摘 要：為突破知識梳理、例題講解、習題操練的傳統(tǒng)復習模式，打破學生的思維壁壘，在SOLO理論指導下制訂教學目標，基于UBD模式整體設計復習課教學過程，以跨學科實踐為路徑，尋找物理與生活、物理與工程、物理與社會之間的聯(lián)系，發(fā)展學生的理解、遷移、應用等高水平認知能力，探索素養(yǎng)立意的初中物理復習教學策略。

關鍵詞：SOLO；UBD；復習課；跨學科實踐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）10-0087-4

收稿日期：2024-04-11

基金項目：全國教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度教育部重點課題“UbD·LBD：基于跨學科學習的STEAM課程開發(fā)與實施的范式研究”（DHA190443）；浙江省教育科學規(guī)劃2021年度課題“課程視角下‘學伴聯(lián)盟’支持系統(tǒng)構建與運行的實踐研究”（2021SB001）；浙江省教育信息化研究2023年度課題“觀念·資源·雙線：提升科學教師技術工程教育能力實踐”（2023ETD73）。

作者簡介：夏承俊（1986-），男，中學高級教師，主要從事初中科學課堂教學、實驗和命題研究等。

復習課是學科教學的重要組成部分，當前，部分復習課仍然存在僅進行知識梳理、例題講解、習題操練的情況，致使大部分學生的復習停留在知識點的摘錄、記憶、復現(xiàn)，未能進行理解、遷移、應用等高水平的認知加工［1］。如何讓學生在復習課中變被動接受為主動學習，在問題解決的過程中達成遷移、應用等高水平認知，發(fā)展批判性思維、創(chuàng)新思維等高階思維能力，是當前亟需解決的問題。

1 依托SOLO分類理論設置學習目標

SOLO（可觀察的學習結(jié)果結(jié)構）分類理論是比格斯提出的一種區(qū)分學生思維層次和等級特征的評價方法［2］。SOLO分類是一種以等級評價來描述學生學習結(jié)果的質(zhì)性評價方法，它不僅具有完備的理論體系，而且有厚實的實踐基礎。它從學生思維認知能力出發(fā)，依據(jù)對學生解答問題的結(jié)果觀察，由低到高劃分為五個層次：前結(jié)構、單點結(jié)構、多點結(jié)構、關聯(lián)結(jié)構和抽象拓展結(jié)構［3］。

課標中對“簡單機械”相關的要求如表1所示?；赟OLO分類理論，結(jié)合課標要求，立足“制作驅(qū)獸器”這一載體，制訂本節(jié)課的教學目標如下：

①單點結(jié)構水平：通過對驅(qū)獸需求和各驅(qū)獸方法的優(yōu)缺點分析，回顧生物的應激性；復習能量轉(zhuǎn)化，能提出通過聲音刺激聽覺、光刺激視覺等驅(qū)獸方法，并能說出驅(qū)獸器設計的方向。

②多點結(jié)構水平：通過驅(qū)獸器評價標準的制訂、方案設計、分析及篩選，復習杠桿平衡條件，培養(yǎng)學生從各個角度進行工程設計、分析和評價的能力，發(fā)展學生的批判性思維能力。

③關聯(lián)結(jié)構水平：通過驅(qū)獸器的制作和影響驅(qū)獸器響度因素的探究，建構驅(qū)獸器系統(tǒng)與杠桿模型的關系，了解驅(qū)獸器的整體穩(wěn)定與部分結(jié)構的運動變化的內(nèi)在關聯(lián)，理解技術與工程背后蘊含的科學觀念，發(fā)展實驗探究能力。

④抽象拓展水平：通過對驅(qū)獸器存在缺點及改進方向的思考，培養(yǎng)學生利用科學指導技術與工程迭代的能力和創(chuàng)新能力，初步形成愛護自然的觀念，培養(yǎng)人與自然和諧共生的責任感。

