基于学科核心素养的物理教学目标设计：问题、原理与模式

郭桂周，肖白云，柳晓钰

教学目标是课堂教学的核心。在某种程度上可以说，课堂教学都是围绕教学目标展开的，教学目标是进行教学设计、组织教学活动和展开教学评价的基点，同时也是课程理念落地的关键所在。正如有学者所指出的那样，“对教学目标的研究是教学设计研究的起点问题，是统率整个教学活动设计的目标指向和教学活动的落脚点”[1]。

自《普通高中物理课程标准（2017 年版）》颁布以来，如何将物理学科核心素养落地就成为物理课堂教学变革的关键。物理学科核心素养落地，一方面需要进行课程统整展开大单元设计，另一方面需要挖掘每一节课的核心素养教学价值并在课堂教学中实现。因此，基于物理学科核心素养设计科学合理的教学目标并围绕这些目标展开课堂教学就成为核心素养能否落地的关键。但是，从现实来看，基于核心素养的物理教学目标设计存在着诸多问题。

一、已有物理教学目标设计存在的问题

（一）用课程目标框架生搬硬套教学目标

已有相当多的物理教学设计在进行教学目标设计时往往利用三维目标或者物理学科核心素养的四个维度生搬硬套物理教学目标。这实际上一方面反映了部分物理教学研究者对教学目标设计的基本原理缺乏应有的认知，另一方面反映了部分教学设计者并未意识到课程目标与教学目标之间存在的巨大差异。

正如有研究业已指出的那样，课程目标与教学目标“存在着很大的抽象程度上的差异，看不到这种差异，把课程总体目标直接拿来作为课堂教学目标,就不可避免地会出现僵化、形式化和标签化现象”[2]。同时，用核心素养框架生搬硬套教学目标导致的一个问题是，教学目标设计违背基本的逻辑。因为，用物理学科核心素养框架设计教学目标，一般将知识与能力目标归入到“物理观念”的下面，但是知识与能力同物理观念实际上并不存在逻辑上的上下位关系。如某位教师《力的合成》教学设计物理观念目标[3]：理解等效替代思路。能从力的等效性出发，理解合力与分力的概念；明白分力与合力的关系符合平行四边形定则，掌握利用平行四边形定则对两个力或多个力求合力的方法。

同时，我们也要看到，物理学科核心素养是学生在完成三年的高中物理学习之后，所应达到的目标，属于宏观、上位、整体性的课程目标。“科学探究”虽然是物理学科核心素养的维度之一，但是并不能要求每一节课都要通过科学探究展开教学，一方面并非每一节教学内容都适合探究教学，另一方面也不可能每一节课都用科学探究展开教学，因为探究教学有其自身的局限性，如知识学习效率较低等。并且，也并不是每一节课都能够培养学生的社会责任感，像《实验：探究加速度与力、质量的关系》这一节内容几乎没有办法完成培养社会责任感的任务。因此，物理学科核心素养的四个维度，并不需要在某一节课中全部体现，现实中也往往做不到。

（二）形式错误，教学目标的定位存在偏差

从本质上说，教学目标是教学的终点，是对学生应当学什么、学到什么程度的规定，而不是对教师如何教的要求。教学目标的设计需要遵循以下基本原理：行为主体是学生，而不是教师；用经过心理学界定的动词和名词陈述目标；教学目标的陈述应力求明确、具体、可操作、可测量[4]89-90。以此审视，现有的诸多物理教学目标存在形式上的问题。

首先，许多教学目标的主体是教师，而非学生，这实际上是形式上的错位。如某位教师《生活中的圆周运动》教学设计的态度目标：培养学生将物理知识应用于生活和生产实践，培养理论联系实际的能力，牢固树立安全驾驶的态度与责任[5]。再如另一篇《力的合成》教学设计确定的“科学态度与责任”教学目标包括：从生活实例引入新课，帮助学生从生活现象中发现科学规律，激发探究自然的内在动力[3]。

其次，教学目标的行为动词选择不合理。上述例子中的“培养学生将物理知识应用于生活和生产实践，培养理论联系实际的能力”中的“培养”不是具体的、可以操作的行为动词。同样，《力的合成》的教学目标“明白分力与合力的关系符合平行四边形定则，掌握利用平行四边形定则对两个力或多个力求合力的方法。”中的“明白”和“掌握”也不符合教学目标设计对行为动词的要求。

