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圍繞大概念設(shè)計(jì)單元教學(xué)已成為當(dāng)前高中物理教學(xué)的發(fā)展趨勢和重要方向。 《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出：“注重以學(xué)科大概念為核心，結(jié)構(gòu)化課程內(nèi)容，突出主題”。 以引領(lǐng)、情境化課程內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)科核心能力的落地。 1、那么，物理教學(xué)中如何提煉物理大概念高中物理單元教案設(shè)計(jì)，如何設(shè)計(jì)基于大概念的單元教學(xué)，如何把握物理教學(xué)的大概念，如何基于大概念進(jìn)行物理教學(xué)。 核心能力在概念上的落實(shí)是值得我們物理教育者思考的問題。 本文以“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”章節(jié)為例，從課程教材出發(fā)，全面審視本單元教學(xué)的資源和內(nèi)容，明確本單元的大致范圍。 概念，分析大概念及其下的知識邏輯和思維方法，幫助學(xué)生建立知識層次結(jié)構(gòu)； 通過問題和活動(dòng)的設(shè)計(jì)，大概念可以架起連接學(xué)科知識和核心能力的橋梁，促使學(xué)生建立結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計(jì)真實(shí)情境內(nèi)容和基于核心能力的評價(jià)來考察學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展'知識的掌握和素養(yǎng)的提高。
1.提煉學(xué)科主要概念，為思維過程指明方向
核心能力的實(shí)現(xiàn)不能僅僅依賴于單一課程中的幾個(gè)重要概念。 這很容易造成學(xué)科核心能力與學(xué)習(xí)內(nèi)容脫節(jié)。 學(xué)生的學(xué)習(xí)系統(tǒng)容易出現(xiàn)知識分散、理解不夠深入等問題。 為了避免概念鏈的斷裂和概念之間對應(yīng)關(guān)系的混亂，我們提出了學(xué)科統(tǒng)一概念下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)。 學(xué)科大概念是物理學(xué)學(xué)科知識背后更本質(zhì)、更核心的概念或思想。 它建立了不同物理概念之間的垂直和水平聯(lián)系。 “大概念”中的“大”超越了學(xué)科知識。 它是基于現(xiàn)實(shí)情況、指向未來現(xiàn)實(shí)生活的知識，體現(xiàn)在它的人生價(jià)值上。 因此，“大觀念”不僅要打通學(xué)科內(nèi)、學(xué)科間的學(xué)習(xí)，更要打通學(xué)校教育與現(xiàn)實(shí)世界的通路。
在學(xué)科細(xì)分、模塊分解、知識點(diǎn)拓展的教學(xué)環(huán)境中，物理中的大概念往往不是現(xiàn)成的，而是需要師生主動(dòng)提煉、自覺凝練。 如何凝練大概念？ 一般來說，我們對學(xué)科大概念的提煉有以下兩種方式：以課程標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，聚焦學(xué)科本質(zhì)，通過對課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心概念和思想進(jìn)行“降維解讀”，提取表達(dá)這些維度的觀點(diǎn)。 句子逐漸聚合、升華，逐漸產(chǎn)生“大概念”。 這是一條自上而下的冷凝路徑； 其次，立足學(xué)科內(nèi)容，聚焦核心能力，對知識進(jìn)行本質(zhì)提煉，梳理高度凝練的學(xué)科核心概念以及核心概念之間的關(guān)系，通過推導(dǎo)或推導(dǎo)，最終形成相對較高層次的“大概念”。總結(jié)核心概念。 這是自下而上的冷凝路徑。 當(dāng)然，無論走哪條路，都需要基于學(xué)生的發(fā)展需要。 “大概念”強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)實(shí)生活情境的聯(lián)系。 因此，探索學(xué)科學(xué)習(xí)與學(xué)生現(xiàn)實(shí)世界的連接點(diǎn)是提煉“大概念”的重要途徑。 以《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》內(nèi)容為例，梳理運(yùn)動(dòng)和力的核心知識和概念，重點(diǎn)提煉力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，自下而上地濃縮本章的大概念，如圖1所示。
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2.構(gòu)建大概念統(tǒng)一控制下的單元知識層次結(jié)構(gòu)，促進(jìn)深度理解
大概念統(tǒng)一控制下的知識層次結(jié)構(gòu)，具有嚴(yán)格的學(xué)科邏輯框架，可以將相關(guān)內(nèi)容連接成一個(gè)整體，使學(xué)習(xí)者更容易掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的完整性。 因此，在單元教學(xué)的設(shè)計(jì)過程中，教師需要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知水平，依托學(xué)科大概念，幫助學(xué)生建立學(xué)科邏輯框架，最終完成學(xué)科知識的建構(gòu)過程。 不同的概念根據(jù)其范圍和大小呈現(xiàn)出一定的層次結(jié)構(gòu)。 從基本的事實(shí)、知識和技能到學(xué)科的一般概念，再凝結(jié)、升華為學(xué)科的大概念，最后擴(kuò)展到跨學(xué)科的概念，甚至上升到哲學(xué)觀點(diǎn)。 這個(gè)過程是學(xué)生不斷完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。 知識的學(xué)習(xí)往往是從低級到高級，是一個(gè)不斷抽象、概括的過程； 從較高層次到較低層次，是一個(gè)遷移和應(yīng)用的過程。
