“大單元教學(xué)”視域下高中物理知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)_第1頁(yè)
“大單元教學(xué)”視域下高中物理知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)_第2頁(yè)
“大單元教學(xué)”視域下高中物理知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)_第3頁(yè)
“大單元教學(xué)”視域下高中物理知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)_第4頁(yè)
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在高中物理教學(xué)中,學(xué)生常陷人“學(xué)了很多卻不會(huì)用”的困境,其根源在于教學(xué)內(nèi)容碎片化、章節(jié)化,致使學(xué)生知識(shí)掌握僅停留在“知其然”層面,難以達(dá)到“知其所以然”,更難實(shí)現(xiàn)將知識(shí)遷移到新情境或跨學(xué)科綜合問(wèn)題的能力。為破解這一難題,課程改革持續(xù)推進(jìn),特別是在《普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》背景下,教學(xué)目標(biāo)已從單純知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的深度學(xué)習(xí)。知識(shí)遷移作為促成“物理觀念”和“科學(xué)思維”形成的關(guān)鍵認(rèn)知機(jī)制,貫穿物理學(xué)習(xí)全過(guò)程,也是衡量學(xué)生理解與靈活應(yīng)用能力的核心標(biāo)志。“大單元教學(xué)”應(yīng)運(yùn)而生,它不僅是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的延展或組合,更是一種聚焦學(xué)生發(fā)展、強(qiáng)調(diào)知識(shí)整合與實(shí)際應(yīng)用的教學(xué)組織形式。一、“大單元教學(xué)”的核心概念“大單元教學(xué)”的關(guān)鍵在于打破章節(jié)壁壘,圍繞“大概念”或“真實(shí)情境”重構(gòu)多個(gè)知識(shí)點(diǎn),整合“目標(biāo)一內(nèi)容一活動(dòng)一評(píng)價(jià)”于一體的教學(xué)路徑。自布魯納“結(jié)構(gòu)教學(xué)論”至加涅的學(xué)習(xí)層級(jí)理論,該模式強(qiáng)調(diào)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系,利于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)化的認(rèn)知架構(gòu),在理解中實(shí)現(xiàn)遷移,在應(yīng)用中拓展能力。知識(shí)遷移廣義上是個(gè)體將已有知識(shí)靈活用于新問(wèn)題、新情境或新任務(wù)的能力,其本質(zhì)是“類(lèi)比一映射一整合”的認(rèn)知重構(gòu)過(guò)程。遷移類(lèi)型包括自由落體與豎直上拋的近遷移,將能量守恒用于環(huán)境工程的遠(yuǎn)遷移,幫助完成新任務(wù)的正遷移以及因錯(cuò)誤類(lèi)比造成困擾的負(fù)遷移。遷移效果受知識(shí)掌握深度、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性與情境真實(shí)性的影響,而這些正是“大單元教學(xué)”需重點(diǎn)攻克的關(guān)鍵。因此,在“大單元教學(xué)”視域下提升高中生物理的知識(shí)遷移能力,既是課程改革的重要要求,也是推動(dòng)教學(xué)實(shí)踐轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵方向。二、高中物理教學(xué)中知識(shí)遷移的困境分析(一)教學(xué)內(nèi)容碎片化,知識(shí)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重現(xiàn)今高中物理教學(xué)多以教材章節(jié)為序進(jìn)行線性講授,各內(nèi)容間缺少必要的整合與連貫,授課時(shí)教師一般聚焦于對(duì)章節(jié)內(nèi)部知識(shí)點(diǎn)的講解,忽略不同知識(shí)單元彼此間的內(nèi)在聯(lián)系,造成學(xué)生習(xí)慣性把所學(xué)視為孤立信息片段,不易形成一套系統(tǒng)性的認(rèn)知框架。諸如學(xué)生學(xué)習(xí)“動(dòng)能定理”時(shí)往往僅理解成\"Fs=ΔEkα,α