2 基于UBD模式的學習內(nèi)容設計

UBD是Understanding by Design，又稱“促進理解的教學設計”，是“目標導向”的一種教學設計框架，它強調(diào)評價機制的設計先于課程設計和教學活動開展，起點是明確的學習目標，宗旨是促進學生有意義地學習，是一種創(chuàng)新型的教學設計模式［4］，以“學習目標—教學評價—教學活動”為框架設計實踐教學?！读x務教育物理課程標準（2022年版）》提出“跨學科實踐”一級主題，在其下設立了“物理學與工程實踐”“物理學與日常生活”“物理學與社會發(fā)展”三個二級主題［6］。UBD模式中跨學科實踐的學習目標來源于“物理學與日常生活”，教學評價指向生活問題的解決，而教學活動的開展則是圍繞工程實踐進行，其迭代的追求為可持續(xù)發(fā)展，即“物理學與社會發(fā)展”方面的內(nèi)容。對于“制作驅(qū)獸器”一課，需要的效果為“連續(xù)響亮發(fā)聲”，其運行的動力為“水力”，依托的核心原理為“杠桿平衡條件”，工程追求為“人與自然的和諧共生”，具體學習框架如圖1所示。

3 基于SOLO與UBD理論的初中物理復習課跨學科實踐

3.1 前結(jié)構—單點結(jié)構：以史實激活經(jīng)驗，明確目標

【問題設置】

①為什么要驅(qū)趕鳥獸？

②如何驅(qū)趕鳥獸？

③各種驅(qū)趕方式有什么優(yōu)缺點？

④如何全天候驅(qū)趕鳥獸？

圍繞這四個核心問題，引發(fā)學生思考，通過問題①明確驅(qū)趕鳥獸的目的是保護農(nóng)作物，有利于人類生存；通過問題②的分析得出可通過稻草人、敲鑼等方式驅(qū)趕鳥獸；通過問題③的分析可知稻草人受晝夜的限制，敲鑼受人力的限制；通過問題④明確需要制作能不受晝夜限制并利用其他動力的驅(qū)獸器，即水力驅(qū)獸器。

設計意圖：依托食物爭奪這一歷史真實情境提出問題，激發(fā)學生的學習興趣。以驅(qū)獸形式激活學生的生活經(jīng)驗，同時復習應激性、能量的轉(zhuǎn)化等相關知識。以驅(qū)獸需求和各驅(qū)獸方法的優(yōu)缺點分析，提出驅(qū)獸器制作目標，以此培養(yǎng)學生從工程視角審視問題的意識和能力。

3.2 單點結(jié)構—多點結(jié)構：依目標制訂標準，篩選方案

【任務設置】

①制訂水力驅(qū)獸器評價標準。

②初步設計驅(qū)獸器。

③評價并選擇方案。

④詳細設計并分析驅(qū)獸器的工作原理。

首先，根據(jù)驅(qū)獸器的制作目標提出驗收標準，結(jié)合工程實踐的基本過程，提出設計和物化的評價標準，如表2所示。

表2 制作驅(qū)獸器評價量表

[任務 評價標準 制作水力驅(qū)獸器 驗收 能發(fā)出聲音 能多次發(fā)出聲音 能發(fā)出響亮的聲音 設計 能繪制驅(qū)獸器的簡圖 能說出驅(qū)獸器的主要原理 取材方便 物化 裝置牢固 組裝簡便 ]

學生依托量表進行設計，展示設計成果，如圖2所示。通過對各器材模擬運行的分析，發(fā)現(xiàn)各裝置均能實現(xiàn)連續(xù)發(fā)聲。進一步以組裝簡便為標準進行評價，得知圖2中甲方案和乙方案的結(jié)構過于復雜，組裝不易；以裝置牢固為標準進行分析，得知圖2中丙方案不易固定，整體不夠牢固；圖2中丁方案結(jié)構簡單、組裝簡便、取材方便、裝置牢固，進而選擇圖2中的丁方案。