以“運(yùn)動(dòng)與交互”為例。 最底層是基礎(chǔ)學(xué)科知識和技能等事實(shí)性知識和較少的總體分解概念，即課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容中的許多小概念，如位移、加速度、力的合成與分解、力的平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等， ETC。; 第二個(gè)層次是基于學(xué)科內(nèi)部知識整合的核心概念和方法，即核心概念或基本問題，如力學(xué)概念、運(yùn)動(dòng)學(xué)概念等； 第三層次是學(xué)科大概念，圍繞大概念可以構(gòu)建具有邏輯銜接的知識層次，并能根據(jù)內(nèi)部邏輯關(guān)系在單元知識內(nèi)容之間建立合理的聯(lián)系； 第四層次是基于多學(xué)科內(nèi)容整合而成的概念或主題，即跨學(xué)科概念或共性概念； 最頂層是“元認(rèn)知”，統(tǒng)轄所有其他知識，即哲學(xué)概念。 通常，概念越大，其解釋的范圍越廣，離實(shí)際現(xiàn)象越遠(yuǎn)，表現(xiàn)形式越抽象，相應(yīng)的層次也越高，如圖2所示。
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懷特海指出：“教育的核心問題之一是如何讓學(xué)生借助樹木了解樹林”[2]。 只有關(guān)注和理解復(fù)雜學(xué)科知識背后的大概念，提高學(xué)以致用的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識在解決問題中的遷移和應(yīng)用，才能形成透過現(xiàn)象看本質(zhì)的學(xué)科概念，并最終形成核心能力。 深入實(shí)施。 大概念作為知識的組織核心，架起了從知識到素養(yǎng)的階梯； 大概念作為素養(yǎng)的主要載體，成為核心素養(yǎng)楔入人們學(xué)科知識的錨點(diǎn)。 核心能力的培養(yǎng)是一個(gè)不斷迭代、螺旋式發(fā)展的過程。 以《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》單元教學(xué)為例，在討論力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，我們首先以設(shè)計(jì)車輛安全系統(tǒng)為任務(wù)，引入牛頓第一定律，定性討論與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 然后，以探索如何使賽車獲得更大的加速度為任務(wù)，引入了牛頓第二定律，定量討論了力、質(zhì)量和加速度三個(gè)量之間的關(guān)系。 第一次迭代地理解了力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系之間的關(guān)系。 然后，通過改進(jìn)車輛的舒適性設(shè)計(jì)，引入牛頓第三定律，從研究一個(gè)物體上的力到研究兩個(gè)物體的相互作用，以及物體上力之間關(guān)系的第二次迭代。 最后，通過討論飛行器能否繼續(xù)加速，論證了牛頓運(yùn)動(dòng)定律有其適用范圍，并介紹了相對論等相關(guān)理論。 這是對力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系認(rèn)知邊界的第三次迭代理解。 整個(gè)教學(xué)過程就是一個(gè)一步一步逼近大概念的過程，如圖3所示。
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3、創(chuàng)造大觀念統(tǒng)一管控下的單元情境和問題，形成推動(dòng)教學(xué)的動(dòng)力。
學(xué)生的“核心能力”不是老師直接傳授的，而是通過在問題情境中解決問題的實(shí)踐來培養(yǎng)的。 創(chuàng)設(shè)大概念支配的單元情境，就是將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際問題聯(lián)系起來，讓學(xué)生深度參與情境，甚至有身臨其境的體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的動(dòng)力； 創(chuàng)建大概念主導(dǎo)的單元問題，就是圍繞大概念，將問題融入生活情境，引導(dǎo)學(xué)生思考和探索這些現(xiàn)實(shí)問題，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)、學(xué)以致用； 學(xué)生的“學(xué)習(xí)”必須是在解決問題、建構(gòu)知識、形成素養(yǎng)、達(dá)到學(xué)習(xí)目的的過程中。 如圖4所示。如何選擇情境和問題？ 您如何從周圍的世界中選擇內(nèi)容？ 教師一般本能地認(rèn)識到需要抓住學(xué)生的興趣，而做到這一點(diǎn)的最好方法就是選擇現(xiàn)實(shí)生活中的內(nèi)容和話題，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中的話題更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，能更好地吸引學(xué)生的興趣。知識與生活的距離。 以牛頓運(yùn)動(dòng)定律章節(jié)中的“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”為例，我們選擇賽車作為真實(shí)情境，設(shè)置了4道情境題。 同時(shí)，我們圍繞“大概念”設(shè)計(jì)了與“大概念”的單元目標(biāo)相匹配的“核心問題”。 。 這個(gè)“核心問題”具有“開放”的結(jié)構(gòu)，可以提出基本問題，促進(jìn)學(xué)生圍繞“大概念”不斷思考。 參見表 1。