,但于后續(xù)開(kāi)展電學(xué)里“電場(chǎng)力做功”課程學(xué)習(xí)時(shí),不易發(fā)覺(jué)二者于能量轉(zhuǎn)化本質(zhì)內(nèi)涵上的一致性,知識(shí)無(wú)法形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),缺乏可遷移的根基支撐。在解題時(shí),多數(shù)學(xué)生機(jī)械地套用公式,若題目情境發(fā)生變動(dòng)或?qū)嵤┛鐔卧希鐚⒘W(xué)知識(shí)融入電磁領(lǐng)域,則會(huì)出現(xiàn)理解阻滯甚至遷移差錯(cuò),這反映出部分學(xué)生遷移路徑不足、知識(shí)聯(lián)系微弱的典型弊病。(二)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定偏狹,忽視能力遷移維度在教學(xué)具體實(shí)踐中,物理教學(xué)目標(biāo)一般被簡(jiǎn)化為知識(shí)點(diǎn)的掌握和應(yīng)試能力的提高,教學(xué)設(shè)計(jì)大多圍繞“概念講解一例題解析一練習(xí)鞏固”這三個(gè)步驟來(lái)開(kāi)展。在教學(xué)過(guò)程中,教師一般關(guān)注學(xué)生是否掌握了特定類(lèi)型題的解題技巧,并非關(guān)注學(xué)生是否真實(shí)理解其物理意義與適用界限。而以復(fù)雜形式呈現(xiàn)的認(rèn)知能力遷移,則在具體教學(xué)過(guò)程中借助有指向的設(shè)計(jì)實(shí)施引導(dǎo)和培育,然而現(xiàn)今不少物理教師在備課時(shí)未將“知識(shí)遷移”明確納入教學(xué)目標(biāo),在課堂上缺乏舊知識(shí)激活和新知識(shí)建構(gòu)方面的系統(tǒng)性引導(dǎo),教學(xué)語(yǔ)言大多是對(duì)知識(shí)簡(jiǎn)單的陳述,而不是引導(dǎo)學(xué)生去思考“這一知識(shí)能用在哪些地方”“與先前所學(xué)有何異同”等。此外,部分教師未進(jìn)行遷移策略的訓(xùn)練和應(yīng)用情境的塑造,教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)度倚重標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試,也使得學(xué)生更傾向于依賴短期記憶與模板套用,而不是在開(kāi)放性場(chǎng)景下靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決遇到的難題。(三)學(xué)生認(rèn)知策略薄弱,缺乏遷移意識(shí)與能力從學(xué)生層面分析,在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中,多數(shù)高中生缺乏知識(shí)遷移的主動(dòng)意識(shí),物理學(xué)習(xí)一般以“題型”為單位開(kāi)展歸納活動(dòng),而不是以“概念”為單位實(shí)施重構(gòu)工作,面對(duì)陌生問(wèn)題時(shí)學(xué)生易覺(jué)陌生、茫然失措,該現(xiàn)象的出現(xiàn)并非僅源于教學(xué)設(shè)計(jì)的短板,也與學(xué)生長(zhǎng)期形成的應(yīng)試思維模式密切相關(guān)。若缺乏對(duì)遷移策略的相關(guān)指導(dǎo),面對(duì)跨情境問(wèn)題時(shí),學(xué)生一般依賴“套公式”“找套路”,不能靈活應(yīng)用所學(xué)的核心原理,若問(wèn)題脫離了原本熟悉的語(yǔ)境,就會(huì)造成遷移失敗的局面。此外,少量學(xué)生雖擁有遷移意識(shí)的潛力,但缺乏對(duì)自身認(rèn)知活動(dòng)反思與監(jiān)控的能力,不能分辨何時(shí)要進(jìn)行遷移、應(yīng)遷移什么事項(xiàng),故而失去開(kāi)展有效學(xué)習(xí)的契機(jī)。三、大單元教學(xué)促進(jìn)知識(shí)遷移的教學(xué)策略建構(gòu)(一)基于核心概念構(gòu)建單元主題,凸顯知識(shí)遷移的線索以核心概念為依托構(gòu)建單元主題,揭示知識(shí)遷移的脈絡(luò),以學(xué)生建立起穩(wěn)定又清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)為知識(shí)遷移的前提,在實(shí)施大單元教學(xué)階段,核心概念成了串聯(lián)不同知識(shí)內(nèi)容的主軸,是遷移得以起始的節(jié)點(diǎn)。