指向核心素养培育的课堂与教学设计模型探讨

◎ 陆伯鸿

新时代对课程教学提出了更高的要求，如何在课堂教学中落实核心素养，如何减少国家课程转化过程中的“落差”，努力提高学科教育质量，这是推进课程实施中需要研究的关键问题。

由此，应聚焦核心素养培育和落实中的重难点，围绕教学基本要求、教学内容组织、教学过程安排以及作业与反馈等，深入开展教学设计研究。必须明确，开展教学设计研究是落实核心素养的必要基础，是减少课程转化“落差”的重要举措，以此促成课堂教学的改进，指向教学方式和育人方式的改革。

一、 “化合反应”课堂模型

（一）“化合反应”课堂模型概述

为了落实核心素养，课堂教学实施过程要完成从“知识→结论→解题操练”到“知识→素养→解决问题”的转化。前者轻知识习得的过程，重运用结论去解题的结果，后者凸显知识习得过程和应用过程，直到问题解决。在素养导向的课堂教学中，学生通过学习活动，习得知识、掌握方法、解决真实问题，其教学过程不妨说是一个“化合反应”。

一般而言，素养导向的课堂教学，是在知识、活动、情境、问题、任务、评价等要素参与下展开，在教学过程中产生真实成果。因此，可构建素养导向的课堂教学实践模型，简称“‘化合反应’课堂模型”。在此借用“氢气和氧气化合反应形成水”的化学方程式（见图1），对这个课堂模式类比分析如下。

在图1 所示的化学方程式中，氢气（H2）和氧气（O2）为反应物，水（H2O）为生成物，点燃则是反应条件。而在“化合反应”课堂模型中，其反应物为知识（如同H2）和活动（如同O2），生成物为素养（如同H2O），反应条件是情境、问题、任务、评价等（如同点燃）。因此，“化合反应”课堂模型的描述如图2所示。

图2 “化合反应”课堂模型

（二）“化合反应”课堂模型说明

在“化合反应”课堂模型中，知识与活动为关键要素。需要明确，知识是落实素养的主要载体，凸显关联性；活动是落实素养的实践路径，体现递进性。

还要注意，知识、活动与情境密不可分。情境是活动起点，是知识转化为素养的“桥”。因此可以说，创设情境就是教师“搭桥”，学生“过桥”。情境的主要作用，是对探讨问题进行启发，对铺展内容进行引导，对开展活动进行激励。

反应条件中的“问题”重在激活课堂，问题要有明确指向，有思考基础和思考空间。而合理安排反应物中的知识和活动，对课堂生成具有决定性意义，知识内容组织要结构化，注重体现认知规律性、知识关联性等；若干活动构成教学过程，活动要有明确要求，强调动手动脑，重视分工合作。

因此，在素养导向课堂中，通常以真实情境引出任务问题，进而开展探究活动，激发学生思维，解决真实问题，伴随学习评价，达到让学生动起来、思维燃起来、课堂活起来的图景，凸显“知识→素养→解决问题”。

二、“股绳”教学设计模型

（一）“股绳”教学设计模型构建

根据“化合反应”课堂模型，对素养导向课堂开展教学设计时，首先，要把课堂教学分成若干环节，每个环节包含知识、活动、情境、问题、任务、评价等要素；其次，把各个环节中相同要素形成一条线，如知识线、活动线等；最后，把若干线拧结在一起，形成一条教学线。

以物理课堂教学设计为例，其教学设计中通常含有知识线、活动线、问题线、评价线。若将知识线、活动线、问题线、评价线用“绳”表示，则教学线就是这四股线拧成的“一根绳”，其教学环节可用“绳结”表示。据此，可构建素养导向的课堂教学设计模型，简称“股绳”教学设计模型，如图3 所示。

图3 “股绳”教学设计模型

必须指出，对于其他学科的课堂教学设计，都有类似的“股绳”显示，只是教学线这根绳所含的线绳，可能其名有不同、线数多少也不一样。因此，“股绳”教学设计模型有普遍意义。