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4、基于實(shí)際情況設(shè)計(jì)評價(jià)方法，走向“能力評價(jià)”
大概念統(tǒng)一控制下的物理單元教學(xué)評價(jià)不僅要評價(jià)學(xué)生掌握的知識，還要評價(jià)學(xué)生對大概念的理解和應(yīng)用。 要注重學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和素養(yǎng)，學(xué)得真切。 ，評估真實(shí)性。 核心能力是個(gè)體在學(xué)習(xí)物理過程中形成或培養(yǎng)的內(nèi)在素質(zhì)。 它們無法直接測量或觀察。 相反，它們需要根據(jù)學(xué)生在實(shí)際情況中參與解決問題的表現(xiàn)來推斷。 因此，需要多角度設(shè)計(jì)測試情境，為學(xué)生能力和素養(yǎng)的表現(xiàn)提供舞臺。 要根據(jù)學(xué)科核心能力的關(guān)鍵表現(xiàn)來設(shè)計(jì)實(shí)際問題，讓學(xué)生的素養(yǎng)在解決問題中得到彰顯。 如圖5所示。
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基于核心能力的評估需要融入教學(xué)。 美國教育學(xué)者威金斯和麥克泰赫的“逆向設(shè)計(jì)”理論為解決這些問題提供了很好的借鑒和思路。 逆向設(shè)計(jì)理論認(rèn)為“學(xué)習(xí)證據(jù)、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)評價(jià)是緊密相連的”[3]。 教師通過任務(wù)考核和學(xué)習(xí)表現(xiàn)來判斷學(xué)生是否在學(xué)習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)是否正在進(jìn)行，從而評估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。 當(dāng)然，這個(gè)評估任務(wù)不是通過測試來完成的，也不是通過實(shí)驗(yàn)測試來完成的，而是通過完成一個(gè)完整的事情來進(jìn)行診斷和評估； 評價(jià)不能只靠分?jǐn)?shù)或?qū)﹀e(cuò)，而必須設(shè)計(jì)評分標(biāo)準(zhǔn)。 評價(jià)是一個(gè)綜合評價(jià)高中物理單元教案設(shè)計(jì)，是一個(gè)持續(xù)、迭代的過程。 以《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》單元評價(jià)為例，重點(diǎn)基于學(xué)習(xí)過程的評價(jià)內(nèi)容和形式設(shè)計(jì)，圍繞本章的表達(dá)任務(wù)和評價(jià)證據(jù)開展評價(jià)活動(dòng)。 主要目的有兩個(gè)：第一。 提供教與學(xué)效果的反饋，幫助教師規(guī)范教學(xué)過程，幫助學(xué)生更有效地調(diào)整學(xué)習(xí)（形成性評估）； 其次，跟蹤學(xué)生在實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)的過程中在學(xué)科中的核心能力（形成性評價(jià)、終結(jié)性評價(jià)），判斷學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)質(zhì)量的期望，包括對大概念的理解，見表2。
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基于大概念的單元教學(xué)設(shè)計(jì)的考核是以素養(yǎng)為基礎(chǔ)的。 評價(jià)要增強(qiáng)開放性，釋放學(xué)生表現(xiàn)的空間，根據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵表現(xiàn)設(shè)計(jì)評分標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持以素養(yǎng)為學(xué)生劃分等級。 以學(xué)生制作加速度計(jì)為例，設(shè)計(jì)評價(jià)量表，如表3所示。
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五、結(jié)論
大概念統(tǒng)一控制下的單元知識構(gòu)建和教學(xué)設(shè)計(jì)，可以使教與學(xué)直指學(xué)科本質(zhì)。 學(xué)生對大概念的理解和應(yīng)用的過程，就是學(xué)生逐步接近學(xué)科核心能力的過程。 學(xué)生基于大概念理解橫向單元內(nèi)容和縱向知識結(jié)構(gòu)。 學(xué)生在連接舊知識、激活具體經(jīng)驗(yàn)的過程中，不斷突破原有的認(rèn)識和觀點(diǎn)，不斷鏈接、拓展、嵌入新知識； 在螺旋式解決問題的過程中，我們會不斷迭代地理解并走向理解，最終構(gòu)建出完善的、有意義的知識結(jié)構(gòu)，并逐步形成核心能力。
參考文獻(xiàn)省略