素养导向的单元设计：迈向知识与项目的统整*

骆 波

单元是课程与学习的基本单位，单元设计是落实学科核心素养的有效途径。单元设计作为研究热点，有两种倾向值得研究者和一线教师警惕。一是言必称“大”，张口提笔就是大单元、大主题、大概念等。学习内容的综合、学习方式的多样和学习过程的开放固然重要，但更重要的是设计与组织好基本的课堂活动，以促进学习真实发生。二是分而论之，把单元简单地分为“知识单元”和“项目单元”。两类单元分别基于分析取向和综合取向，在知与行的关系上各执一端，无法有效满足素养时代的学习诉求。

为求得单元组织教学的优化，应在育人目标的统领下整合知识与经验、学科与生活，为学习者提供在真实情境中解决问题的机会。本文以苏科版物理八年级上册第五章“物体的运动”设计为例，浅谈如何通过对知识与项目的统整，从具体的知识点走向相对完整的学习单元。

一、关键问题：触及概念本质，以形成物理观念

物理观念与物理事实、物理概念、物理规律同属于物理知识，是聚合和抽象程度更高的物理知识；是居于物理学科中心，具有超越课堂教学的持久价值和迁移价值的关键性概念或原理。［1］当学生理解了物理概念和物理规律并懂得进行实际应用时，我们才能说其物理观念已经形成。所以，素养导向的单元设计应厘清单元目标，设计关键问题，触及学科本质，科学把握物理观念的生长过程和转化过程。

1.确定单元目标，呈现物理观念的生长过程。

单元目标应该包含两部分内容：一是学生应该学到什么；二是通过何种方式学到。单元目标的确定，首先要进行上位的勾连，要在课程目标的统领下，以主题为核心，使单元具有明确的目标指向性；其次要注重学科间的横向融合，使单元既关注认知和情感，也关注学科和主题；最后要注重单元目标的纵向延伸，明确下一阶段的要求，使单元目标更有发展性。在教学“物体的运动”这一单元时，笔者设计了如下单元学习目标。（见表1）

表1 “物体的运动”单元学习目标

2.设计关键问题，揭示物理观念的转化过程。

在单元教学中，要让学生有机会表达看法、交流想法和展示做法，使学生在表达与展示中不断加深对主题意义的认识。对话的质量取决于问题设计的水平，尤其是关键问题的设计。关键问题的设计应指向单元学习目标，保证学习不偏离航道；应有利于暴露“前概念”，扫清建立科学观念之路上的障碍；应注重逻辑推理，形成解决问题的科学程序。在学习“物体的运动”单元时，笔者设计如下单元关键问题。（见表2）

表2 “物体的运动”单元关键问题

二、探究活动：像科学家一样思考，以发展科学思维

素养导向的单元设计，注重把“探究活动”作为“构建物理知识结构、提高学生科学素养、体现课程理念”的主线。但在教学实践中，不少教师把“探究”机械地理解为“发现、描述、测量、推理”等系列技能，其结果自然偏离物理学习的本质。通过训练，学生可能掌握了这些零散的技能，但无法解决实际问题，更不能像科学家那样思考。苏科版初中物理教材主编刘炳昇教授也曾在报告中指出：“探究是融合了观察、实验、理论思维和数学方法应用的科学方法。”

基于上述认识，笔者在设计单元探究活动时考虑两个基本要点：一是如何使探究真实有效地发生；二是探究活动是否利于发展科学思维。

1.让探究行为发生。

在学生探究过程中，教师可思考下面5个问题，判断探究行为是否真实有效地发生。（1）谁在提问？至少应有一段时间或者部分过程，是由学生的提问来推动的。（2）谁设计步骤？（3）谁决定收集什么数据？（4）谁根据数据做解释？是教师还是课本给出了结论？还是学生分析其收集的数据，并得出结论？（5）谁交流和验证结论？这些活动是否促使学生评估其探究过程与结果，并进行交流？

2.像科学家一样思考。

《普通高中物理课程标准（2017 年版）》指出，“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。就初中物理的学习而言，需要依托科学探究，发展学生的科学思维，使其形成物理观念，培养科学的态度。具体的教学策略是：创设问题情境—开展实验探究—构建物理模型—培养科学思维—形成物理观念。在学习“物体的运动”中“直线运动”一节时，笔者设计以下案例，说明探究性活动如何发展科学思维。

