1、為什么要單元設計？
一、課程改革的需要——學科核心素養(yǎng)的落實
進入21世紀，全球政治、經(jīng)濟、文化、科技飛速發(fā)展，人類的知識獲取方式、生活方式、經(jīng)濟運行模式、職業(yè)領域都發(fā)生了翻天覆地的變化。 新時代對提高全民素質(zhì)和人才培養(yǎng)質(zhì)量提出了新要求。 如何讓今天的兒子適應未來的世界，是全世界教育面臨的巨大挑戰(zhàn)。
為迎接挑戰(zhàn)，世界各國圍繞21世紀個人生存和發(fā)展最為關鍵的“核心素質(zhì)”（key）開展基礎教育課程改革。 我國也不例外地啟動了中國中學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的研究。
2014年，在深入總結21世紀以來我國普通中學課程改革寶貴經(jīng)驗、充分借鑒國際課程改革優(yōu)秀成果的基礎上，以修編為標志的基礎教育課程改革推進項目普通中學課程標準即將啟動。 中學課程修訂注重中國中學生核心素養(yǎng)發(fā)展研究成果的轉(zhuǎn)化與落地，聚焦各學科課程的精髓，充分挖掘中學生核心素養(yǎng)的獨特價值。中學生核心素質(zhì)的培養(yǎng)。
教育部2018年1月制定實施的《普通中學數(shù)學課程標準（2017年版）》中明確提出學科核心素養(yǎng)是學科教育價值的集中體現(xiàn)，是中學生通過學科學習、必備品格和關鍵能力逐漸形成的正確價值觀。 中學數(shù)學的核心素養(yǎng)主要包括“物理概念”、“科學思維”、“科學探究”和“科學心態(tài)與責任感”四個方面。 中學數(shù)學課程應在義務教育的基礎上，進一步促進中學生上述四種核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展。
如何在課堂教學中落實學科核心素養(yǎng)，將成為未來學科教學研究的重中之重。 鑒于核心素養(yǎng)的特點：綜合性、可遷移性、高層次性、情境性等，不少專家一致認為“單元教學”是學科核心素養(yǎng)實施的契機。 其中，華北師范大學鐘啟全院士說“單元設計的作用——借力課堂改革的支點”，崔允火院士發(fā)表系列文章，指出教學設計也必須從課時轉(zhuǎn)向單元.
2、教學現(xiàn)狀——課型設計占主導+教研以“三課”為主+作業(yè)與考試功能混淆
A。 課程設計占主導地位
在目前的教學實踐中，班主任仍以按課時來設計教學為主，教學活動的基本單位也是課時。 因此，往往不重視各課時之間的聯(lián)系，導致教學目標多數(shù)情況下只能停留在知識層面科學運動的快慢優(yōu)秀教案，而過程與方法、情感、心態(tài)、價值觀等方面的目標需要在常年的學習活動中一步步實現(xiàn)，很難在課堂上體現(xiàn)出來，往往容易被忽視。
另一方面，化學是一門強調(diào)邏輯思維的學科。 化學概念、物理定律、科學方法和科學思維之間有著密切的聯(lián)系。 碎片化的知識，中學生很難通過學習構建完整的知識結構，更談不上培養(yǎng)進行科學推理、參與科學探究、論證科學問題的能力。
b. 注重“三門課”的教研
PISA考試讓北京的基礎教育得到國際認可。 許多美國教育工作者來到北京。 他們發(fā)現(xiàn)，我們的教學和發(fā)展體系可能是青島在 PISA 中取得優(yōu)異成績的重要激勵因素。 目前，美國已從天津引進中學語文教材，互派班主任進行交流學習。
廣州的漢語教師不僅用北京教材在日本給日本中學生授課，還把北京的教研帶到了澳洲。 如今，美國一些市級教育局也在我區(qū)設立了教研員崗位。 該崗位的教師可以到區(qū)內(nèi)各個校區(qū)上課，甚至可以到中學上示范課。
廣州以“三課”（即課評、聽課、課評）為主的教研實力很強，也很受教師歡迎，有助于快速獲得直接、具體的教學經(jīng)驗。 多年來，圍繞一個班級的教研活動，使班主任習慣了“班級設計思維”，忽視了單元的結構分析，如：知識的邏輯結構、學生的認知結構、教學活動結構、課后作業(yè)結構等，經(jīng)常出現(xiàn)班級設計精益求精，但仍“只見行道樹，不見森林”，更重要的是整體學習價值單元（尤其是核心素養(yǎng)的培養(yǎng)）缺失。
