考慮學(xué)生的前概念、“最近發(fā)展區(qū)”及篩選標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)考慮物理課程標(biāo)準(zhǔn)．如此，基于大概念的物理教學(xué)才能真正有利于學(xué)生的發(fā)展．

2以物理學(xué)科大概念為主體的單元教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計專家格斯塔弗森(K．L．Gustafson)指出，教學(xué)設(shè)計是用以描述包括分析教學(xué)內(nèi)容、確定教學(xué)方法、指導(dǎo)實驗和修改以及評定學(xué)習(xí)的整個過程［3］．瑞奇(R．Richey)認(rèn)為，教學(xué)設(shè)計是為了便于學(xué)習(xí)各種大小不同的學(xué)科單元，而對學(xué)習(xí)情景的發(fā)展、評價進行詳細(xì)規(guī)劃的科學(xué)［4］．可見，格斯塔弗森是從過程的角度對教學(xué)設(shè)計進行定義，與瑞奇根據(jù)系統(tǒng)的特性描述教學(xué)設(shè)計的定義有所不同．我國學(xué)者認(rèn)為，教學(xué)設(shè)計指“對整個教學(xué)系統(tǒng)的規(guī)劃，是教師教學(xué)準(zhǔn)備工作的組成部分，是在分析學(xué)習(xí)者特點、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)條件以及教學(xué)系統(tǒng)組成部分特點的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌全局，提出教學(xué)具體方案，包括一節(jié)課進行過程中的教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式、教學(xué)方法、知識來源、板書設(shè)計等［5］．”可見，教學(xué)設(shè)計就是為了整個教學(xué)活動而繪制的教學(xué)藍圖．通過教學(xué)設(shè)計，教師可以對教學(xué)活動的基本過程有整體的把握，可以根據(jù)教學(xué)情境需要和教學(xué)對象的特點確定合理的教學(xué)目標(biāo)，實施可行的評價方案，從而保證教學(xué)活動的順利進行［6］．教學(xué)設(shè)計分為宏觀、中觀和微觀三個層面:宏觀設(shè)計指一學(xué)期或一門課的教學(xué)計劃;微觀設(shè)計指一節(jié)課的教案;中觀設(shè)計指一個單元或一個模塊，是上承宏觀設(shè)計中的課程標(biāo)準(zhǔn)，下接微觀設(shè)計中的教案間的橋梁［7］．以往的教學(xué)缺乏對一個單元或一個模塊的中觀設(shè)計的重視，因而在教學(xué)過程中存在宏觀和微觀之間斷層的現(xiàn)象，造成學(xué)生所學(xué)零散瑣碎．物理學(xué)科大概念可以整合物理內(nèi)容，從知識、方法及思想和精神層面建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)．因此，高中物理教師應(yīng)該重視以物理學(xué)科大概念為主題的單元教學(xué)設(shè)計，具體如圖1所示．前面提到提煉物理學(xué)科大概念的方法，確定物理學(xué)科大概念是首要步驟．然后，按照物理學(xué)科大概念確定教學(xué)主題．比如以滬科版教材高中《物理》選修3－1中的“磁場”為例．首先，我們要分析磁場中所涵蓋的物理小概念，這里主要分析課標(biāo)中的要求、教材的邏輯結(jié)構(gòu)及呈現(xiàn)方式、學(xué)生認(rèn)知系統(tǒng)有關(guān)磁場的前概念及學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”．然后根據(jù)這些小概念，提煉“磁場”中的大概念．本研究認(rèn)為有兩個大概念，一是“磁場”的物質(zhì)性;二是用實驗的方法認(rèn)識磁場．也就是說，這部分有兩大主題，第一是讓學(xué)生認(rèn)識到“磁場”的物質(zhì)性，可以通過查閱資料，了解古代科技史對“磁場”相關(guān)概念的提出引申到現(xiàn)代“磁場”的應(yīng)用，進而擴充至第二個主題“用實驗的方法認(rèn)識磁場”．根據(jù)“磁場”的兩個物理學(xué)科大概念，結(jié)合課標(biāo)提出本單元的課程目標(biāo)，進而設(shè)計單元教學(xué)設(shè)計;再結(jié)合符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)方法具體到教學(xué)實施當(dāng)中;最后通過多元評價綜合評估并進行反思，不斷修正教學(xué)目標(biāo)．如此反復(fù)，經(jīng)過教材和學(xué)情分析、提煉物理學(xué)科大概念;以物理學(xué)科大概念為主題設(shè)計單元教學(xué)目標(biāo);通過教學(xué)實施、學(xué)生總結(jié)、心得交流等步驟評價和反思教學(xué)．進而修改單元設(shè)計，方能有效地完成本章的單元教學(xué)任務(wù)．

