核心素养导向下的大概念核心问题教学设计

陈小军

［摘 要］文章以“連接体模型中的机械能守恒问题”为例，在物理学科核心素养的引导下，对教材内容进行重组整合、分析设计，对学生情况和教学目标进行分析，围绕大概念的核心问题教学模式的四个环节“提出问题—解决问题—反思提升—运用反馈”实施课堂教学，探索高三物理一轮复习课的教学策略，以促进学生核心素养目标的达成。

［关键词］核心素养；大概念；核心问题；连接体模型；机械能守恒

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）02-0060-04

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）指出，学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力，物理学科核心素养主要包括“物理观念（包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等）、科学思维（包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等）、科学探究（包括问题、证据、解释、交流等）、科学态度与责任（包括科学本质、科学态度、社会责任等）四个方面。“新课标”要求通过高中物理课程的学习，进一步促进学生物理学科核心素养的发展，即形成物理观念、发展科学思维能力、培养科学探究能力、养成科学态度与责任［1］。

一、理论基础

“新课标”指出，要重视以学科大概念为核心。大概念也叫大观念，可以是概念，如“能量”，可以是命题，如“物质是可分的”，也可以是理论，如“相对论”，还可以是主题、观点、问题、假设等。大概念超越具体事实和经验本身，是思维概括和抽象的产物，它将支离破碎的概念、规律、方法联系整合为一个连贯整体，因而处于更高阶、更中心的地位［2］。大概念是引领新时代课程改革，落实核心素养的关键所在。在宏观层面，它可以改进素质教育教学生态；在中观层面，它可以建设符合学生核心素养发展需求的课程体系；在微观层面，它可以优化教学设计和实施，推动教师深度理解教材，引导学生追求人、事、物存在的意义和灵活迁移，达成促进学生核心素养发展的育人目标［3］。在课堂教学中，学科大概念能指导教师在深度理解教材的基础上实施教学，引导学生开展深度体验学习，发展学生的学科核心素养。

笔者从业近二十年来，一直围绕“核心问题”这个模式开展课堂教学。核心问题教学是指在一堂课中创设一个合适的核心问题，使整节课的教学都围绕这个问题展开，核心问题教学模式包含四个教学环节：提出问题—解决问题—反思提升—运用反馈［4］。这样的课堂，学生在解决问题的活动中体验知识的形成过程，在反思提升的过程中感悟物理学科思想和方法，能够较为充分地发挥学生的主体作用，能做到既重过程又有结果。大概念核心问题教学是以真实生活情境和学习探索情境中核心问题的创造性解决为抓手，推动学生开展以大概念为课堂内容的学习活动，以促进学生物理学科核心素养的真正落实。

下面，笔者就以“连接体模型中的机械能守恒问题”这节高三一轮复习课的教学设计［5］为例进行分析，具体以大概念（能量观）为引导，以课堂核心问题的解决活动为载体，以核心素养目标的达成为终极目标，探索高三物理一轮复习课的教学策略。

二、教学分析

（一）教学内容分析

“连接体”模型是整个高中阶段最重要的模型之一，它涉及的知识面广、综合性强，解答思路灵活多变，一直是高考物理考查的热点，同时又是高考物理复习的难点。在必修一中已重点关注连接体中的力与运动情况，主要选用牛顿运动定律解决问题。在必修二的曲线运动中又从运动的合成与分解这个角度来研究连接体的速度关联问题。而本节课主要是从功和能的角度研究该模型。在分析连接体模型时，应引导学生进一步感受能量守恒观的应用，提高学生的探究能力，培养学生的科学思维，并促进学生学科核心素养的养成。

基于教学内容的分析及在单元大概念和单元规划纲要的引领下，本课时的大概念、思想方法及价值观如表1所示。

（二）学生情况分析

从学习心态和动机层面来看，学生在高一和高二已经详细全面地学习了功和能的知识，并且感受到了从能量角度认识问题的趣味性，进入高三后，学生迫不及待地想要更深层次地掌握功和能的规律。

在物理观念和科学思维方面，经过高中前两年的学习，学生已初步建立了物质观、运动与相互作用观以及能量观，但是看问题比较片面，往往只关注到事物的某一方面，而不能很好地从事物的各个角度分析问题；同时，经过两年多的学习，学生的学习思维已经更多地从形象走向抽象，具有一定的抽象概括、模型建构、逻辑推理、论证演绎的能力，但在具体情境中，特别是将物理规律隐藏在生活生产、体育科技活动中时，学生难以从具体情境中提炼出物理模型，因而不能进一步进行综合分析；在选择物理规律解决问题时，往往思维混乱，不能规范运用物理规律解决问题。