在明確選擇圖2中的丁方案之后，分析得出其蘊含的核心科學原理為杠桿平衡條件，接著進行計算：“若驅(qū)獸器錘子質(zhì)量為3克，杯子質(zhì)量為10克，不計桿的自重，其他數(shù)據(jù)如圖3所示，要使驅(qū)獸器能發(fā)出聲音，杯內(nèi)需要裝的水應至少大于多少毫升？”學生利用杠桿平衡條件、相似三角形等知識進行計算，由此得知驅(qū)獸器杯子的最小尺寸。然后分析“如圖4中甲、乙、丙三種情況靜止時，手對瓶子的力的大小關系是怎樣的”，由此復習力的方向?qū)αΡ鄣挠绊憽＿M而分析“若將手換成水，三幅圖中驅(qū)獸器的平衡情況又是怎樣的”，據(jù)此明確驅(qū)獸器的本質(zhì)是不平衡杠桿，進而遷移形成“生活中的杠桿并非都是平衡的”這一觀念。

設計意圖：依據(jù)驅(qū)獸器的制作目標，提出驗收標準，通過標準制訂方式的遷移，提出設計、物化等方面的評價標準，進而指引設計方向，并創(chuàng)造出多種驅(qū)獸器的設計思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維；利用量表對各種方案進行比較、評價，培養(yǎng)學生的批判性思維；利用杠桿平衡條件、相似三角形等知識對驅(qū)獸器部件進行計算和分析，幫助學生利用數(shù)學知識解決科學問題，深度復習杠桿平衡條件的同時，明確工程設計在進行概念設計之后，需要進一步進行具體設計，并進一步理解驅(qū)獸器的工作過程，培養(yǎng)學生從各個角度進行工程設計、分析和評價的能力。

3.3 多點結(jié)構—關聯(lián)結(jié)構：據(jù)物化評價設計，探究原理

【任務設置】

①物化驅(qū)獸器。

②檢驗驅(qū)獸器。

③探究影響驅(qū)獸器響度大小的因素。

學生根據(jù)所設計的方案，使用器材進行組裝，組裝完成后嘗試加水，讓驅(qū)獸器開始工作，發(fā)現(xiàn)各組的響度不同，進而提出問題“影響驅(qū)獸器響度大小的因素是什么？”通過觀察、比較不同響度驅(qū)獸器的特點，提出影響驅(qū)獸器響度大小的因素有“錘的重力、杯子的重力、力臂大小，即F1、l1、F2、l2”，進而利用控制變量法設計方案進行驗證。測量數(shù)據(jù)記錄如表3所示。分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：l1、F2、l2相同時，F(xiàn)1越大，響度越大；F1、F2、l2相同時，l1越大，響度越大；結(jié)合杠桿平衡條件，進一步分析得知，（F1×l1-F2×l2）越大，響度越大；從而推測，F(xiàn)1、l1、l2相同時，F(xiàn)2越大，響度越??；F1、l1、F2相同時，l2越大，響度越小。

設計意圖：根據(jù)所設計的方案，進行物化，抓住不同組物化產(chǎn)品中聲音響度不同這一問題，進行響度影響因素的探索，不僅讓學生經(jīng)歷物化的過程，更能培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想等能力。在杠桿平衡條件的基礎上，由單一變量的探究和分析走向多變量整合分析，有效提升了學生的數(shù)據(jù)分析能力。同時，拓展對杠桿平衡條件的理解，明確（F1×l1）與（F2×l2）的差越大，越難以實現(xiàn)杠桿平衡，發(fā)展學生的實驗探究能力。進而理解不平衡杠桿在生產(chǎn)生活中的應用，從而建構驅(qū)獸器系統(tǒng)與杠桿模型的關系，了解驅(qū)獸器的整體穩(wěn)定與部分結(jié)構運動變化的內(nèi)在關聯(lián)，實現(xiàn)杠桿平衡條件的深度學習，并幫助學生理解技術與工程背后蘊含的科學觀念。

