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摘 ? 要：文章立足于研究一堂新課的學習進階策略，提出了以核心概念為主軸、以科學探究活動為載體、以科學態(tài)度與責任的養(yǎng)成為歸宿、滲透科學思維的進階的課堂設計理念。在該理念下設計了一堂新課——“電源和電流”，應用于實際教學，并論述了一線教學中的一些困惑。

關鍵詞：核心素養(yǎng);學習進階;電源和電流

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）2-0010-5

1 ? ?理論基礎

核心素養(yǎng)以整合的視角對學生發(fā)展的必備品格和關鍵能力進行了梳理和提煉，包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面。

學習進階以學生對核心概念的理解和關鍵能力的培養(yǎng)為研究對象，描述學生的認知發(fā)展歷程，并提供有針對性的教學改進方案。學習進階包括錨定起點、錨定終點和多個中間水平。郭玉英等提出的科學概念層級模型[1]，以認知復雜度為進階變量，按照學生思維發(fā)展順序從簡單到復雜分為五個逐級進階的層級，并建構了基于核心素養(yǎng)學習進階的科學教學設計模型[2-4]。

據此，筆者認為，基于核心素養(yǎng)學習進階的教學設計應有以下特點：

（1）學習進階的構建以核心概念為主軸。這里的核心概念，有時被稱作大概念（Big Ideas）或關鍵概念（Key Ideas），包括了科學領域內重要概念、原理、理論等的基本原理和解釋。物理觀念就是指大概念，因此從學習進階的角度促進學生對大概念的理解與培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)具有內在一致性。教學設計應該將科學概念理解的發(fā)展層級模型作為進階變量，以“大概念”為主軸設計每堂課的進階路徑。

（2）課程設計應滲透科學思維的進階。物理觀念的進階必然伴隨著學生科學思維能力的發(fā)展，而科學思維能力的發(fā)展又會進一步促進物理觀念的提升，二者互為促進?？茖W思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等，一堂課不一定要面面俱到，可以根據核心概念促進某一方面或某幾方面的思維進階。比如，弭樂老師建構了概念學習進階與科學論證整合的教學理論框架，建議以科學概念層級的發(fā)展為主線，在概念進階的關鍵點上滲透不同水平的論證活動，同時注重教學策略（如口頭論證、書面論證等）的應用，促進學生概念理解和論證能力的協同發(fā)展。

（3）學習進階的載體是科學探究活動。真正的探究源于質疑，是任務開放的一種尋找答案的活動，包括問題、證據、解釋、交流。課堂設計應該根據學生的認知基礎，用合適的問題激發(fā)探究動機，以真實的可操作的實驗進行探究活動，以交流研討升華探究過程，最終目的是實現“物理觀念”和“科學思維”的進階。

（4）學習進階的歸宿是科學態(tài)度與責任的養(yǎng)成?；诤诵乃仞B(yǎng)進行教學的最終歸宿是要培養(yǎng)一個有血有肉、有責任、有擔當的人?？茖W態(tài)度與責任的養(yǎng)成是一切課堂行為的最終歸宿。

2 ? ?教學設計案例

2.1 ? ?基于進階的學情分析

1.需要建構的科學概念

（1）現有的認知狀態(tài)：

知道電源可搬動電荷，會定性地表達電流的強弱。（經驗水平）

（2）期望達到的認知狀態(tài)：

①建立恒定電流模型，理解電流強度的定義。（關聯水平）

②建立電子運動的微觀模型，經歷定向移動速率的推理過程，得出I=neSv。（系統水平）

③使用公式解釋探究實驗的現象，討論并理解各物理量之間自變和公變的關系。（整合水平） 2.希望培養(yǎng)的關鍵能力

（1）科學思維：

①模型建構：

建立電源模型;

建立恒定電流模型;

建立電子的微觀運動模型。

②科學推理：

基于靜電場理論，推理產生恒定電流的原因;

基于定向移動模型，推理電流的微觀表達式;

基于“自由電子氣體模型”，推理決定定向移動速率的各因素（選講）。

③科學論證和質疑創(chuàng)新：

通過科學論證活動，提升學生的論證能力和質疑創(chuàng)新能力。

（2）科學探究：

問題、證據、解釋、交流：創(chuàng)設真實的實驗探究情境，培養(yǎng)學生的探究能力。

3.期望建構的整合關系

（1）整合電路和靜電場的知識，以建立電子定向移動的微觀模型。

（2）整合電流強度的宏觀定義式和微觀表達式。

4.可能存在的中間狀態(tài)