“股绳”教学设计模型主要用于单元视角下的课堂教学设计。根据“股绳”教学设计模型开展单元视角下的课堂教学设计，其基本思路和方法是：以核心素养为价值导向，确定适切的教学目标；以知识内容为主要载体，通过任务问题驱动教学有序展开；以“情境—活动”为教学基本过程，落实培育核心素养的有关要求。这样的教学设计中，情境源于生活，活动落实目标，评价伴随活动，且着重于伴随形成关键能力、必备品格与正确价值观念的重点实践活动。

（二）课堂教学设计工具研制

根据“股绳”教学设计模型，可运用课堂教学设计工具，开展单元视角下的课堂教学设计。因此，研制并确定课堂教学设计工具至关重要。关于教学设计工具的研制，比如物理学科基于单元视角下的课堂教学设计，是在单元核心任务及子任务指引下，分头设计知识线、活动线、问题线、评价线，进而将四线并成一线，即教学线。考虑到时间等因素，评价要素可以不用在每个环节中凸显，于是确定这一课堂教学设计工具如图4 所示。

图4 课堂教学设计工具

三、“股绳”教学设计模型应用

下面以初中物理学科中“光的反射”单元为例，解说“股绳”教学设计模型的实践应用。

（一）教学设计举隅

根据上海市物理学科单元教学设计模板，撰写“光的反射”单元教学设计案例如下（部分栏目内容从略）。

“光的反射”单元教学设计

一、单元教学任务分析

1.单元内容分析

本单元教学内容选自八年级第一学期物理教材（上海教育出版社出版）第二章“光”中第一节“光的反射”，主要内容有光的反射、平面镜成像等。本单元是在初中科学课上已学习光源和光的直线传播等知识的基础上，进一步建构光线模型，探究光的反射定律和平面镜成像特点。光的反射定律是一个重要规律，它是平面镜成像的原理，又是下一单元探究光的折射规律的基础。单元内容结构如图5 所示。

图5 “光的反射”单元内容结构

本单元教学内容与生活紧密联系，镜子、玻璃在日常生活中很常见，许多与镜子和玻璃相关的光现象也非常有趣。例如，白天通过窗玻璃能够清晰地看到窗外的景物，但是到了晚上，却像镜子一样让人能看到屋内的景象。本章的学习将围绕镜子在日常生活中的作用，对光的反射现象进行研究学习，并能够解释相关的光现象。

2.单元学习价值分析

（1）单元内容与核心素养

根据课程标准和教材，进行单元内容与核心素养关联分析，形成关联分析结果，如表1所示。

表1 “光的反射”单元内容与核心素养关联

（2）单元学习价值

通过对光束观察，感受光的传播，建构光线模型，在后续对光的学习中，感受物理模型在解决实际问题中的作用。能基于观察和生活经验，提出与光的反射现象、平面镜成像相关的科学探究问题；能提出有依据的猜想与假设，并在教师指导下制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验现象和数据，并对现象和数据进行分析，得出光的反射定律和平面镜成像特点；能用光的反射定律和平面镜成像特点解释生活中相关的光现象。

3.学情分析（略）

二、单元核心任务分析

根据单元教学任务分析，分析确定本单元核心任务，可以从镜子在生活中的常见作用入手。镜子在生活中的作用主要分为两类，一是用镜子改变光的传播方向，二是用镜子成像。本单元主要探究镜子的这些作用现象背后的规律，也就是探究光的反射定律和平面镜成像特点，使学生后续能够运用光的反射定律等相关知识解释生活中光的反射现象。由此确定本单元核心任务是认识镜子在生活中的作用。

三、单元教学目标

通过观察生活中镜子的作用，了解光的反射现象。通过探究活动，了解光的反射定律，知道平面镜成像特点，并能用这些知识解释生活中相关的光现象。

通过对光束观察，感受光的传播，建构光线模型，能在分析、解释光现象中运用光线模型。在解释生活中相关的光现象时，能够引用证据，具有使用科学证据的意识。

能基于使用镜子改变光的传播方向和对镜子中像的观察，提出与光的反射现象、平面镜成像相关的科学探究问题；能提出有依据的猜想与假设，并在教师指导下制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验现象和数据，并对现象和数据进行分析，得出光的反射定律和平面镜成像特点。