（三）不能切实为物理教学服务

正如有学者所指出的那样，“没有准确的教学目的，教学设计者会冒这样的风险：基于根本不存在的需要去进行教学”[4]68。就是说，如果教学目标设计不合理，或失之于大、或失之于宽、或失之于空，教学目标都不可能通过某一节课的教学实现，那么教学目标就不能为课堂教学的展开提供指南，从而导致教学活动与教学目标无法对接。教学活动的方向、成效就难以保证，教学评价也缺乏抓手。

如有研究将《生活中的圆周运动》这一节课的态度目标确定为：培养学生将物理知识应用于生活和生产实践，培养理论联系实际的能力，牢固树立安全驾驶的态度与责任[5]。这里的教学目标放之任意一节课而皆可皆不可，就失之于过大、过宽，不够具体、明确，不能真正地指导教学，也不能起到为教学评价提供标尺的作用。另有研究将《力的合成》的“科学态度与责任”目标确定为：（1）通过等效替代的物理思想，从本质上认识分力、合力与力的合成。（2）使用直尺与三角尺按力的图式严格作图，培养实事求是、严谨认真的科学态度。（3）从生活实例引入新课，帮助学生从生活现象中发现科学规律，激发探究自然的内在动力[3]。

首先，上述目标中的“等效替代”思想与科学本质几无关联，使用“直尺与三角尺作图”也仅仅是教学中的常规、规范性操作，而“从生活实例引入新课，帮助学生从生活现象中发现科学规律”也缺乏足够的针对性。也就是说上述“科学态度与责任”目标并不能真正为课堂教学服务。这种教学目标是“对得不明、错得不白”或者“正确的废话”，对于实际的课堂教学没有具体的指导意义[6]。

（四）对教学内容的核心素养育人价值挖掘不到位

随着核心素养时代的到来，物理课堂教学不仅要使学生掌握知识、培养能力，而且需要教学设计与实施者深入挖掘教学内容所蕴含的物理学科核心素养的教学价值。但是，已有研究存在着对核心素养深度挖掘不合理的问题。

一是对所能培养的物理学科核心素养认识过于表面化，深度挖掘不够。如有研究从物理学科核心素养的角度列出了“行星的运动”所能培养的物理观念目标：“开普勒运动定律中包含的运动观念”[7]。但是，该研究对本节课所能培养的物理观念目标挖掘不够，不够具体，未能挖掘出开普勒运动定律包含了何种运动观念。

二是对某一节课的物理教学目标设计过于泛化。如有研究探讨了“牛顿第一定律”所能培养的物理学科核心素养，其各个维度都有涉及。如物理观念就包括了“物质观念”“运动观念和相互作用观念”“能量观念”等。实际上，“牛顿第一定律”这节课之于物理观念，主要是实现从“力是维持物体运动的原因”向“力是改变物体运动状态的原因”的观念转变，而对于物质观念和能量观念几乎不涉及。上述的教学目标设计太过于泛化。

需要明确的是，物理学科核心素养是学生经过三年的高中物理学习所能达成的课程目标，而不是某一节课的教学目标。一节课或者说一堂课所能培养的物理学科核心素养是极其有限的，想用一节课来培养物理学科核心素养的所有维度是不现实的。为了明确教学目标的设计问题，需要厘清各级教育（课程）目标与课堂教学目标的关系。

二、各级教育（课程）目标与课堂教学目标的关系

物理教学目标设计存在诸多问题，其原因之一就在于对物理学科核心素养（之前是“三维目标”）与课堂教学目标之间的关系认识不清，从而生搬硬套物理学科核心素养框架。因此，我们首先要厘清各级教育（课程）目标与课堂教学目标之间的关系，如图1 所示。

图1. 各级教育目标与课堂教学目标之间的关系

教育目的是最高级别的教育目标，指引着整个教育改革和发展的方向，我国的教育目的是“立德树人”，即“培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”[9]前言。这一目标最上位，也最抽象，需要通过具体的课程方案来实现。而课程方案需要课程目标的指引，2001 年启动的新课程改革以“三维目标”为指导，而近几年启动的课程改革则以“发展学生的核心素养”作为其鹄的[10]前言。也就是说，无论是三维目标，还是核心素养，都是课程改革的宏观、总体性目标。但是仅仅有课程改革目标还不够，因为课程改革需要通过学校的分科课堂教学来实现，因此为了“建立核心素养与课程教学的内在联系”，我们提出了学科核心素养的概念。但是物理学科核心素养依然比较抽象、上位，和具体的物理课堂教学相去甚远。因此需要将物理学科核心素养进一步细化为学段课程目标，即完成某一个学段（比如必修一）所要达到的目标。学段课程目标需要进一步具体为章节教学目标，可以说，章节教学目标已经比较具体，但是还是需要进一步细化为每一节课的、具体的教学目标。