案例：“研究气泡的运动规律”的探究设计

观察：在内径约为0.8cm、长为10cm的玻璃管中注满水，上端留一小段空气柱，再用橡皮塞塞住管口。将玻璃管翻转后竖直（或倾斜）放置，观察气泡的运动情况。

问题：气泡运动过程中速度是否变化？

方法：（1）分段研究，将水管分成等距离的若干区间，比较每段所用时间是否相同；（2）设计表格，记录各区间的时间并计算相应的速度；（3）画出气泡运动的s-t图像，得出气泡呈均速直线运动的结论。

质疑：（1）还有其他划分区间的方法吗？（2）生活中有严格意义上的匀速直线运动吗？

此案例在以下方面体现了“像科学家一样思考”：一是注重研究方法背后的逻辑，从局部到整体；二是采用多种形式记录收集到的证据；三是建立“抽象模型—描述事物活动规律”的数学方程式或描述性文字。从本质上讲，科学家的研究过程就是提出问题、收集证据、寻求答案、建立模型的过程，他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。我们在进行单元设计时，需要精选典型的探究活动，渗透科学思维，给学生创造像科学家那样探索的机会。

三、实践项目：打通知识与实践，以培育关键能力

物理学习中的实践性项目，一般可分为科学实践、工程实践两类。我们期望学生亲身参与实践，没有亲身经历这些实践，学生就不能理解科学实践，更不能理解科学知识的本质，关键能力的培育也将沦为无源之水、无本之木。

在进行单元设计时，教师可围绕核心概念，开发1～2个实践项目，让学生经历“开发和使用模型、计划与开展研究、分析和解读数据、使用数学和计算思维、建构解释以及运用这些实践来展示对核心概念的理解”，培育其学科关键能力。

1.科学实践项目。

在科学实践中，教师要引导学生经历像科学家那样探究并建立有关自然世界的模型和理论的过程。

案例：测量平均速度。

器材清单：玻璃球（大小各一个）、卷尺、记号笔、PVC线槽（1.5m）、秒表等。

实践任务1：测量玻璃球在斜面上运动的平均速度。将线槽一端垫高，再将玻璃球从起点释放，记录它到达底端所用的时间。重复3次，计算出玻璃球在线槽上运动的平均速度。

实践任务2：探究影响物体沿斜面运动的平均速度的因素。让学生列出影响玻璃球在线槽上运动的平均速度的因素，并逐一设计实验、收集证据、检验猜想。

实践任务3：比较玻璃球在斜面上运动的平均速度和在地面上滚动的平均速度。观察玻璃球从线槽冲下来后在水平地面上的运动过程，记录玻璃球停下的位置及所用时间，计算玻璃球在水平地面上运动的平均速度，并与之在线槽（斜面）上运动的平均速度比较。改变释放玻璃球的起点，重复3次，计算并比较数据。

上述实践项目包含三个层次：一是实际的测量活动，深化对平均速度的认识；二是开放性的探究活动，需要经历完整的探究过程；三是拓展性的研究内容，发现新的运动规律。这表明科学实践能不断生成新的研究问题，是个持续探索、不断发现的过程。

2.工程实践项目。

在工程实践中，教师要引导学生像工程师一样设计方案、建造模型，再反复检验、改进，以实现最优化的设计。

案例：设计一个可以做匀速直线运动的玩具小车。

设计流程及其具体任务，如图2所示。

素养导向的单元整体教学应为工程教育留有一定的空间，具体操作中要关注学生的以下预期表现：一是确定一个设计问题的标准，并考虑相关的科学原理（核心概念）；二是评估彼此的设计方案，并对各方案的优点加以整合；三是分析检验数据，改进整合后的方案，以实现最优化的设计。

课程单元是围绕学科核心素养，对情境、目标、探究、模型、实践等进行组织或结构化的“一个完整的学习事件”。无论是关键问题的设计、探究活动的组织，还是实践项目的开发，均需以素养为导向。通过一个个单元，以知识与项目的统整为路径，连接知识目标与学科核心素养；建立学习内容与真实情境之间的关系，打通知识学习与实践应用的“最后一公里”；贯通书本世界与生活世界，强化学用结合与知行合一，使学生像科学家一样思考、像工程师一样实践。

（图2）