基于核心素养的高中物理教学设计与方法-内容与流程

2023-08-16 理论教育版权反馈

【摘要】：中学物理教学设计的核心理念是促进学生物理学科核心素养的全面发展。具体到物理教学中每一个课题的教学设计，都需要回答有关学生发展的一系列问题：该课题包括哪些内容？寻找上述问题的答案的过程就是教学设计的过程。物理学科核心素养导向的教学设计的一般流程可以分为分析、设计和评价三大部分。

中学物理教学设计的核心理念是促进学生物理学科核心素养的全面发展。具体到物理教学中每一个课题的教学设计，都需要回答有关学生发展的一系列问题：该课题包括哪些内容？这些内容对于促进学生发展具有什么价值？学生学习该课题之前的初始状态是怎样的？如何确定学生的初始状态？学生通过该课题的学习可以在哪些方面得到发展？发展的目标状态如何确定？从初始状态到目标状态需要经历哪些过程？如何设计教学活动支撑这些过程？如何知道目标状态是否达成？寻找上述问题的答案的过程就是教学设计的过程。

物理学科核心素养导向的教学设计的一般流程可以分为分析、设计和评价三大部分。分析过程是对学习需求的分析，其中包括对课程标准、教材、学习内容等的分析，以及对学习者特征的分析，进而形成大概念或核心概念；设计过程包含对学习目标的设计，对学习活动的设计，对教学模式、策略和方法的设计，对教学技术和手段的设计，对教学流程的设计；评价过程分为形成性评价和持续性评价。物理学科核心素养导向的教学设计流程可以简单地用图3-3表示。

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图3-3　物理学科核心素养导向的教学设计流程

（一）分析

分析过程是教学设计的基础，通过对课程标准、教材、学习内容等的分析，以及对学习者特征的分析，形成大概念或核心概念。

1.课程标准、教材、学习内容分析

课程标准是教学实施的纲领性文件，教师在进行教学设计时应认真研读课程标准，包括课程标准解读，深入领会课程标准的理念和要求。要深入研究教材，领会教材的编写意图，基于教材，开发教材。学习内容分析是教师深化对该课题所涉及的物理知识及其建构过程的理解，挖掘该课题对于学生发展物理学科核心素养的教育价值，要将该课题学习内容作为一个整体，放在物理学知识体系和科技、社会应用的大框架中，从学生发展的角度分析其教学价值，形成适合学生学习的大概念或核心概念，便于学生把握物理本质。

2.学习者特征分析

学习者特征分析要紧密结合教学内容分析进行，针对所学内容确定学生所处的初始状态是进行教学设计的基础。学生在学习过程中要基于已有的经验、知识和能力来建构新的知识，学习新的技能，他们所经历过的探究过程和学过的方法都会对后续学习产生影响，他们对教学内容的兴趣和对教学方式的态度也会影响新内容的学习。因此，学习者特征分析应包括：与新内容相关的生活经验和前概念；原有的知识、技能和能力发展水平；所经历的科学探究过程和学过的方法；学生的兴趣及对教学内容、教师和媒体的态度；学生习惯的学习方式；学生的总体特征等。

（二）设计

设计环节是教学设计的核心，包含对学习目标的设计，对学习活动的设计，对教学模式、策略和方法的设计，对教学技术和手段的设计，对教学流程的设计。

1.学习目标的设计

学习目标要依据课程标准、教材、知识内容与学情分析，尽量涵盖物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面，并且用清晰规范的行为动词来表述，如知道、理解、能用、学会、经历等。

特别要注意的是，目标主语应是学生，尽量少用“通过……培养学生……”等类似表述，建议以“学生观察……”“学生理解……”“学生体验……”“学生探究……”等陈述形式或以学生感兴趣的开放性问题的形式进行表达。最理想的方式是让学生参与学习目标的制定。