每一节课的教学目标是最下位的目标，必须是具体的、明确的、可操作的、可测量的和可评价的，而不能是大而空的、不可操作、不可测量的。因此每一节课的具体的教学目标需要通过具体的行为动词来体现。并且物理学科核心素养也必须通过具体的知识教学、具体的探究活动来培养。脱离具体的知识教学和教师组织的探究活动，物理观念、科学思维和科学态度与责任的培养将会成为无源之水、无本之木。正如2019 年人教社新版高中物理教师用书所指出的那样，“培养学生的物理学科核心素养应寓于物理知识教学之中，即应寓于物理概念、规律教学之中……”。[10]编者的话

从最上位的教育目的到最下位的课堂教学目标，是一个从抽象到具体、从宏观到微观的逐级细化、具体化的过程。如果将物理学科核心素养比作一张完整的拼图的话，那么每一节课的课堂教学目标则只不过是其中的一小块，如果用物理学科核心素养生搬硬套课堂教学目标，就是想当然地认为局部就是缩小版的总体，这其实是极其荒谬的事情。教学目标有其自身的逻辑和设计原理，我们需要根据不同的目标类型展开具体的、科学的设计。

三、不同类型的教学目标设计的基本原理

具体的课堂教学目标可以分为知识与技能性目标、体验（过程）性目标、情感态度性目标以及观念与思维目标等，需要根据不同类型目标的设计原理[11]展开具体的设计（见表1）。如“内部心理与外显行为结合法”适合于依据课标要求指导具体的教学目标设计；“ABCD 设计法”适合于知识与技能目标；“表现性目标设计法”适合于体验（过程）性目标等。这其中，知识与技能性目标相对容易测量与评价，因此可以根据特定的目标要求选择合适的行为动词，采用ABCD 教学目标设计法，即：谁（主体）在什么条件下（行为条件）做了什么（行为），以及做到什么程度（标准）。而体验（过程）性目标或者情感目标具体采用哪些行为动词可以参照2003 年的《普通高中物理课程标准（实验）》。

因为教学目标包括多种类型，因此在具体的教学目标设计的过程中，需要综合运用以上几种教学目标设计方法。

表1. 几种教学目标设计方法

四、基于核心素养教学目标设计的模式建构——以“牛顿第一定律”为例

通俗意义说，教学目标实际上就是学生在一堂课上应当学习到哪些东西、学到什么程度。在明晰了不同层次的教育目标与课堂教学目标之间的关系以及教学目标设计的基本方法之后，笔者设计了物理教学目标设计的基本模式（如图2）。

图2. 教学目标设计的模式建构

（一）分析课标，确定教学内容总的目标定位

牛顿第一定律是牛顿力学的基石，在高中物理中占有重要的地位。根据《普通高中物理课程标准（2017 年版2020 年修订）》，将“牛顿第一定律”的目标定位为“理解牛顿第一定律，能用牛顿第一定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。”[9]13其中，“理解”和“解释”都属于知识目标“理解”的层次[12]6-7。考虑到牛顿第一定律内容的重要性，课标将其定位为“理解”层面是合理的。本节的内容包括了以下四个知识点：（1）亚里士多德对力与运动关系的认识；（2）伽利略的理想斜面实验及其结论；（3）牛顿第一定律的内容（包括笛卡尔的观点）；（4）惯性及其量度。如何确定这四个知识点具体的目标定位呢？

（二）分析教材，确定教学知识的目标定位

根据维果茨基的“最近发展区”理论，教学就是要帮助学生从“现有的发展水平”发展到“可能的发展水平”。因此，在确定教学目标时，也需要考虑学生学过什么、已经知道了什么，这也是我们确定教学目标的依据之一。

1.确定教学起点：对初中“牛顿第一定律”教材进行分析

通过对初中物理“牛顿第一定律”内容的分析，我们发现：初中物理“牛顿第一定律”是从生活中的滑板车引出“力是维持物体运动的原因”，但是伽利略通过实验发现“运动并不需要力来维持”，从而产生认知冲突。进而通过一个木板小实验得出结论引出了牛顿第一定律的内容“一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。”之后引出了惯性的概念，并用惯性分析了生活中的一些现象，讨论了惯性在生活中的应用及其防止。这些是学生进行高中“牛顿第一定律”学习的起点。