可見，從“標準化單元設計”出發(fā)，著重分析單元結構，挖掘單元教育的價值，在一定程度上切中要害，有利于解決存在的問題。
C。 家庭作業(yè)和考試功能混淆
在課程和教學檢查中，發(fā)現(xiàn)不少中學喜歡搞校本操。 他們覺得教材中的習題量不夠，自己買的習題冊也未必能滿足學校中學生的學習需要。 因此，學校為中學生設計了大量的校本習題。 仔細研究那些中學的校本教案，我發(fā)現(xiàn)很多校本教案相當于教案加習題。
考試要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成，并且要有知識覆蓋，所以考試的時候會有一定的選擇題和填空題，保證考試的覆蓋面達到指定的范圍。 甚至在一些中學考試中，為了防止中學生考試時答題混亂、批改困難，還有選填題。 結果，相應的作業(yè)中出現(xiàn)了大量這樣的題。 既不能實現(xiàn)診斷功能，也不能實現(xiàn)診斷功能，更談不上質(zhì)量的提高。
現(xiàn)在很多中學三天練一套功法，很多都是重復的功法。 老師們還是不滿意，說已經(jīng)說了很多遍了，中學生還是犯錯誤，雖然中學生更加不滿意，沒有興趣。 這樣的學習有用嗎？ 我曾經(jīng)和一位大學老師交流過這個問題，他告訴我：“現(xiàn)在的大學生很奇怪，他們的問題一模一樣。只要把一個已知解的數(shù)學問題換成一個真實的情境問題，中學生顯得很無奈，可見一斑。 可見，這些年不切實際的考試，讓我們的作業(yè)、評價等都走在了應試的路上。
3. 待解決的問題——落實學科教育價值，實現(xiàn)結構化教學，促進教學評價的一致性，提高校本教研質(zhì)量
二、單元教學設計課堂實例分析
單元教學設計，從大的方面來說，需要做好四個方面的規(guī)劃。
1.規(guī)劃單元內(nèi)容——原則上根據(jù)教材章節(jié)規(guī)劃新講課，適當劃分或調(diào)整
新課不建議亂搞教材章節(jié)規(guī)劃單元，否則老師需要花費大量時間和精力為單元重新配置相應的資源。 鼓勵班主任認真研讀教材章節(jié)編排，理解教材編排目的，選擇適合章節(jié)的主要任務，將單元學習能力有機整合、結構化，突出思想單元設計。 其實有些內(nèi)容還可以根據(jù)自己的中學情況和學生情況進行適當?shù)恼{(diào)整。
接下來，將無錫目前使用的教材章節(jié)與人教版進行比較，大家就會更加清楚這些教材化的調(diào)整。 如右圖所示：
第一章第四節(jié)周期性運動，南京現(xiàn)行教材與人教版不同。 北京現(xiàn)行教材把“圓周運動”、“振動”和“波動”綜合在一起，指出它們的共同特點——周期性，故名《周期運動》。 這樣，對學習內(nèi)容的要求也就不同了。 我們主要從動作描述的角度講，相關的動力學部分放在擴展課程中，供部分中學生繼續(xù)學習。 但在2017年版新普通中學數(shù)學課程標準發(fā)布并統(tǒng)一標準后，北京市現(xiàn)行教材的編排明顯存在本章內(nèi)容過多的問題。
據(jù)悉，讓我們來看看即將使用的人教社選1課本前兩章的編排情況。
我發(fā)現(xiàn)我把現(xiàn)在的無錫教材《常變直線運動》第一章分成兩章，一章叫“運動描述”，另一章叫“勻變直線運動研究”，慢下來學習節(jié)奏，讓中學生盡早適應中學量化研究的要求。
在“運動描述”中，包括質(zhì)點、參考點； 時間、位移； 位置變化速度的描述-速度； 速度變化-加速度的描述。 我們從中學生學習的角度來探討這些內(nèi)容。 在規(guī)劃大任務的時候，我們也覺得可以做一些改變和調(diào)整，更有利于中學生的學習。 我們發(fā)現(xiàn)在運動的描述中，運動的速度更容易讓中學生觀察和理解，為什么要介紹速度變化的快慢？ 本內(nèi)容不適合直接觀察，強行給中學生看。 中學生在下一章的學習中還需要繼續(xù)加深理解。 是否可以將此內(nèi)容調(diào)整到第二章？ 右邊的圖片是我們嘗試過的。