2.学习活动的设计

学习活动是以理解为基础的意义探究型学习活动。学生在教师指导下，通过解释、举例、分析、总结、解决不同情境中的问题等在已有知识基础上的建构性的活动，获得对新知识的理解。

学习活动的主要特征：①与学习目标相契合；②让学生参与挑战性任务；③考虑学生的多种学习倾向；④有指导的探究；⑤表现思考的结果；⑥系统设计。

学习活动的关键是问题解决的过程，也是问题解决策略的选择过程，要让学生利用所学知识解决实际问题。活动情境设计要具有挑战性和趣味性，能够激发学生持续探究的兴趣，并让学生获得成功的体验。要考虑学生的多种学习倾向，学习活动设计呈现低结构特点，能够满足共性与个性的需求。关注学生多元智能的倾向，通过考虑学生的多元智能来设置不同的学习活动切入点，鼓励学生以多种方式表达对知识的理解。给学生提供思考与讨论的时间和空间，便于其深度加工。

3.教学模式、策略和方法的设计

在选择教学模式、策略和方法时，首先要根据学习目标、学生实际和教学条件确定教学模式。选择教学策略时要根据学生的特征，从学生的初始状态入手，分析学生要达到目标状态可能经历的典型路径，深入地了解学生的思维，分析通过哪些学习活动（如观察现象、分类、动手实验、解释、建模等）有助于学生对概念的理解。在具体方法的选择上，要根据学生情况进行，如果学生已有充分的直接经验，可以采用讨论法，充分利用学生资源，引导学生通过相互质疑，厘清模糊概念；如果学生在思维方法上存在困难，可以采用讲授法，教师使用恰当的教学语言作出示范，进行解释说明，使得学生可以理解和接受，从而逐步发展相应的能力。

4.教学技术和手段的设计

为了达成学习目标，在学习活动中，需要采取一定的教学手段，包括教学媒体、教学技术、教学资源的开发等。数字媒体已成为物理学习的重要课程资源，物理教学要积极利用已有数字媒体，主动开发适合教学、提高教学质量的产品，拓宽物理学习的途径，促进物理教学方式改革。

5.教学流程的设计

教学过程中各个环节之间的设计，要符合课堂教学内在逻辑（情境导入、问题探究、总结应用、迁移创新），符合学生的认知发展规律（由低到高、由已知到未知）。

在物理教学中，要重视学生的主观能动性，鼓励学生主动提出问题，而不只是被动地回答问题。学习金字塔用数字形式形象地显示了：采用不同的学习方式，学习者在两周以后还能记住不同比例的学习内容（平均学习保持率）。这种现代学习方式的理论最早是由美国学者、著名的学习专家爱德加-戴尔于1946年发现并提出的，如图3-4所示。

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图3-4　学习金字塔

基于学习金字塔理论，结合物理教学实践，物理教学方式可以按照以下顺序不断优化：教师列举实例进行讲解→学生列举实例→展示联系生活、社会的图片→演播联系生活、社会的视频→展示实物并进行演示→学生操作体验→学术性问题或任务→经历创造性解决实际问题的过程。因此，为更好地组织实施物理学科核心素养导向的物理教学，物理教学方式可以采用讲授型、实验演示型、实验探究型、问题驱动型、任务驱动型等。

北京师范大学郭玉英教授长期致力于物理学习进阶的研究，提出了基于从知识到能力再到素养发展的进阶教学转化模型，如图3-5所示。

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图3-5　基于物理学习进阶的教学转化模型

基于物理学习进阶的教学转化模型，借鉴了一些面向科学学习的设计理论，如科瑞柴克等人提出的学习目标驱动设计模型、佩莱格里诺提出的构造中心设计模型等。郭玉英等人开发了基于学习进阶的教学系统设计模型，如图3-6所示。