基于以上分析，本节课的教学重难点是在学生从功和能的角度分析实际生活中的几类连接体问题的过程中，帮助学生提升观察分析、理论推导、和解决问题的能力。在这些活动过程中不断深化学生的能量观，使学生学会用能量观看待问题和解决问题，让学生在解决问题的过程中锻炼自己的科学思维，养成科学态度，促进学生核心素养的养成。

（三）教学目标分析

“新课标”对本节课的教学要求是：理解机械能守恒定律；学会从机械能转化和守恒的视角分析物理问题，形成初步的能量观。基于以上要求，教师整合了本节课的三维目标，并提出了相关的核心素养目标，核心素养目标的四个基本要素及其含义如表2所示。

强调核心素养目标与课程标准中的学科核心素养水平的对应关系，目的是强调课程标准对教学的结构性指导作用，使其从整体上统筹对学生核心素养的培育。基于“新课标”中课程内容要求及学业质量水平要求，为了有效提升学生的物理学科核心素养，本节课确定的核心素养目标如下：

（1） 参与利用力与运动观点、功和能观点分析连接体模型在运动过程中的位置关系、速度关系、能量关系的活动；（经历境遇）

（2）能够判断系统在运动过程中机械能是否守恒（达到物理观念的水平4）以及连接体的关联速度特征（达到科学思维的水平2），能够归纳处理多物体机械能守恒问题的思路方法（达到科学思维水平4）；（行为标准）

（3）懂得机械能守恒是解决连接体模型问题的基本方法之一（达到科学思维的水平5），受力分析、运动分析、能量分析是转化连接体模型中的功能关系的关键，体验连接体模型中能量的守恒思想、转化思想（达到物理观念的水平5）。（心智标准）

基于以上分析，为了最大限度地促进学生的深度体验，达成物理学科核心素养目标，笔者围绕大概念的核心问题教学模式的四个环节“提出问题—解决问题—反思提升—运用反馈”设计本节课的具体教学方案。

三、教学设计

（一）教学流程

本节课的教学流程如表3所示。

（二）作业设计

1.基础性作业

作业：完成知识点梳理，填写知识点清单。

要求：学生达到基本的学习要求，厘清、记牢本节知识点，夯实基础知识。

2.综合性作业

作业：①完成必要练习；②解答情境性较强的题目。

要求：达到高考要求，能在较为复杂的情境中，在综合性较强的情况下，独立建立模型，进行分析判断、推理、评价，并能进一步达到一题多解或对多种情境进行综合性归纳的效果。

3.实践性作业

作业：（1）对不同情境下的连接体问题进行研究。

（2）设计实验，选用不同实验装置验证由单个物体或连接体组成的系统的机械能守恒。

要求：设计综合性、实践性的个人或小组作业，提升学生处理实际问题的能力和建模能力。

本课的教学设计和实施过程都凸显了大概念的核心问题教学特征——“突出实践活动”。教师首先从机械能的守恒条件、表达式、连接体模型的特点复习引出课题，让学生明确连接体模型的出题方向，并进一步引导学生明确本节课的核心任务。在解决问题环节，学生完成活动一和活动二：建模分析轻绳连接体、轻杆连接体的典型例题，学生有真实而完整的实践活动体验。学生通过分析问题、解决问题，深刻体验学科大概念——能量守恒，灵活运用所学的物理知识解决实际问题，学生将复杂问题中的对象和过程转换成物理模型，对综合性物理问题进行分析和推理，进而实实在在地发展学生的物理科学思维。基于解决问题环节中学生的实践活动和深刻体验，预设学生在“反思提升”环节有较好的表现，物理学科核心素养的培养也能在实践活动中得到有效落实。

在高三一輪复习阶段，教师要引导学生对学科大概念进行更深层次的理解，教学设计和实施过程要特别关注问题与情境、知识与知识、知识与方法的关联，要引导学生将相关知识、思想方法迁移到新情境中解决新的实际问题。在这个环节中，教师要根据学生的课堂表现以及课后检测作业中对能量守恒这个大概念的理解和应用情况，对教学内容和计划做出调整，以期最大限度地促进各层次学生的学科核心素养提升，使高三一轮复习高效。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］  李松林.以大概念为核心的整合性教学［J］.课程·教材·教法，2020（10）：56-61.

［3］  祝钱.国内“大概念”教学的历程检视和实践展望：基于2000～2020年间61篇核心论文研究［J］.上海教育科研，2021（6）：18-23.

［4］  周文良，陈明英，米云林，等.挖掘核心问题 实现深度体验［J］.人民教育，2013（23）：44-47.

［5］  任虎虎.基于学科大概念高中物理单元设计与实施：以“机械能守恒定律”单元为例［J］.物理教师，2022，43（3）：13-15.

（责任编辑 易志毅）