基于单元核心概念的课堂核心活动设计实践

阮享彬

摘  要：学习进阶理论不仅对科学概念的理解提供了不同的思维层级模型，还为更科学、有序、高效的课堂教学提供了明确的方向。文章以初中物理光学单元以及《光的反射》这一节教学为例，基于核心概念的大单元教学策略，制订了围绕核心活动开展的课堂教学设计方案，让学生在系列主题活动体验中，理解单元物理核心概念，达成思维进阶的终极目标。

关键词：学习进阶;核心概念;核心活动;教学实践

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2020）5-0011-3

学习进阶是对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述[1]。科学确立大单元教学策略，合理规划课时教学实施方案，为学生的思维层级发展保驾护航，是新课程背景下全新的一种教学设计。

1    基于学习进阶的物理单元教学设计

更注重知识的内在逻辑结构的传统物理教学，常常将教学设计为碎片化知识的“演变”过程，不同课时之间，甚至课时内的教学活动往往缺少一条明晰的主線，使得物理概念和规律的形成缺乏整体性和连贯性。

学习进阶要求我们在进行物理课堂教学设计时，紧紧围绕单元核心概念，在精准的学生前测基础上，不断优化活动线索和主题，让学生在自然的活动推进中不断建构核心单元概念。

在义务教育物理课程标准中，关于光学部分的具体要求是：“通过实验，探究并了解光的反射定律，探究并了解光的折射现象及其特点;通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系;知道平面镜成像的特点及应用;认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用;探究并知道凸透镜成像的规律;了解凸透镜成像规律的应用”[2]。作为几何光学的一部分，其主要知识内容总是围绕“光线”的概念展开的，“光线”作为光学部分的核心概念，显得尤为重要。

如何设计一个项目活动开展课堂学习？如何设计一个大项目活动贯穿整个初中光学单元的学习？这对于学生光学知识体系的建构和“光线”核心概念的理解是非常重要的。我们研究项目组通过多次研讨，认为基于“激光打靶”的项目活动能担当此任，先通过生活中常见的激光打靶路径显示，建立“光线”模型;借助平面镜绕过障碍物打靶后对光路图的描述，探究光的反射定律;再利用激光枪打水中靶心的活动，认识光的折射规律;最后通过“射击瞄准仪”的研究活动，认识生活中的透镜及其成像。

在学习进阶理论的指导下，寻求合理的项目活动载体，让学生在逐步深入的系列分项目活动中领悟单元核心概念，能在提升学生思维品质的同时，通过科学探究过程培养学生的问题意识、证据意识、解释和交流等能力。

2    基于学习进阶的课时核心活动主题设计

2.1    初中物理光学部分的教材分析

在大单元项目设计的基础上，如何展开课时教学活动设计呢？这要基于对教材的分析解读。现行沪科版教材的第四章，把《光的反射》作为初中光学的开篇章节，需要围绕“光线”这一核心概念，通过核心活动设计，逐渐展开“光线”模型的建构与“光线”在各种光现象中的几何描述的教学。

2.2    基于学习进阶理论的核心活动确定

学生的经验概念是学生的一种“信念”，在教学中可以看作是活动的假设，教学过程则是不断对这个“信念”提供证据以证实或证伪的过程[3]。学习进阶对教学的要求，需要对学生进行教学前的测试，将传统意义上凭教师经验的“备学生”落到实处。在本节教学之前，我们通过图1中的问题对学生已有的光知识开展了前测。

■

图1  《光的反射》前测试题

学生现状分析：学生已经知道“光在空气中是沿直线传播的”“镜子等光滑表面是能反射光的”“我们之所以能看见物体，是因为物体上有光进入了人眼”等丰富的生活感知经验。

进阶目标分析：初中物理《光的反射》一节的学习目标——即进阶目标，就是要让学生在原来认知经验的基础上，从光在空气中沿直线传播的片面经验上升到“光线”模型的建立，从镜面反光到光在各种物体表面都会发生“光的反射现象”概念的建立和对“光的反射定律”探究过程的方法建立，为后续的平面镜成像、光的折射及透镜成像等学习内容的深入探究做好知识和方法上的准备。即，实现从“经验”向“映射”进阶。