具備高度抽象性與廣泛適用性是物理學(xué)科的核心概念,如“能量守恒”“相互作用”“運(yùn)動(dòng)與變化”等。在物理教學(xué)設(shè)計(jì)中,教師應(yīng)依照這些核心概念重構(gòu)單元結(jié)構(gòu),沖破教材各章節(jié)之間的界限。例如,以“能量守恒”為課程主題,將機(jī)械能、電能、內(nèi)能等分散的知識(shí)片段整合為一體,協(xié)助學(xué)生在橫向參照與縱向推導(dǎo)中構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),引出知識(shí)遷移的概念,同時(shí)借助不同課型的整合,如實(shí)驗(yàn)探究、理論搭建、問(wèn)題攻克等,加深學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的深度領(lǐng)會(huì),驅(qū)動(dòng)從情境依賴的知識(shí)應(yīng)用向靈活遷移能力邁進(jìn)。除此之外,教師還應(yīng)留意各年級(jí)知識(shí)間的縱向銜接,在學(xué)段進(jìn)階的過(guò)程中主動(dòng)復(fù)用和重新組合已有的核心概念,助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)時(shí)間層面的知識(shí)累積,為執(zhí)行更為復(fù)雜的遷移任務(wù)積累認(rèn)知儲(chǔ)備。教學(xué)時(shí),教師可借助設(shè)計(jì)“概念映射圖”“知識(shí)關(guān)系網(wǎng)”等可視化工具,推動(dòng)學(xué)生將新舊知識(shí)納人同一框架,實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移的定向訓(xùn)練。(二)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境,激活遷移的認(rèn)知?jiǎng)右蛑R(shí)遷移并非自發(fā)形成,它依托學(xué)習(xí)者于特定情形下找到“舊知可用”的觸發(fā)機(jī)制。因此,在大單元教學(xué)中,應(yīng)重視情境任務(wù)的設(shè)計(jì),確保問(wèn)題的真實(shí)性和綜合性,從而增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)調(diào)動(dòng)知識(shí)的意愿及能力。以在“力與運(yùn)動(dòng)”單元開(kāi)展“設(shè)計(jì)一款安全滑梯”任務(wù)為例,學(xué)生要綜合考慮力的合成與分解、摩擦力、加速度及軌跡等諸多要素,利用所學(xué)理論知識(shí)完成設(shè)計(jì)。這類(lèi)任務(wù)呈現(xiàn)出目標(biāo)明確、背景真實(shí)和潛在的多解性等特點(diǎn),能夠激發(fā)學(xué)生將原有知識(shí)遷移至新場(chǎng)景的需求,因此,情境設(shè)計(jì)不應(yīng)僅只停留于表面的形式包裝,而是讓情境設(shè)計(jì)重歸物理學(xué)自帶的思維模式與探究特征方面,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)視角分析并處理復(fù)雜問(wèn)題,以此在實(shí)踐活動(dòng)中形成知識(shí)遷移能力。不容忽視的是,任務(wù)情境的設(shè)定不可僅依托“生活化”的淺層,而應(yīng)將重點(diǎn)放在問(wèn)題物理本質(zhì)與邏輯復(fù)雜度上。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入任務(wù)狀態(tài)時(shí),教師要輔助他們識(shí)別任務(wù)里隱含的物理變量與知識(shí)點(diǎn),以此啟動(dòng)其現(xiàn)存的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),提高情境設(shè)計(jì)與學(xué)科知識(shí)間的契合度。(三)強(qiáng)化類(lèi)比與對(duì)比,搭建遷移的認(rèn)知通道面臨新的學(xué)習(xí)問(wèn)題時(shí),大部分學(xué)生欠缺識(shí)別“已學(xué)可遷”內(nèi)容的認(rèn)知意識(shí)。