本節(jié)課從現有認知狀態(tài)到期望達成的終點間有4個關鍵節(jié)點。

（1）從經驗水平到映射水平。能觀察、總結生活中的電源和電流現象屬于經驗水平;能基于實驗觀察，結合靜電場理論，總結出產生持續(xù)電流的原因，在現象和理論間建立簡單的聯系，屬于映射水平。

（2）從映射水平到關聯水平。能總結出產生恒定電流的原因、建立定向移動的模型，從宏觀上定義電流強度，屬于關聯水平。

（3）從關聯水平到系統水平。能利用定向移動的理想模型，推理電流的微觀表達式，能理解電流強度的微觀表達式中各個物理量的含義及協調各變量的自變與共變關系，能應用微觀表達式解釋實驗現象，屬于系統水平。

（4）從系統水平到整合水平。能結合熱力學中理想氣體分子的熱運動模型，用類比的方法建立理想電子氣體模型，分析決定平均移動速率的相關因素，屬于整合水平。

2.2 ? ?學習結構（如圖1）

2.3 ? ?教學過程

基于從學情分析，將教材內容設計為5個循序漸進的科學探究活動和9個基于大概念的驅動問題。以經驗層級為起點，逐級進階，使得學生能夠達到系統層級的最終目標。

科學探究活動如表1、表2、表3、表4、表5所示。

2.4 ? ?反饋

教學后設計了四個后測題目：

（1）（單選）對于金屬導體，還必須滿足哪一個條件才能產生恒定電流（ ? ? ?）

A.有可以自由移動的電荷

B.有電源

C.有電壓

D.導體內部有恒定電場

（2）（不定項）關于電流，下列說法中錯誤的是（ ?）

A.導體中無電流的原因是其內部自由電荷停止了運動

B.同種材料制成的兩個金屬導體都通電，電流大的導體內自由電荷定向運動速率大

C.由于電荷做無規(guī)則熱運動的速率比電荷定向移動速率大得多，故電荷做無規(guī)則熱運動形成的電流也就大得多

D.電荷做無規(guī)則熱運動不形成電流

（3）（不定項）有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而乙在單位時間內通過導體截面的電荷量是甲的2倍，以下說法中正確的是（）

A.甲、乙兩導體的電流相同

B.乙導體的電流是甲導體的2倍

C.乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的4倍

D.甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相等

（4）如果我們定義一段導體兩端的電勢差與電流的比值為電阻，從今天學習的內容中去推理導體的電阻由什么決定？

3 ? ?教學效果分析

設計意圖：第1題屬于映射水平，為了檢查學生是否掌握產生恒定電流的條件;第2題屬于關聯水平，為了檢查學生有沒有理解定向移動的模型;第3題屬于系統水平，為了檢查學生能不能協調I= 與I=neSv中各個物理量之間的關系;第4題屬于整合水平，為了檢查學生能不能使用本節(jié)課的核心概念去聯系電阻的定義進行理論推理。

筆者教授的兩個班級一個為平行班、一個為實驗班，各個題目的得分率的后測結果如表6所示。

可見：

（1）整體呈現認知復雜度越高得分率越低的趨勢。

（2）無論是哪一級水平，實驗班的整體水平都高于平行班。

（3）兩個班級最大的差異出現在第3題，說明平行班的很多學生只是記住了I=neSv這個公式，并不能在系統層面上協調多要素結構中各變量的自變和共變關系。

（4）第四題表現普遍較差，兩個班級差異不大，說明通過這一節(jié)課的學習，大部分學生還不能由核心概念統整對某一科學觀念的理解，并建構科學概念間的聯系。

4 ? ?總 ? 結

基于核心素養(yǎng)學習進階的教學設計為高中教師改進教學提供了理論依據。本文立足于研究一堂新課的學習進階，提出了以核心概念為主軸、以科學探究活動為載體、以科學態(tài)度與責任的養(yǎng)成為歸宿、滲透科學思維進階的課堂設計理念，并詳細論述了“電源和電流”的教學實踐過程。

本課在概念學習進階與科學思維進階進行了整合與嘗試，注重科學論證教學，注重對模型建構和科學推理的培養(yǎng)。但是，由于缺乏具體的量化指標，希望更多的老師能進行更深入的研究。

參考文獻：

[1]郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學習進階的科學教學設計[J].課程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.

[2]張穎之.理科課程設計新理念：學習進階的本質、要素與理論溯源[J].課程·教材·教法，2016，36（6）：115-120.

[3]弭樂，崔曙光，王立文.基于科學概念層級模型測評學生表現及其教學建議[J].中學物理教學參考，2018，47（1-2）：1-4.

[4]弭樂，郭玉英.概念學習進階與科學論證整合的教學設計研究[J].課程·教材·教法，2018，38（5）：90-98.

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）