按照大單元教學設計的理念，我們也把這個內(nèi)容分成了兩個單元。 第一單元叫《基于現(xiàn)代信息技術的運動研究》，相當于運動的描述，著重記錄運動的st圖像和vt圖像，不急于介紹加速度的概念。
加速度的概念放在第二單元，我們用task的方式寫題目，叫做“study of ”。 為什么會想到“研究落體的運動”來開始我們對勻速運動的研究呢？ 大家知道，自由落體運動是生活中典型的勻速直線運動，所以本單元從對落體運動的研究中推導出勻速直線運動定律，并最終將該定律應用到生活中各種運動的分析中。 在對落體的研究中，發(fā)現(xiàn)了落體定律，進而進一步提出了“勻速直線運動”，進而進一步提出了加速度的概念。
目前，重慶部分中學也對這兩章的教學進行了一些實驗，鼓勵中學生用現(xiàn)代手段重走伽利略的研究道路，感受物體沿不同斜坡墜落的vt圖像，尋找律，并引出勻變速線運動的概念和加速度的概念。
另外，本課介紹的內(nèi)容是將原來的傳統(tǒng)章節(jié)“機械能守恒定律”拆分為兩章，如右圖所示，主要是基于大單元設計的思路任務。
我們發(fā)現(xiàn)，從小學到初中的中學生，往往對能量的認識比功更直接。 中學生也學習了功的知識，但是功是很具體的。 中學生了解到前面討論的問題是能量而不是功之后，首先要明確一件事——爬樓過程中的力學作用和作用，以及單元教學設置。 還先講動能、引力勢能、彈性勢能、機械能，再講功，引力功與引力勢能變化的關系，再講功率。 主要是了解真實情況下爬樓梯過程中的機械功、機械能以及功與能的關系。
在后一章中，我們設立了“擺系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換”的研究任務，主要通過中學生的自主研究，發(fā)現(xiàn)一定條件下的機械能守恒定律。 明天化學活動的兩場講座是本單元的第一場和最后一場。 既然是鐘擺系統(tǒng)，我們的主題就圍繞“鐘擺”展開。 第一節(jié)課以“放”開始，最后一節(jié)課以“放”結束。
周世平老師明天沒有用“擺錘”實驗，因為時間不夠，中學生也不知道怎么用這個技巧。 其實這節(jié)課最后要呈現(xiàn)的運動項目是中俄韓妹子蕩吊床（它的明顯特點是蕩得越高，蕩得越高）。 這些吊床練習非常有趣。 只要她在吊床上挺直身子，隨著蕩秋千的節(jié)奏站起來，就可以蕩起來，依靠運動員做功，將體內(nèi)的生物能轉(zhuǎn)化為機械能。
小學生玩的吊床，主要是靠大人在前推的過程中做功，不斷補充能量。 讓中學生在鐘擺研究過程中了解和感受建模和守恒的條件。 本單元的最后一課到此結束，讓中學生真正認識功與能的關系，而不僅僅是機械能守恒的問題。 這就是為什么我們會對教材章節(jié)進行調(diào)整。
2、營造真實場景——貼近中學生生活，減少學習體驗，激發(fā)學習興趣
去年5月16日，我在南京中學聽取了化學課程標準組專家黃樹波老師的報告。 他把“中學數(shù)學實情教學”講得很透徹。
里面引用了黃老師的四句話，希望大家能夠真正體會到在單元教學中創(chuàng)設情境的重要性。 那么我們?nèi)绾卧O計用于創(chuàng)建真實場景的創(chuàng)意呢？
首先，讓我們看看今天的教材編寫與原來的有何不同。
廣州正在編輯的教材，如左圖
學習牛頓第一定理就是一個拔河圖，單元內(nèi)容圍繞這個真實情況展開。
PEP教材，如下圖，也有很強的情境意識。 每個部分都以一個場景和一個問題開始。 通過天安門前的照片展示長安街上的車輛。 面對這種真實情況，討論車輛的位置等問題，理解時間，建構位移等概念。
我們來看看“擺系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化”中創(chuàng)建的場景，如右圖：
