以核心素养为导向的新教材教学设计与实践研究

陈小军

［摘 要］基于《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中的“以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”理念，文章以“力的分解”第一课时为例，运用大概念的核心問题教学模式的四个环节“提出问题—解决问题—反思提升—评价反馈”设计教学方案并实施课堂教学，探索在新课程、新教材、新高考的“三新”背景下的物理教学，以促进学生学科核心素养目标的达成。

［关键词］核心素养；大概念；核心问题教学；力的分解

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）11-0049-04

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称新课标）中正式提出了“学科核心素养”和“大概念”两个关键词。物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，主要包括“物理观念”（包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等）、“科学思维”（包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等）、“科学探究”（包括问题、证据、解释、交流等）、“科学态度与责任”（包括科学本质、科学态度、社会责任等）［1］四个方面，它们是学生通过学科学习逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。

一、理论基础

新课标指出，要重视以学科大概念为核心。大概念超越了具体事实和经验本身，是思维概括和抽象的产物，它将零散的概念、规律、方法联系整合为一个连贯的整体，因而处于更高阶、更中心的地位［2］。大概念是引领新时代课程改革，落实核心素养的关键所在。在宏观层面，它可以改进素质教育教学生态；在中观层面，它可以建设符合学生核心素养发展的课程体系；在微观层面，它可以优化教学设计和实施，推动教师深度理解教材，引导学生追求人事物的生存意义和灵活迁移，达成促进学生核心素养发展的育人目标［3］。 笔者已参与核心问题教学模式［4］的系列研究与实践长达十多年，证明其能够切实发展学生的研究素养，提升学生的核心素养。比较发现，大概念教学能将课程内容结构化，大概念的统整作用为学生核心素养的培养提供了新的视角，为教师运用新教材开展教学提供了新的思路，而核心问题教学能将课程内容情境化，两者的融合能有效促进学科核心素养的落实。

本文以“力的分解”第一课时的教学设计和课堂教学实施为例，以大概念为引导，以课堂核心问题的解决活动为载体，以核心素养目标的达成为终极目标，探索“三新”背景下高中物理教学的有效策略。

二、教学分析

（一）教材分析

力学是高中物理的基础，也是高中生开始物理学习的重要入口。力学问题的三大基本功是受力分析、运动过程分析和矢量运算，而本节课所学的“力的分解”就是矢量运算的重要组成部分，其中的正交分解是处理力学问题的重要方法，同时也是高考重点考查的内容。

新课标对本节课的要求是：通过实验了解力的合成与分解，知道矢量和标量；能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。由此可见，本节课内容应该基于实验，通过学习力的运算法则，着力处理生活实际问题。本节课安排在“力的合成”一节之后，包含两个内容：按效果分解和正交分解，重点在于强化学生所学的矢量相加的法则——力的平行四边形定则，再次体现了等效替代的思想。这种思想方法在高中物理中有着广泛的应用，为牛顿运动定律的学习做好了知识与方法的铺垫，本课时只研究按效果分解，对正交分解的学习安排在第二课时。

（二）学生分析

学生在初中已经有了三角函数的基础，能够进行一些基本的解直角三角形的运算，对正弦定理及余弦定理也有一定的了解。学生在上一节中学习了“力的合成”，知道力的合成遵守平行四边形定则，也容易理解力的分解是力的合成的逆运算，但是对力的分解具体该怎么做还不清楚，所以学生将知识应用到实际中时，就会出现很多问题，需要有进一步的学习来加强学生对“力的分解”的理解。

这节课的学习是学生进入高中阶段后对方法的一次深度学习，学生不仅要知道有“按力的效果分解”的方法，还要清楚怎样寻找力的效果，在什么情况下使用，有什么实用价值等问题。最基本的是“等效替代”思想，本节课对学生在构建物理模型、方法融合、学科交叉等方面都有一定的要求。

（三）课时大概念分析

为了将新课标中“以大概念为核心，使课程内容结构化”落到实处，从而更好地发挥学科育人功能，笔者在钻研课标和教材的基础上，从概念结论、思想方法、价值观念三个视角整理出如下课时大概念（如表1）。

（四）教学目标分析

基于前述教材分析和学生分析，针对知识点本身的难度和学生思维的不足，本节课设计上主要让学生体验知识、方法与问题解决之间的关联，让学生在具体情境下进行力的分解，明确“力的分解”的重要性，并提出了相关核心素养目标。