3以增值評價來促進物理學(xué)科大概念的落實

教育評價是依據(jù)一定的教育目標(biāo)，通過使用一定的技術(shù)和方法對各種教育活動、教育過程和教育結(jié)果進行科學(xué)判定的過程［6］．教育評價主要有學(xué)生評價、教師評價及學(xué)校管理評價等幾個領(lǐng)域．其中，學(xué)生評價為教育評價的主體．隨著時代的發(fā)展，學(xué)生評價不再以單一的紙筆測驗為主要評價工具，而趨于多元評價方式．2020年10月13日，中共中央國務(wù)院印發(fā)了《深化新時代教育評價改革總體方案》，要求堅決克服唯分?jǐn)?shù)、唯升學(xué)等頑瘴痼疾，積極探索促進學(xué)生全面發(fā)展的多元評價方法［8］．增值性評價是指通過追蹤研究設(shè)計，收集學(xué)生在一段時間內(nèi)不同時間點上的標(biāo)準(zhǔn)化測驗成績;基于學(xué)生自身測驗成績的縱向比較，并考慮其他不受學(xué)校或教師控制的因素對學(xué)生成績的影響(如學(xué)生的原有成績水平、人口學(xué)因素、家庭背景信息以及學(xué)校周圍地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平等)［9］．該評價最早由美國學(xué)者詹姆斯科爾曼在1966年向美國國會提交了一份題為《關(guān)于教育機會均等性的報告》(簡稱“科爾曼報告”)，其研究結(jié)論引發(fā)了世界范圍內(nèi)關(guān)于學(xué)校效能評價的爭論后而引起注意．美國田納西大學(xué)的兩位統(tǒng)計學(xué)家威廉·桑德斯(WilliamSanders)和羅伯特·麥克萊恩(RobertMcLean)于1988年，提出了采用學(xué)生成績數(shù)據(jù)來評價教師的增值評價法，即桑德斯模式(theSandersModel)［10］．至此，增值評價法開始在學(xué)界持續(xù)推進．增值評價使用多種水平模型對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并將上述因素對學(xué)生成績的影響與學(xué)校或教師對學(xué)生成績的效應(yīng)分離開來，追蹤學(xué)生在一段時間內(nèi)學(xué)業(yè)上的變化，考查學(xué)校或教師對學(xué)生學(xué)業(yè)成績影響的凈效應(yīng)，進而實現(xiàn)對學(xué)校或教師效能較為科學(xué)、客觀的評價［11］．因而，增值評價首先注重學(xué)生的全面發(fā)展，破除了“唯分?jǐn)?shù)”為主的教學(xué)評價方式，注重學(xué)生學(xué)習(xí)“輸入—過程—輸出”的過程，強調(diào)變量指標(biāo)的一致性;其次，增值評價有利于教育公平，對資源分配不均衡的區(qū)域、民族學(xué)校的學(xué)生統(tǒng)籌兼顧，多元評價學(xué)生的發(fā)展，兼顧學(xué)生的個性差異;第三，增值是一種標(biāo)準(zhǔn)，增值評價是對學(xué)生在入校前后接受一段時間教育后，不同方面素質(zhì)進步程度差異性的價值判斷．因而，可以把增值評價理解為一種多元的評價方式．物理學(xué)科大概念的建構(gòu)過程是一個復(fù)雜的過程，綜合了課標(biāo)、教材、學(xué)情等多方面因素．在教學(xué)過程中，以大概念為主題的單元教學(xué)，涵蓋知識、方法、思想和精神等．因而評價不能僅僅通過紙筆測驗來評定教學(xué)的好壞，用“增值評價”的方法來評估以物理學(xué)科大概念為主題的單元教學(xué)是一種較為合理的評價方式．首先，要提出以物理學(xué)科大概念為主題的單元教學(xué)評價目標(biāo)．具體可參考物理學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)生德、智、體、美、勞全面發(fā)展目標(biāo)，評價目標(biāo)要注重學(xué)生所在區(qū)域資源差異及學(xué)生自身的個性差異．其次，確定評價主體及對象．過去，評價學(xué)生的主體主要有學(xué)校和教師，對象則理所應(yīng)當(dāng)是學(xué)生．增值評價則考慮到家長和社會對學(xué)生的評價，通過家校聯(lián)合的方式進行多元評價．比如教師可通過對家長訪談的方式，考查學(xué)生在社會生活當(dāng)中，是否能將學(xué)校所學(xué)知識遷移應(yīng)用到現(xiàn)實生活當(dāng)中．第三，評價指標(biāo)及量表的構(gòu)建．以物理科學(xué)大概念為主題的單元教學(xué)是否比普通教學(xué)模式更有利于學(xué)生的發(fā)展，則需要通過研制評價指標(biāo)和量表來評定．教師以物理學(xué)科大概念為一級指標(biāo)，以小概念為二級指標(biāo)，從知識、方法、思想和精神及對這些指標(biāo)的遷移應(yīng)用角度評價學(xué)生，具體可通過觀察、訪談、月考、工作日志及家長訪談等多種方式制定評價指標(biāo)，并確定量表．

4結(jié)束語

新世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)尤其是人工智能的問世使世界發(fā)生了深刻的變化，社會知識更替加速，社會對人才的訴求更加多元，教育的使命更加注重人的發(fā)展，繼而更加注重“以人為本”和“立德樹人”的理念．如何落實學(xué)生的核心素養(yǎng)是每位課程專家、一線教師亟待解決的問題，而以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為主題的單元教學(xué)設(shè)計則為解決這一問題提供了新的思路，學(xué)校可以和研究院校合作設(shè)計以物理學(xué)科大概念為主題的“探究專題”，如物理學(xué)與新型能源、物理學(xué)與傳統(tǒng)文化的融合等．然而，本研究僅僅從學(xué)理上分析了物理學(xué)科大概念的價值及實施路徑，但以物理學(xué)科大概念為主題的單元教學(xué)是否能達到預(yù)期的教學(xué)效果，則需要設(shè)計完整的單元教學(xué)設(shè)計且付諸實踐，并研制基于物理學(xué)科大概念為主題的單元教學(xué)設(shè)計評價指標(biāo)體系和量表來測評才足以證明這一舉措的有效性，這將是本研究后續(xù)深入的重心．

作者：關(guān)亞琴 單位：西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心