一開始提出了一個目標，就是要找到擺系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換的不變量。 任務以“你有沒有觀察過錘飾、秋千、珠寶落地鐘等物體的運動？……”為任務。 老師讓中學生從顛簸實驗開始研究，讓場景的創(chuàng)作更加接地氣。
讓我們看另一個反例。 在運動描述的學習中，以中學生非常熟悉的場景作為學習的切入點，如：運動APP。 現(xiàn)在有些同學喜歡在同學圈發(fā)圖——今天跑了多少步，運動軌跡是怎樣的？ 有很多參數(shù)。 我們將從這里開始研究運動APP記錄的是什么東西，然后從這里規(guī)劃兩個重點： 1. 位置——從位置A到位置B，位置的變化量； 2. - along which route 要走的路，具體路線。 這樣，中學生很容易理解時間、力矩、位移、距離等概念。
一個單元就是一個情境，可以把本單元的學習內(nèi)容串聯(lián)起來。 作為課堂，也可以結合生活中熟悉的情況引入。 比如徐老師一開始就做了隆鼻實驗，引出明天的學習任務，揭示為什么隆鼻實驗是安全的。 以后，中學生在課堂上學習的鐘擺，才是真正生活中的鐘擺。 有泡沫做的擺錘、乒乓球、鐵球、塑料球、樹枝供中學生自主選擇。 通過中學生對不同擺的研究，了解機械能守恒的條件，感受模型構建的重要性。
本單元的最后一節(jié)課由北京崇明學校的周世平老師主講。 因為這門課很全面，按照我們的設計，就是為了突出核心品質(zhì)。 中學生應該學會用上面學到的知識對真實問題進行分析，但在課后，也應該是對生活中放置的問題（吊床）的解釋。 由于時間關系，這堂課最后沒有呈現(xiàn)，但我們在書中提供了相關資料。
周老師用“魔法餅干罐”來引題，乒乓球自由落體、高空拋物線、競技運動“鋼管短跑”系列都是對真實問題的研究，串聯(lián)起這堂解題課.
3.設置有挑戰(zhàn)性的任務——任務目的明確，挑戰(zhàn)能激發(fā)興趣
這里的任務與活動不同。 任務目標比較明確，有時中學生被動跟著老師做活動，活動完成后中學生不知道活動的目的和意義。 其實問題不能簡單的用“任務”代替我們過去說的“活動”，關鍵是要明確任務應該如何安排，如何鼓勵中學生積極參與完成任務。
任務首先要有明確的目標。 看看我們已經(jīng)編好的一些單元任務，比如“墜落物體的研究”。 以前單位的名稱一般是“恒變直線運動”，只是告訴你學什么，現(xiàn)在我們用“落物研究”來說明這個單位。 任務是與教師和中學生一起研究生活中最常見的運動（物體掉落），找出這種運動的特點和規(guī)律，然后對其進行促進和遷移，并將其應用到分析和研究中。其他相關運動。 任務用于整個學習單元。
任務也充滿挑戰(zhàn)。 中學生對簡單的任務不感興趣。 中學生只是模仿再做，學不會深入。 因此，需要設置具有挑戰(zhàn)性的任務，這也是深度學習理論中提倡的一種策略。 例如，有一項名為 IYPT 的國際學生競賽。 去年已經(jīng)是第32屆，北京兩年前就引進了這項賽事。 每年，國際社會都會提前一年公布17道競賽題目，都是針對學生比較難的現(xiàn)實問題進行研究。
曾經(jīng)有一道題翻譯成“跳舞的硬幣”。 描述的問題是把一個空的玻璃瓶放在冰箱里冷凍，然后拿出來科學運動的快慢優(yōu)秀教案，用硬幣蓋住瓶子。 過了一會兒，你會看到硬幣在瓶子周圍跳來跳去。 這就是“跳舞幣”。 中學生要先進行實驗，再進行相關研究。 而中學生根據(jù)描述做實驗時，往往不成功。 多做幾次后，他們無意間發(fā)現(xiàn)，當瓶口有水時，硬幣將瓶口封住，可見實驗現(xiàn)象。 中學生發(fā)現(xiàn)了這個謎。 很興奮。 可見，這個液膜是實驗的關鍵，也是以后可以研究的重點。 作為題目，不直接給出，降低了中學生研究的難度和挑戰(zhàn)。
中學生自己研究，努力實現(xiàn)后，興奮不已，后續(xù)研究的興趣和動力都迸發(fā)出來。 可見，該任務在一定程度上具有挑戰(zhàn)性，也能激發(fā)中學生的學習積極性，更積極地參與學習。