因此,在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生的類(lèi)比思維訓(xùn)練,詳細(xì)講解不同知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)存在的相似性,如引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“電容充放電”與“彈簧振子”知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比,以變化率、周期性、能量轉(zhuǎn)換等角度構(gòu)建共通認(rèn)知體系,引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)跨領(lǐng)域知識(shí)的深層關(guān)聯(lián)。同時(shí),把對(duì)比教學(xué)進(jìn)行有效結(jié)合,如采用“相似問(wèn)題對(duì)照”“概念辨析”“物理現(xiàn)象比較”等方式,能進(jìn)一步引領(lǐng)學(xué)生辨別知識(shí)間的異同,探明知識(shí)合理應(yīng)用的條件與邊界,防止在遷移運(yùn)用知識(shí)時(shí)出現(xiàn)誤用,將“動(dòng)能定理”和“功能關(guān)系”的適用范圍與物理意義進(jìn)行對(duì)比,可增強(qiáng)學(xué)生深刻的理解、提升他們的判斷能力。此外,教師在教學(xué)中還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展“知識(shí)追蹤”活動(dòng),幫助學(xué)生建立知識(shí)圖譜,尋覓可實(shí)現(xiàn)遷移的點(diǎn),如引導(dǎo)學(xué)生思考“這像什么”,幫助學(xué)生逐步樹(shù)立遷移意識(shí),通過(guò)互動(dòng)拓展遷移思路,實(shí)現(xiàn)“理解知識(shí)”到“靈活運(yùn)用”的認(rèn)知層面轉(zhuǎn)化。(四)設(shè)計(jì)多元評(píng)價(jià)機(jī)制,反饋遷移過(guò)程與結(jié)果遷移能力的培養(yǎng)離不開(kāi)有效評(píng)價(jià)機(jī)制的有力支撐,傳統(tǒng)物理教學(xué)往往將知識(shí)再現(xiàn)當(dāng)作主要手段,而未能把遷移過(guò)程與策略考查提上教學(xué)日程。因此在大單元教學(xué)實(shí)施階段,教師需搭建以過(guò)程性與任務(wù)導(dǎo)向?yàn)榛A(chǔ)的多元評(píng)價(jià)體系,利用“知識(shí)一能力一遷移”三個(gè)維度,觀察和評(píng)價(jià)學(xué)生在具體問(wèn)題中調(diào)動(dòng)、整合并遷移知識(shí)的全過(guò)程。例如,以“能量與生活”單元為依托布置“設(shè)計(jì)一套節(jié)能生活方案”項(xiàng)目式任務(wù),讓學(xué)生依據(jù)不同形式的能量轉(zhuǎn)換方式開(kāi)展方案構(gòu)思與原理剖析。在方案評(píng)價(jià)時(shí),教師不僅要考察結(jié)果的科學(xué)性,還要重視學(xué)生知識(shí)遷移路徑的清晰程度和思維策略的有效性。教師可通過(guò)學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)與教師評(píng)語(yǔ)相銜接的方式,展現(xiàn)學(xué)生知識(shí)遷移思維的外顯過(guò)程,帶動(dòng)學(xué)生就“我用了哪些學(xué)過(guò)的知識(shí)”“我怎么想到要用它”展開(kāi)反思,讓遷移能力在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)真正成為教學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。此外,教師在評(píng)價(jià)中更應(yīng)關(guān)注學(xué)生在新情境里應(yīng)對(duì)陌生問(wèn)題時(shí)采用的應(yīng)對(duì)策略,如是否試圖對(duì)問(wèn)題情境進(jìn)行重構(gòu)、能否從失敗里矯正思維路徑等,這些動(dòng)態(tài)過(guò)程的觀察與引導(dǎo),使靜態(tài)結(jié)果更能真實(shí)呈現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和發(fā)展水平。四、案例研究:“能量守恒”大單元的遷移教學(xué)設(shè)計(jì)分析(一)案例背景與教學(xué)設(shè)計(jì)以“動(dòng)量守恒”單元教學(xué)為例,某高中物理教師按照大單元教學(xué)的設(shè)計(jì)思路,將該單元與“力與運(yùn)動(dòng)”“能量守恒”等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整合,設(shè)置了一系列遞進(jìn)式的學(xué)習(xí)任務(wù),帶動(dòng)學(xué)生遷移思維的逐步深化。