本节课的核心素养目标如下。

（1） 参与搭建桥梁、绘制草图、交流设计意图的活动。

（2）理解力的分解是力的合成的逆运算，能在实际情境中建模，针对不同情境将力按效果分解，从而解决问题。

（3）懂得等效替代思想在形成、理解、运用力的分解概念中的关键作用，以及模型化思想、实事求是在解决力学问题中的重要作用。

（五）核心问题分析

为了达成上述教学目标，本节课设计了两个学生活动。活动一是“从安全角度为两岸搭建桥梁，并绘制桥梁草图”；活动二是“从安全角度交流设计意图，分析引桥设计和斜拉桥钢索的效果，体验将力按效果分解的方法”。反思归纳分解力的方法，按效果分解力的思路，以及其中体现的思想。因此，本节课确定的核心问题是：从安全角度为两岸搭建桥梁，画出桥梁草图，运用力的等效替代思想交流设计意图。

三、教学设计

（一）教学环节设计

本节课的各教学环节设计详情如表2所示。

（二）评价预设设计

（1）提出问题环节：明确核心问题，通过教师的言语引导，使学生快速进入学习状态。

（2）解决问题环节：点评时要先表扬学生积极思考的行为，对有创意的设计要及时展示，但对还需提升的部分进行指导性点拨。

（3）反思提升环节：教师在评价时要提醒学生注意活动中思想方法的体现，要尝试使知识点与实际情境的关联更深入。

（4）评价反馈环节：选用的仍然是桥梁问题，塔柱问题在于建模并找准研究对象，将检测点确定为在实际情境下的“受力分析”与“按效果分解力”的关联体验。

（三）作业设计

从课后习题可以看出，这版教材更加注重培养学生解决问题的能力，很多习题都与实际生活情境相结合，且注重培养学生的建模能力。基于此，本课时的作业设计按课标学业水平要求及高考要求分为以下三类。

1.基础性作业

作业：教材后面的课后习题。

要求：学生达到基本的学习要求，能在较简单的情境中进行分析、判断、推理、评价。

2.综合性作业

作业：（1）完成必要练习；（2）新教材后面情境性较强的题目，也可作改编。

要求：学生达到高考要求，能在较为复杂的情境中，在综合性较强的情况下，独立建模，在此基础上进行分析、判断、推理、评价，并能进一步达到一题多解或对多种情境进行综合归纳。

3.实践性作业

作业：（1）针对不同情境下的桥梁（拱桥和悬索桥）问题展开进一步研究；（2）设计实验，探究头发丝能承受拉力的极限。

要求：设计综合性、实践性的个人或小组作业，以提升学生处理实际问题的能力，特别是建模能力，使学生能灵活迁移理论知识解决实际问题，要充分体现学生的核心素养及高阶思维。

（四）课后反思

近年来，新高考的一大趋势就是增大了情境类问题的比例，试题情境往往比较新颖、复杂，与生产生活实际、科技应用实例等相联系，对学生的素养能力，尤其是“建模能力”有较高的要求。这版新教材有一个很大的变化就是增加了很多生活中的实际问题，教材的编排更符合学生的认知规律，通过真实物理情境的引入，从物理学的视角加以描述和解释，引导学生在解决实际问题的过程中形成物理观念，发展科学思维，培养科学探究能力，养成科学态度与责任意识。而将课堂中要解决的问题与生活中的真实情境关联起来，将章节前后的知识关联起来，进而将知识与方法关联起来，迁移到新情境中，这个活动过程也凸显了研究性。

本节课中，学生从形象思维过渡到抽象思维，再解决新情境中的问题，有利于学生主动融入学习探索情境，并从不同的问题情境中挖掘学科概念、思想方法、价值观念。这节课后，学生因对物理学科知识和实际问题的深刻认识和理解，在现实生活中就会“看桥不是桥，看桥都是力”了，而学生能够以物理的眼光看待生活中的实际问题，并从物理视角去解决问题，课程就成功地发挥了学科育人的功能。

综上所述，在核心素养时代，教师要仔细研读新课标、新教材，分析新高考的趋势，并將研习所得的教育教学理论应用到平时的常态化教学中。教师在教学设计和课堂教学实施过程中，要将新课标中的“ 以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化”落到实处，挖掘有效的教学策略。实践表明，采用大概念的核心问题教学模式，聚焦大概念的单元教学规划、单元下层结构中各课时核心问题教学的大概念的发掘、素养目标及核心问题的确立、教学实施的环节、课后作业设计等重难点问题，能让学生获得深度体验，能更好地发挥学科育人功能，并能有效促进学生学科核心素养的提升。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版2020年修订［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］  李松林.以大概念为核心的整合性教学［J］.课程·教材·教法，2020（10）：56-61.

［3］  祝钱.国内“大概念”教学的历程检视和实践展望：基于2000～2020年间61篇核心论文的研究［J］.上海教育科研，2021（6）：18-23.

［4］  周文良，陈明英，米云林，等.挖掘核心问题 实现深度体验［J］.人民教育，2013（23）：44-47.

（责任编辑 易志毅）