2.确定教学终点：对高中“牛顿第一定律”教材进行分析

毫无疑问，牛顿第一定律的内容是本节课的重点之一。而伽利略的理想斜面实验是人类历史上首次提出应用理想实验，具有历史性的意义。同时，理想斜面实验是非常好的培养学生科学思维的载体，因此在注重物理学科核心素养培养的今天，理想斜面实验应当是本节课的重点。

理想斜面实验的教学需要教师运用科学推理将其内在逻辑分析清楚，是本节课的一个难点所在。同时，“质量是惯性的唯一量度”中的“唯一”只有在学生学习完牛顿第二定律之后才能彻底理解，因此对于本节课来说，惯性的量度或者说影响因素的教学就成为了本节课的难点。由于在没有学习牛顿第二定律的情况下，理解“质量是惯性的唯一量度”是不可能实现的，因此学生只需要通过具体实例认识到质量是物体惯性大小的量度就可以。同时，本节课的科学史相关内容并非教学的重难点，只需要达到了解的层次即可。

3.确定最近发展区：需要教学的内容

通过初高中教材的比较，我们可以发现，学生在初中阶段所学的“牛顿第一定律”的内容是不完备的（缺少了物体所受合外力为零的情况）；初中生学习了惯性及其应用等，但是并未讨论惯性的影响因素（或惯性大小的量度）。同时，初中物理也并未涉及物理学史和理想斜面实验等方面的内容。

由此可见，在高中“牛顿第一定律”教学中，需要教学的内容，也就是最近发展区包括以下几个方面的内容：（1）物理学史相关内容；（2）理想斜面实验及其推理过程；（3）完善牛顿第一定律的内容；（4）惯性的影响因素（量度）。

（三）深度挖掘知识点所蕴含的核心素养

牛顿第一定律的发现过程，实际上是人类从“力是维持物体运动的原因”向“力是改变物体运动状态的原因”的观念转变的过程，历经1 800 多年，体现了科学发现的曲折性。同时，牛顿第一定律的发现并非牛顿一个人的贡献，而是历经伽利略、笛卡尔等几代科学家，到牛顿才基本完备，体现了科学发现的累积性。曲折性和累积性，都是科学本质的一部分。从伽利略对亚里士多德的质疑并在实验事实的基础上进行合理推理，体现了伽利略敢于质疑、严谨求实的科学态度。

而牛顿第一定律的内容实际上体现了“力是改变物体运动状态的原因”这一力与相互作用的观念。因此本节课需要通过理想斜面实验和相关实例使学生初步形成“力是改变物体运动状态的原因”的物理观念。

伽利略的理想斜面实验，本质上也是一个物理学模型，因此可以培养学生的建模思维。同时，理想斜面实验需要学生合理想象，并运用科学推理和极限的思想，才能够得到正确的结论。因此，理想斜面实验可以使学生领会实验加推理的科学思维方法，初步形成科学推理、模型构建、合理想象和极限的思维方法。

（四）设计具体的教学目标

基于以上分析，参考2019 年人教社新版物理教科书教师教学用书中的教学目标设计[10]107，应用2003 版《高中物理课程标准（实验）》所提供的行为动词[12]6-7，我们确定的《牛顿第一定律》这一节的教学目标如下：

第一，通过阅读或者查阅资料等了解牛顿第一定律的发现过程，了解人类对力与运动关系的观念的转变过程，认识科学发展的曲折性、累积性，体会伽利略的严谨求实的科学态度。

第二，能准确叙述牛顿第一定律的内容与意义，认识力与运动之间的关系，初步形成“力是改变物体运动状态的原因”的观念。

第三，了解伽利略关于运动和力的关系的认识，理解他的理想实验和相应的推理过程，领会实验加推理的科学思维方法，初步养成科学推理、模型构建、合理想象和极限的思维方法。

第四，能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。在该教学目标中，以物理学科核心素养作为指导，我们以教学内容作为主线，深度挖掘各知识点所蕴含的育人价值，并将物理观念、科学思维、科学态度等可以达成的育人目标融合到了具体的知识教学中，使教学目标浑然一体，并且具体明确、可操作，能够切实指导我们的物理教学。