3.4 關聯(lián)結(jié)構—抽象拓展：追和諧修正方向，迭代產(chǎn)品

【問題設置】

①如何制作響度更大的驅(qū)獸器？

②本節(jié)課制作的驅(qū)獸器還存在什么缺點？

③如何利用驅(qū)獸器保護環(huán)境，促進動植物健康成長？

從驅(qū)獸器物化后的效果上來看，驅(qū)獸的響度仍然不夠，進而引導學生思考“如何制作更響的驅(qū)獸器”。學生依據(jù)之前探究的結(jié)果，提出可圍繞“增大F1”“增大l1”“減小F2”“減小l2”四個方面設計更響驅(qū)獸器的方案，同時，還可以從材料、形狀等方面進行改良。進而提出“驅(qū)獸器有什么缺點”，據(jù)此得到擺脫水的束縛、精準驅(qū)獸等需求，進一步對驅(qū)獸器進行迭代，進而在人與自然和諧共生的理念引領下，引導學生思考“如何利用驅(qū)獸器保護環(huán)境，促進動植物的健康成長”，提出“減少動物對植物的踐踏、利用音樂愉悅動物心情”等暢想，最后通過學生小結(jié)的形式，將學習內(nèi)容結(jié)構化。

設計意圖：依托探究結(jié)論，得出增大驅(qū)獸器響度的方法，讓學生體驗科學能有效指導技術和工程；基于人與自然和諧共生的工程追求，進一步改進驅(qū)獸器，實現(xiàn)精準驅(qū)獸，甚至利用驅(qū)獸器對生物進行正向干預，保護環(huán)境。讓學生經(jīng)歷驅(qū)獸現(xiàn)實—理想化探究—迭代驅(qū)獸器—開發(fā)驅(qū)獸器功能的過程，運用逆向思維提出利用驅(qū)獸器保護環(huán)境的方法，形成技術和工程的倫理意識，培養(yǎng)學生的批判性思維、創(chuàng)新思維等高階思維。

4 反 思

跨學科實踐涉及多學科內(nèi)容，在進行目標制訂時需要立足物理學科的內(nèi)容，依托主題情境，依托SOLO分類理論，制訂層次化的教學目標，依此進行層次化的教學設計。學習過程中，可依托UBD模式，立足情境，分析驅(qū)動性問題，明確需求，由此制訂工程實踐的評價標準，在標準的指引下進行工程設計和物化，進而在實踐中深度領會所依托的科學原理，在科學原理、態(tài)度責任的指導下進行產(chǎn)品的迭代和應用，由此培養(yǎng)學生的科學思維，樹立正確的態(tài)度責任。然而，在方案設計時，往往需要很長時間的討論，才能在部分學生的帶領下設計出相對合適的方案，如何搭建好學習支架，降低設計的難度，提升學生的參與度，還有待進一步探索。

參考文獻：

［1］符愛琴，周曉燕，金榮妹.初中化學“主題·項目化學習”教學模式的建構與實踐［J］.全球教育展望，2023，52（9）：115-128.

［2］BIGGS JB，COLLIS KF.學習質(zhì)量評價：SOLO分類理論——可觀察的學習成果結(jié)構［M］.高凌飚，張洪巖，等譯.北京：人民教育出版社，2010：28-32.

［3］汪明.基于SOLO分類理論的物理課堂教學設計——以“多用電表的原理”教學為例［J］.物理教學，2023，45（3）：34-36.

［4］連彬星.基于“UbD”模式的物理規(guī)律探究教學設計——以高一物理“勻變速直線運動的研究”單元為例［J］.物理教師，2020，41（5）：6-9.

［5］中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：4.

［6］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：34.

［7］胡衛(wèi)平，劉守印.義務教育科學課程標準（2022年版）解讀［M］.北京：中國高等教育出版社，2022：205.

（欄目編輯 李富強）