学科大概念视域下的学评教单元设计——以沪科版教材“做功了吗”教学为例

吉临荣 许帮正

（1.无锡市太湖格致中学，江苏 无锡 214125；2.无锡市教育科学研究院，江苏 无锡 214001）

高中物理课程标准（2017年版）强调“以学科大概念为核心促进学科核心素养的落实”.［1］“基于学科大概念的教学可以帮助学生从整体上把握物理概念与规律”.［2］学科大概念视域下的学评教单元设计主要有3个关键环节：基于课程标准和教材的目标设计、基于单元和课时目标的评价设计、基于课时目标的问题和实验设计.教学设计具体操作模型如图1所示.

图1 学评教单元设计操作模型

下面以沪科版教材第10章“机械与人”第3节“做功了吗”教学设计为例，阐述从物理学科大概念能量转化角度建构功的概念的学评教单元逆向教学设计思路.

1 基于课程标准和教材的目标设计

教学目标是教学活动预期结果，是课堂教学的起点和终点.教学目标的设计必要依据课程标准和教材结构.

1.1 研读课程标准

华东师范大学课程与教学研究所所长崔允漷教授曾说：“让教学回家”.教学的“家”就是课程标准.义务教育物理课程标准（2011年版）规定了物理课程的基本内容和初中学段应达到的基本要求，主要有科学内容和科学探究两部分，关于“功”的科学内容如下.

（1）能量、能量的转化和转移.结合实例，认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程.

（2）机械能.知道机械功和功率.能用生活中的实例说明机械功和功率的含义.

从课程标准提取的单元目标可以看出：功的科学内容包含在一级主题“能量”中，功与能紧密联系，功是能量转化和转移的量度，建构功的概念的锚点是学科大概念“能量转化”.

1.2 解读教材结构

（1）认真阅读现有教材.

首先要认真阅读现有教材，把握其内容结构.沪科版教材“做功了吗”的主要内容如表1所示.

表1 沪科版教材“做功了吗”的教材结构

（2）对比阅读新旧教材.

对比阅读沪科版新版与旧版教材，发现有两处改动，要分析并领会教材变化的意图.

改动1：在“机械功”框题中，新版教材将“为了评价机器的功效，人们提出了‘功’的概念，后来这一概念被引入到物理学中”从第1段移到第3段.

改动意图：后移的作用是防止“空降”功的概念，而要在探究利用动滑轮做功的基础上，发现力与在力的方向上移动距离的乘积是一个有意义的物理量，由此提出功的物理意义是“评价机器的功效”.

改动2：在“怎样才算做功”框题中，新版教材将“人用力推车，车未动，在推力方向上车没有移动距离，推力没有做功”从旧版教材图10-24（c）移为（a）.

改动意图：前移的作用是让学生先通过实例分析，知道力和在力的方向上移动的距离是做功的两个必要因素，然后再由此判断其它力或物体是否做功？

（3）参考阅读其他教材.

“他山之石，可以攻玉”.在深度备课过程中还要阅读教育部审核通过的其他版本物理教材，取长补短，捕捉借鉴点如表2.

表2 其他版本教材关于功的教材结构及可借鉴点

主要借鉴点是“如何引入功？”沪科版和人教版教材是从功效引入，即用力与物体在力的方向上移动距离的乘积来评价机器的功效；苏科版教材对能量采用了渗透教学的思想，在学习功前已渗透学习了重力势能，所以本节开始就阐述“人举高物体时化学能转化为重力势能”，从化学能转化为重力势能的角度认识功.其实两者并不矛盾，因为“能量转化”是“功效”的本质.其他借鉴点参见本文“3.3开发低成本资源”.

1.3 设计课时目标

综合课程标准、教材结构等，分解的课时学习目标如表3.

2 基于单元和课时目标的评价

教学评价是以教学目标为依据，对教学过程及结果进行价值判断的过程.传统的教学设计是按“学习目标→教学活动→学习评价”为顺序，即学、教、评教学设计；根据美国学者格兰特·威斯金和杰伊·麦克泰格在《追求理解的教学设计》一书中提出的逆向教学设计3个阶段：确定预期结果→确定合适的评估证据→设计学习体验和教学，可以将学习评价移到教学活动前面，按“学习目标→学习评价→教学活动”为顺序进行学、评、教逆向教学设计，充分发挥了学习评价承上启下的桥梁作用.