基于上述分析，我们可以将激光打靶——“追寻光的足迹”作为整个初中光学单元教学的核心活动，围绕“激光打靶”的活动逐一展开对光的传播规律和成像原理的探究。

3    围绕核心活动的教学过程案例分析

在《光的反射》一节的课堂教学中，我们设计了基于“激光打靶”核心活动的学生课堂系列活动，完成了本节教学，收到了较好的效果。

3.1    基础活动：展示激光打靶

学生通过教师提供的“激光枪”，完成击中“趣味靶心”（击中后会播放趣味音乐）任务（图2）。然后借助递进式问题：光从哪儿来？到哪儿去了？中间路径如何？怎么证明我们以前的认识？在教师的不断追问中，巧妙利用喷雾器（或棉线等）直观显示光路，让学生在趣味性活动的基础上，通过作图简化，实现了从光在空气里沿直线传播的经验向“光线”模型建构迈进。

3.2    挑战活动：尝试隔物打靶

学生在轻松完成上述任务后，教师从靶心处逐渐靠拢学生，挡住光路，提出一个挑战性的活动，如何绕过老师击中靶心呢？在小组研讨的基础上，学生巧妙运用教室侧面墙上的一面镜子，完成了任务（图3）。师生通过对直观显示的光路现象的定性描述，自然而然地形成“光的反射”概念。实现在自创情境中，不断丰富感知，通过现象本质特征的提炼，完成“光的反射现象”的概念教学。

■

图2  激光打靶活动[4]         图3  通过镜面隔物打靶[4]

3.3    探究活动：描述打靶光路

在学生对光的反射现象有初步认识的基础上，鼓励学生尝试用光线描述反射光路。在教师利用自制教具对光的反射现象演示（图4）的启发下，学生通过观察、发现、实验和研讨，逐步达成以下认识：

■

图4  光的反射演示[4]

（1）反射光线和入射光线所在的平面总是跟反射面垂直;

（2）从不同方位入射到镜面上的同一入射点，形成的众多由入射光线和反射光线确定的平面，这些平面存在一条公共的交线，即“法线”，并且以“法线”为参照，描述光线的空间位置，显得尤为方便;

（3）提出探究的主要问题：描述反射光路的突出困难——角度的大小关系如何？

（4）实验探究收集证据，形成完整的反射定律。

3.4    反思挑战活动：追究脱靶原因——建立对反射的完整概念

回顾挑战活动中的完成情况，光凭经验打靶容易脱靶，现在用光的反射定律，可否研究一个万无一失的方案呢？于是，将挑战活动情境用示意图呈现出来，即在已知反射面、光源和靶心的情况下，如何完成实现击中靶心的光路图？学生在自行独立设计的基础上，通过小组交流心得体会，发现了反射光路可逆的规律。

在全面建立“光的反射定律”的基础上，利用将不同角度的入射光通过不同方位镜面反射“打靶”的挑战活动体验，感受太阳能发电中追光技术的必要性，加强课堂学习与生产实际的联系。

3.5    总结活动：经验分享感悟——活动总结与延续

鼓励挑战活动中成功率高的学生分享他的打靶经验，原来是将光的直线传播经验迁移到本活动中，在無法直击靶心的情况下，只需要用“激光枪”直击镜子中的靶心即可。于是，教师追问：镜中真有靶心吗？镜中的靶心又是怎么形成的呢？它和我们今天学习的“光的反射定律”有何关系呢？这为下一课时“平面镜成像”的学习做了铺垫，让核心活动得以延续。

上述的课堂教学过程有利于学生逐渐深入地认识光的直线传播和反射现象。学生在这一系列“演进”式的活动体验中，不仅仅收获了知识，更多的是增强了问题意识、证据意识和解释交流的科学探究能力。

综上所述，在学习进阶理论的指导下，我们通过对课标与教材的深入研究，认清了核心概念在单元教学中的重要地位。在学生前测的基础上，精准把握学情，选择学生喜闻乐见的核心项目活动，开展系列分活动组织课堂教学，顺利实现了从经验向映射的思维进阶，在知识学习系统化的同时，促进了学生思维的整体性发展。

参考文献：

[1]郭玉英，姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.

[2]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]翟小铭，郭玉英，李敏. 构建学习进阶：本质问题与教学实践策略[J].教育科学，2015，31（2）：47-51.

[4]赵宗敏，潘新竹. 2018年物理学术年会暨中学物理名师课堂教学展示：课堂实录光盘[E].2018.

（栏目编辑    赵保钢）