在探究光的反射定律和探究平面镜成像特点的实验中，初步体会物理学习是一种研究活动，是建立在观察和实验基础上的创造性工作。在分析、解释生活中镜子的作用的过程中，体会学习的价值和乐趣，逐步养成善于观察、敢于提问、乐于探究、学以致用的学习习惯。

四、 单元教学结构创建

1. 单元教学结构列表

根据单元教学任务分析、单元核心任务分析与单元教学目标，创建单元教学结构，如表2 所示。

表2 “光的反射”单元教学结构

2. 单元重点活动举例（略）

3. 单元活动评价示例（略）

4. 单元特色作业举例（略）

五、课堂教学设计举例

1.教学任务分析（略）

2.教学目标

（1）经历“激光打靶”体验活动，运用光线模型，形成与光的反射现象相关的入射点、反射面、入射光线和反射光线等概念，激发兴趣的同时，感受物理学与生活的密切联系。

（2）通过研究反射光线和入射光线的位置关系，体会法线的作用，感受建模的思想；在探究过程中，感受“观察、猜想、验证和归纳”这一科学探究方法；通过分析实验现象和数据，归纳得出光的反射定律，体验探究的乐趣。

（3）通过将手电筒光照射镜子的正反两面进行比较，并运用光的反射定律作图分析的过程，能够解释生活中的镜面反射和漫反射现象，感受学习的价值。

3.教学重点和难点

（1）重点：研究反射光线和入射光线的位置关系。

（2）难点：法线的引入。

4.教学资源（略）

5.教学设计思路（略）

6.教学流程

（1）教学流程图（见图6）。

图6 “光的反射”课堂教学流程图

（2）教学流程图说明。

① 情境：实验演示1（“激光打靶”），通过实验演示的过程，体验光的反射，引入光的反射现象。

② 活动I：学生实验（学生使用橡皮泥、竹签等进行建模）；课件演示（引入法线），通过观察、猜想、验证、归纳等探究过程，得出光的反射定律。

③ 活动II：实验演示2（用手电筒光照射镜子的正反两面）；利用光的反射定律作图，引入镜面反射、漫反射等。

7.教学过程

（1）创设情境，体验交流

情境：实验演示1（“激光打靶”）。

设问1：怎样利用一块平面镜使一束激光经平面镜后准确击中“目标”？

学生体验：用激光照射到镜面上，尝试调整光束方向、平面镜位置，经历使反射光照到指定区域的操作过程；进行讨论交流，形成反射点、反射面、反射光线和入射光线等概念，引入光的反射现象。运用光线模型，作出光路图（见图7）。

图7 光路图

（2）实验探究，得出规律

针对情境：“激光打靶”。

设问2：能否由入射光线和反射面确定反射光线的位置？即反射光线和入射光线有怎样的位置关系？

活动Ⅰ：学生实验（学生观察如图7 所示的光路图，猜想反射光线和入射光线的位置关系，使用橡皮泥、竹签等进行建模）；通过课件直观引入法线，实验探究反射角与入射角的大小关系，归纳得出光的反射定律。

评价2-1：引入法线必要性。

评价2-2：得出光的反射定律完整性、顺序性。

（3）实际应用，解决问题

活动Ⅱ：实验演示2（用手电筒光照射镜子的正反两面）；作图（针对平行光线分别射到平面镜和粗糙平面上作光路图，运用光的反射定律分别画出反射光线）。

设问3：比较画出的光路图，两者有何差异？

针对画出的光路图，通过分析，引入镜面反射、漫反射等。

（二）教学设计注释

在上述实践案例中，运用“股绳”教学设计模型进行课堂教学设计的基础是单元教学设计。单元教学设计与课堂教学设计之间是“线”与“点”的关系，布“线”创“点”是单元视角下的课堂教学设计的基本策略。