学习评价按目标又可分为两类：一是基于单元目标的终端评价（即单元检测或综合实践活动等）；二是基于课时目标的课时评价（巩固练习或表现性活动等）.表现性活动评价是与教学过程同步的评价，将表现性评价镶嵌在教学进程中，有助于学生概念和规律的持续性进阶.沪科版教材“做功了吗”的学习目标和学习评价如表3所示.

表3 沪科版教材“做功了吗”的学习目标和学习评价

续表

3 基于课时目标的问题和实验设计

在课时目标的导向下，教师可适当整合教材，创设真实情境，设计驱动问题，开发实验资源，组织学生活动，彰显教师的个性和智慧.

3.1 创设真实情境

知识是“盐”，情境如“汤”，盐只有溶于汤才好入口，知识只有融入情境才好理解和消化.本节课设计的真实情境如下.

请3位同学来帮老师做些事：甲同学从老师手中接过矿泉水桶匀速行走1 m；乙同学沿竖直放置的米尺将一瓶矿泉水匀速向上举高1 m；丙同学在水平桌面上拉着两瓶矿泉水沿着米尺匀速移动1 m.

师：老师只有一个奖品，只能发给他们中的一个人，发给谁呢？需要有一个标准，发给做gong最多的同学.今天请同学们来做裁判，最后奖品发给谁？

上述情境作为一条主线贯穿整节课始终，既能引起学生思维冲突，又能推进教学进程，还可以作为总结评价，前后呼应.

3.2 设计驱动问题

问题是思维的起点.设计问题链可以起统领作用，引发学生深度思考.本节课以1个主线（奖品发给谁？），3个问题链、9个学生活动达成课时目标，具体内容如表4.

表4中，问题链2是对问题链1的进阶评价，问题链3又是对问题链2的进阶评价；学生活动④是对活动③的进阶评价；活动⑥是对活动④和⑤的进阶评价；活动⑧是对活动⑦的进阶评价，活动⑨又是对活动⑧的进阶评价.问题导向，层层进阶，促进理解.本节课的主线“奖品发给谁”是课堂总结性评价，由于教师口头表述的gong可以是“功”，也可以是“工”，进而让学生认识物理上的“做功”和生活中的“做工”含义不同，最后因3人都“做工”了给3名学生都发奖品，满足学生的心里需要，画龙点睛，活动育人.

表4 沪科版教材“做功了吗”的问题链和学生活动

3.3 开发低成本资源

低成本资源是常态优质课的保障.在开发低成本资源过程中需要注意以下几点.

一是充分利用好教材中的素材.沪科版物理教材中鸡蛋、矿泉水都是生活中常用物品，可设计将2只鸡蛋举高1 m体验1 J大小的活动，计算将1瓶矿泉水瓶举高1 m做了多少功的活动.

二是根据需要补充或完善素材.教材中只有“人用力推车，车未动，推力没有做功”的实例，即有力无距离不做功.需要补充“花样滑冰运动员在光滑的冰面向前滑行一段距离，运动员没有力做功”的实例，说明无力有距离不做功；补充“人行走中向上搬纸箱的力不做功”，说明有力有距离，但力和物体运动方向垂直也不做功.补充“工人将油桶推到仓库中”，与教材中“汽车的牵引力使汽车移动一段距离”“吊车钢索的拉力使货物上升一段距离”整合构建3种典型的做功模型.

三是积极开发低成本实验资源.教材在“探究机械功”时说明：“若动滑轮的质量远小于所提物体的质量，那么拉力F几乎是物重G的一半”，这是一种理想情况，用实验室的器材无法实现“远小于”这一条件.可设计如图2所示的费力杠杆，由于杠杆的重力作用线通过支点，额外功相当小；设计如图3所示的省力动滑轮（G动=0.4 N）.制作泡沫刻度板便于测出拉力移动的距离s和物体升高的高度h.

图2 费力杠杆实验

图3 省力动滑轮实验

四是依据学情整合好学习资源.在实际教学中，先让学生分析如图4所示的省力动滑轮，再分析如图5所示费力杠杆，符合学生的思维习惯.而在提供实验数据让学生发现规律时，先分析如图2所示的费力杠杆，学生很容易发现Fs=Gh的规律；再分析如图3所示的省力动滑轮，学生分析得出Fs≈Gh，符合学生的进阶思维.

图4 省力动滑轮

图5 费力杠杆

4 结语

基于单元整体设计，抓住学科大概念能量转化建构功的概念，在此基础上进行“学习目标→学习评价→教学活动”的逆向教学设计，统领了力和运动、简单机械和能量的关系，突显了功的桥梁作用，既能培养学生的思维能力，又能帮助学生理解功的概念.