任務(wù)一:實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)—以重現(xiàn)碰撞實(shí)驗(yàn)作為手段,指導(dǎo)學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒成立條件做定量分析;任務(wù)二:跨情境問(wèn)題解決——組織學(xué)生設(shè)計(jì)交通事故中兩車(chē)碰撞速度的分析方案,引導(dǎo)知識(shí)往現(xiàn)實(shí)生活情境遷移;任務(wù)三:類(lèi)比與推理一—讓學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒與能量守恒做類(lèi)比和比較,總結(jié)兩者的異同及適用的具體邊界;任務(wù)四:延伸遷移—帶領(lǐng)學(xué)生以動(dòng)量守恒理論解析火箭推進(jìn)原理,并撰寫(xiě)說(shuō)明文稿,借助跨學(xué)科語(yǔ)言表達(dá)進(jìn)一步提升學(xué)生的理解能力和應(yīng)用水平。教師在做任務(wù)安排時(shí)充分考量了從“近遷移”到“遠(yuǎn)遷移”的過(guò)渡路徑,依靠任務(wù)情境變動(dòng)與思維的進(jìn)階,逐漸引領(lǐng)學(xué)生從知識(shí)的表層理解步入深層認(rèn)知,各任務(wù)之間層次明晰、目標(biāo)漸次遞進(jìn),打造出一條以概念為軸心的遷移教學(xué)脈絡(luò),為學(xué)生培育遷移能力提供了認(rèn)知支撐。(二)遷移表現(xiàn)與學(xué)生反饋教學(xué)實(shí)踐表明,在大單元教學(xué)開(kāi)展階段,知識(shí)遷移能力的激發(fā)在任務(wù)三與任務(wù)四上尤為凸顯。在進(jìn)行動(dòng)量與能量守恒的類(lèi)比分析時(shí),學(xué)生能夠?qū)⒕€性碰撞遷移到非封閉系統(tǒng)復(fù)雜背景中,并試著組織語(yǔ)言簡(jiǎn)化格局加以說(shuō)明,體現(xiàn)出學(xué)生初步的科學(xué)建模意識(shí)和能力。在小組討論期間,有學(xué)生認(rèn)為推力的產(chǎn)生并非源自“反作用力”這一常見(jiàn)解釋?zhuān)窃醋詣?dòng)量守恒的本質(zhì)性約束,該觀點(diǎn)的提出說(shuō)明其已可借助抽象概念解決非典型狀況。(三)教學(xué)反思與優(yōu)化建議從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看,提升學(xué)生知識(shí)遷移能力的大單元教學(xué)已見(jiàn)成效,然而高中物理教學(xué)仍存在若干挑戰(zhàn)。一方面,一些物理教師面臨課時(shí)緊張和教學(xué)進(jìn)度的矛盾,要在有限時(shí)間完成從概念統(tǒng)整到任務(wù)遷移的全流程設(shè)計(jì)并不容易;一些教師的教學(xué)設(shè)計(jì)仍停留在“整合內(nèi)容”層面,未達(dá)成“深度關(guān)聯(lián)”與“遷移引導(dǎo)”的目標(biāo)。另一方面,學(xué)生往往陷于思維定勢(shì),習(xí)慣“套公式解題”,缺乏主動(dòng)建構(gòu)概念本質(zhì)的意識(shí)。針對(duì)這些問(wèn)題,關(guān)鍵在于精細(xì)化單元內(nèi)部設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與能力的協(xié)同發(fā)展。例如,教師可在每個(gè)子任務(wù)中嵌入小型遷移練習(xí),推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)萃取和重構(gòu)知識(shí)聯(lián)系;同時(shí)強(qiáng)化課堂中的反思與對(duì)比環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分辨差異和聯(lián)系平穩(wěn)過(guò)渡至新情境的認(rèn)知遷移,從而提升學(xué)習(xí)靈活性。教師還應(yīng)適度調(diào)整教學(xué)節(jié)奏,明確需深度理解的核心概念,以“問(wèn)題遞進(jìn)一知識(shí)重組一反思?xì)w納”方式,使遷移成為貫穿教學(xué)全過(guò)程的核心邏輯,而非階段性的附加環(huán)節(jié)。唯有真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合

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