基于高阶反思取向的学科单元教学探索——以“曲线运动”全章教学为例

马宇澄 黄 皓

(1. 无锡市教育科学研究院,江苏 无锡 214001; 2. 无锡市第一女子中学,江苏 无锡 214002)

基金项目：本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“基于物理核心素养的课堂教学‘单元设计’”(批准号R-c/2016/07)阶段性研究成果.

1 问题背景

众所周知,我国中等教育已进入核心素养时代．随着现代高科技教育装备不断更新,越来越多的专家、教师对技术层面的改进倍加关注,教育现代化的内涵建设却相对滞后．

围绕以系统化的学科知识为基础的“学科单元”,整体思考和建构各个课时的备课,是苏派物理教学的一种传统．笔者认为,基于高阶反思取向对前辈学术思想的再发现与延续有助于发展教育现代化的内涵,培育学生核心素养．下文就以“曲线运动”全章教学为例对此加以说明．

2 高阶反思取向与学科单元教学设计

2.1 高阶反思取向

物理教学研究是一项理论性很强的工作,强调悬置前见,不断揭示条件、对元认知进行认知;需要明确回答“何以提出”、“何以可能”、“何以可行”等高阶问题．正是在这个意义上,物理教学研究被认为是“高阶反思”．

高阶反思取向意味着物理教学研究的实施是基于战略性的、深思熟虑的、一以贯之的行动规划．例如朱正元先生开展“自制教具”研究,正是“高阶反思”的结果．

2.2 学科单元教学设计

学科单元教学设计是一项实践性极强的工作,强调直观洞见、不断创造条件、对前反思开展反思;需要明确回答“何为目标”、“何以达成”、“何以评价”等具体问题．中观层面的单元教学设计是教师实践知识与缄默知识的高度耦合,把宏观层面的物理教学研究与微观层面的课时设计有机联结,在从知识的学习走向真实学力的形成中起着不可替代的作用．

基于高阶反思取向的学科单元设计尤其关注去研究什么、概括什么,其工作重点是明晰教学目标、聚焦知识建构、有效反馈信息.因此教学时全局意识更强,对知识与规律建构的把握更加精当,有利于改善和促进当下的物理教学实践．

3 “曲线运动”单元教学设计

3.1 学习进阶,核心概念认识发展层级分析

研讨学习进阶是为了改变课时主义主导下的学习内容碎片化且缺乏联结的现状,从而有意识地做好全章整体规划,依据课程标准和课程内容分析、判断学生对核心内容的认知障碍并提出有效对策,进而通过课程评估引导学生搭建科学的知识框架以提高学习效率．这个步骤回答了“何以提出”的问题,又是对“何为目标”的回应．曲线运动全章学习进阶如图1所示．

图1 “曲线运动”学习进阶

3.2 整体规划,核心内容认知障碍分析

只有对学生产生认知障碍的原因进行理性分析,才能有的放矢地做好整体规划,帮助学生消除对核心内容的认知障碍．这个步骤回答了“何以可能”的问题,也是对“何以达成”的回应．笔者以为学生的认知障碍主要来自两个方面．

3.2.1 物理语言在抽象程度上跃迁,教材对演示实验的难度和实效估计不足

例如,各版教材中均有蜡块运动演示实验,希望先通过实验引导学生知道合运动、分运动及其相互关系,再结合理论掌握质点做二维运动的处理方法．然而,笔者发现以下问题:

(1) “蜡块运动”实验必需使用气垫导轨,由于仪器体积和重量的限制,搬运不便,教师缺乏演示的积极意愿．

(2) 蜡块运动的瞬时位置用肉眼难以定位,所以轨迹曲线无法描绘,因此直观观察很难做到．即便学生能近距离直接观看,也不可能用物理语言得出“两个相互垂直的直线运动可以合成一个曲线运动”．如果执教者直接给出这个结论,这个实验何必要做?理论与实践的结合又体现在哪里?

(3) 一些教师通过后期制作在真实实验视频上加上蜡块运动的瞬时位置．问题是,现代多媒体技术空前发达,什么特效做不出来?再者这样处理与观看网上实验视频又有多大区别,显然有违教材设计的初衷．

3.2.2 知识容量剧增,学生的早期经验无法支持对概念和规律的理解

例如,笔者上高中时,对于“物体在竖直平面内做圆周运动,经过最高点时绳的拉力最小,经过最低点绳的拉力最大”一听即懂,无需教师反复强调．究其原因,当年上学时我们用的是单肩布包,抡书包玩的经历一定是有的．现在的学生缺的就是这样的切身经验．再如,以前的江南地区河道纵横,小船渡河确属生活经验．时过境迁,现在再这样预设实在是有些想当然．

由于缺乏必要的经验和经历,学生对概念、公式和定律机械记忆,无法把握关键或临界条件,不愿也不能深入思考和理解,一旦面对复杂的问题,那就连读完题目的勇气都没有;总是用“物理难学,实在不行可以不选”来欺骗自己,令人痛心．

3.3 专题细化,依据核心概念设计探究活动

依据学习进阶和核心内容认知障碍分析,笔者提出了行之有效的教学对策——专题细化,依据核心概念设计探究活动．这个步骤回答了“何以可行”的问题,也是对“何以评价”的回应．

3.3.1 学习任务

笔者把“曲线运动”全章分成3个专题学习任务,如图2所示．其中任务1、任务2建议用物理综合实践活动的形式组织教学(关于中学物理综合实践活动,详见文献[7],任务3则视具体情况而定．

图2 “曲线运动”学习任务

“阶梯式”的学习进阶要求学生在完成前一步的基础上,后一步才能开始．由于“映射”阶段有一定能力要求,一些学生往往不能完成,所以笔者有意识地把和“映射”和“概念”统整成任务这样做的好处是推理能力不同的学生也可用“拼图式”或“螺旋式”完成学习进阶．3种进阶方式既能横向编制,又能纵向连接,学习的深度和广度均有所拓展．

3.3.2 学习活动

学习活动详见表1,共12课时．

表1 曲线运动全章学习活动

在系列学习活动中,学生用实验解读,用实验探索、比较、评价．这样的设计综合开放,学生能注意到支持他们想法的实证,也能接触到与之对立的实证．这样的设计自主有序,既理顺了生成资源关系,又明晰了自主探究的方向,教学信息得以有效反馈,知识碎片联结成了有机整体．

4 对未来的展望

真正的改革需要所有各方协同运作,但教师始终是课堂教学的第一负责人．实践已经证明,在以高阶反思取向为理念,以学科单元教学设计为基础的物理课堂教学,有利于学生应对一个由于科学在技术和工程中广泛应用而发生迅速改变的社会,教师应积极探索并实践以应对时代的挑战．