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图3-6　基于学习进阶的教学系统设计模型

在物理教学中，不但要关注物理内容的科学成分，更应关注和挖掘蕴含在物理知识里面的教育价值。基于新课程标准的理念和教学要求，核心素养导向的物理教学设计，应突出以学生为主，以物理知识为载体，深入挖掘物理知识中所蕴含的物理学科核心素养，通过问题引领，使学生得到全面发展，因此在教学设计中应重点关注：以情境引问题、以问题导探究、以探究促结论、以结论促应用、以应用促创新。借鉴郭玉英教授的学习进阶理论，结合物理教学的特点，物理学科核心素养导向的教学设计，提倡如图3-7所示的教学路径。

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图3-7　核心素养导向的物理教学路径

6.教学反思

教师需要在教学过程中不断进行反思，每节课后根据反馈信息修改教学设计中的各个部分，这是对课堂预设和结果是否具有一致性的检验，也是教师成长的关键环节。上完课后，教师要及时总结和反思，基于课堂观察和评价反馈，对教学内容和过程进行修改和完善，使其更有效地促进学生发展。

反思可以重点关注：情境的设置是否符合学生的认知规律，活动的设计与实施情况是否顺利，学习目标是否达成，教学方法、教学策略和教学手段的选择和应用是否有效，学生是否提出了问题，探究过程是否深入参与，等等。要从教学的全过程进行反思，并提出今后教学的改进建议。

（三）评价

学生是否提出了问题，学生的知识是否是其自主构建、自然形成的？是否从初始状态达到了目标状态？学生是否得到了全面的发展？这些问题的答案都需要通过评价来完成。可以通过适时、适当的评价来获取证据，有效教学需要及时反馈、及时调整。评价的方式可以是多种多样的，可以是师生对话、交流的方式，也可以采用学案的方式，包括通过观测、测试、作业等各种手段，评价的目的在于教师改进教学，更好地促进学生的发展。评价过程可分为形成性评价和持续性评价。

1.形成性评价

形成性评价是相对传统的终结性评价而言的，是在教师教学和学生学习的过程中，为了调节和完善教学活动、引导教学过程正确而高效地推进而对学生学习结果和教师教育效果采取的评价，是为了了解学生的学习情况，及时发现教学中的问题而进行的评价，是对学生日常学习过程中的表现、取得的成绩以及反映出的情感、态度、策略等方面的发展作出的评价，是基于对学生学习全过程的持续观察、记录、反思而作出的发展性评价。

形成性评价的目的是在教学活动过程中，通过收集相关信息及时了解教学进程和效果，并将相关问题和建议进行及时反馈，以便教师随时调整教学计划、改进教学方法，调整、完善、改进教学活动。同时，通过形成性评价激励学生学习，帮助学生有效调控自己的学习过程，使学生获得成就感，增强自信心。

形成性评价通常可分为确立学习目标和评价标准、寻找学习证据、解释证据、确定差距、给予反馈、调整教学以适应学习需求、帮助学生缩小与学习目标之间的差距等环节。学习目标确定了学生在课堂上学什么，评价标准确定了学生怎么学，是学生的学习指南。在确立了学习目标和评价标准之后，教师使用各种策略（如前测、后测、预设问题、观察学习活动等）获得有关学习证据，并将其与评价标准相比较，确定学生学得怎么样：学生理解了什么，哪些概念理解错误，学生掌握或尚未掌握哪些知识、获得或还未获得哪些技能，等等。在学习的过程中，学生也可以根据评价标准来调整学习策略，以达成学习目标。

2.持续性评价

持续性评价是长期、持久性的评价，是在整个课程的教学过程中，对学生所表现的情感、态度、能力和学习策略，掌握知识和学习内容的水平及表现出的发展潜能进行的综合性评价。由于持续性评价是贯穿于课程的整个教学过程中，从不同阶段、不同层次，全面、真实地对学生进行评价，因此持续性评价可避免终结性评价的偶然性和投机性。

基于核心素养的高中物理教学设计与方法-内容与流程

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