所谓布“线”，是指编制学习价值分析中的单元内容与核心素养的关联分析表、单元教学结构创建中的教学结构列表等。单元内容与核心素养的关联分析表，是“以核心素养为价值导向”的体现。本案例中的关联分析表，传递到教学结构列表中的单元核心任务是：认识镜子在生活中的作用；单元核心任务又统领各个子任务，子任务再统领课时各个活动，如子任务“探究镜子改变光的传播方向遵循的规律”统领光的反射中各个活动，这是一条落实核心素养的路径“线”。在明确任务的基础上，可制定单元教学目标，进而确定课时教学目标，让课时教学目标与单元教学目标之间体现“点”在“线”上，“点”中见“线”的关系。

所谓创“点”，就是根据“股绳”教学设计模型，创课堂教学设计。在课堂教学设计中，包含教学任务分析、教学目标、教学重难点、教学资源、教学设计思路、教学流程、教学过程等栏目。其中，教学任务分析与教学目标指向“教什么”，教学任务分析是制定教学目标的依据，教学目标是教学任务分析结果的目标化；教学设计思路与教学流程指向“怎样教”，教学设计思路概括叙述“怎样教”，教学流程具体说明“怎样教”。

教学流程是教学设计思路的一种简约的表达形式。教学流程包含知识、活动等要素，在教学目标明确指向下，具体教学流程按照内容和方法两个维度展开，并通过合理联结这两个维度，建立起课堂教学结构。

教学流程由教学流程图与教学流程图说明构成。在如图6 所示的教学流程图中，有三个特殊符号，其中“◇” 表示情境、活动，“○”表示重要物理现象、概念、规律，“□”表示次要物理现象、概念、规律。教学流程图上的虚线，用于显示教学环节的分割等。

简而言之，教学流程图着重体现内容维度、简明呈现教学环节，以及简捷传送教学程序的信息；教学流程图说明主要体现内容和方法两个维度，对教学流程图中活动作具体说明，联结知识与活动，如流程图中的实验演示1 到流程图说明中的实验演示1（“激光打靶”）等。

教学流程也是教学过程的简约展现。教学过程包含知识、活动、情境、问题、任务、评价等要素，教学过程设计包括问题、活动、评价、作业、资源等的设计。

参看上述“光的反射”单元教学设计案例，现对如何根据“股绳”教学设计模型和运用课堂教学设计工具，具体编撰教学流程图及说明、教学过程等，就其操作实施进行简要解说如下。

首先，在单元核心任务（案例中“认识镜子在生活中的作用”）及子任务（案例中“探究镜子改变光的传播方向遵循的规律”）指引下，明确教学环节，进行课堂教学设计工具（见图4）的解析并填表，完成“教学设计解析表”（见表3）。解析表的内容要求，重在呈现有关“股绳”的构成。

表3 “光的反射”课堂教学设计解析表

其次，运用教学设计解析表中有关内容（如表3 中知识线、活动线的内容），画出教学流程图，撰写教学流程图说明，进而完成教学流程撰写（如案例中的“五、课堂教学设计举例/6.教学流程”）。

最后，运用教学设计解析表有关内容（如表3 中知识线、活动线、问题线、评价线的内容），根据“股绳”教学设计模型，完成教学过程撰写（如案例中的“五、课堂教学设计举例/7.教学过程”）。

综上所述，“化合反应”课堂模型呈现出素养导向下的课堂样态，它是创建“股绳”教学设计模型及课堂教学设计工具的思考依据，是推动素养导向的课堂教学扎实、有序开展的实践依据。而“股绳”教学设计模型，是推进单元视角下的课堂教学设计的编写指南；课堂教学设计工具，则是推进单元视角下的课堂教学设计的技术助手。“化合反应”课堂模型与“股绳”教学设计模型，可合称 “课堂与教学设计模型”。

在落实核心素养的路径上，包含了目标的明确定位和活动的落实到位，且目标导向活动，让理念往下走，教学实践往前走。要进一步加强单元视角下的课堂教学设计研究，积极促进教学方式的改革，不断提高课堂教学质量。