為此，我們在設計單元任務時特別注意這兩方面。 喜歡：
任務1分析電子地圖中的運動信息（1學時）。 分析確實是一項任務。
Task 2 實驗室獲取運動信息并繪制運動圖像（2學時）。 這不太像。 前面我們改成學習獲取運動信息和繪制運動圖像的技巧。 學會這個技能就是任務的完成。
任務3 百米“飛人”博爾特跑多快（2課時），現(xiàn)改為“分析百米‘飛人’博爾特跑多快”，學習使用視頻分析技術來分析100米運動員的比賽。 這也是一種分析技術，相當于我今天給大家說的軟件形象，不過是專業(yè)教練員對競技比賽的分析技術和技巧。
在明天展示的每一節(jié)課中，老師還布置了一些具有挑戰(zhàn)性的任務，鼓勵中學生積極參與學習。 其中，在周世平老師的課上，中學生表現(xiàn)得更加積極主動。
周老師設計的任務，“神奇的餅干罐”任務，一開始就能顯著激發(fā)中學生的興趣。 做一個，中學生的學習情緒就會急劇上升。 接下來，乒乓球自由落體的研究能不能算是自由落體？ 主要目的是學習一門視頻分析技術，為完成前面的任務做鋪墊。 對于高空拋物現(xiàn)象，請小伙伴們當偵探，用分析軟件分析高空拋物視頻，猜猜物體被扔到哪一層樓……，中學生學習熱情高漲，積極主動完成了一項又一項任務。
4、改造單元評價——過程評價促進學習主動求質(zhì)量評價
學習評估仍然是課程改革過程中的一個難題。 無論是強調(diào)學習的過程評價，還是質(zhì)量評價，都比較困難。 明天，徐老師做了一些嘗試，在學習過程中減少評價，促進中學生的學習，但你可能感覺不多，為什么呢？
因為評價量表就是中學生所在的地方，本來想利用現(xiàn)代課程交互平臺進行實時統(tǒng)計，明天及時反饋，但是因為網(wǎng)速不夠給力，課堂卡在了某個地方，而且班主任只能讓你看小圖，沒有任何作用。 在現(xiàn)代社會，沒有網(wǎng)絡，沒有電，這可能是一件很可怕的事情。 就連我們公開課的教學效果，也直接依賴于網(wǎng)絡和電力。
現(xiàn)在過程評價量表的設計還是復雜得無法統(tǒng)計，但是評價量表設計得好，可以幫助中學生學好。 我們做了一些研究，包括小學和初中的案例，我們來看一個中學。 這是周士平老師做的一個關于自由落體運動的微型項目研究。
開始的時候，他想著學完勻速直線運動，再布置中學生學習這種自由落體運動。 通過中學生的研究，進而進行課堂交流，完成自由落體運動規(guī)律的學習，把學習的主動權交給中學生。 他把中學生分成幾個小組，讓中學生做很長的作業(yè)。 過了好一會，他才收起來看了看。 療效并不好。 中學生做的研究資料不完整，課堂上很難還原。 他只提供了研究結果。
周世平先生回顧了自己分配的任務，發(fā)現(xiàn)有的任務要求不明確，有的需要流程指導。 有一次，第二門課上到這個階段，他設計了一個詳細的作業(yè)要求，下了一個評價量表，如右圖。
結果，再次收到的作業(yè)明顯好于上一節(jié)課。 可見，布置這么長的作業(yè)，需要班主任在前期做詳細的規(guī)劃。 班主任如何評價中學生長時間作業(yè)的質(zhì)量，應該設計成一個量表提供給中學生。 中學生可以比較尺度，進行自主研究，規(guī)范中學生的研究過程。 鼓勵中學生收獲科研成果。
另外，學期結束后，人教社也舉辦了這樣的活動，也是一個研究項目。 活動計劃很詳細，提供的指標就是告訴中學生這個東西怎么做，也有類似的做法。 因此，可以將一些過程評價直接提供給中學生，讓中學生在學習的同時對照評價量表反思自己的學習過程，從而促進更有效的學習。
我們的研究成果已編成班主任用書和學習用書兩本書，可以作為您貫徹新課程標準，開展基于核心素質(zhì)大單元課堂教學實踐的重要參考，大場景，大任務素材。
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▲《普通中學化學新課資源叢書》編委
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