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1、指向核心概念建构的整体化单元学习以初中科学运动和力为例浙江台州市路桥区教育局教研室韩月红发表在教学月刊2013.11面对纷繁的世界，我们无法也没有必要记住所有的事物和事件，因而将它们分类、归纳、推理，找出其联系，组织为系统的概念。从这个意义上说，科学学 习的过程是一个把科学事实概念化以及概念的丰富和修正过程。初中科学课程常常在一定的主题下围绕核心概念设置成若干单元。 单元核心概念是位于单元中心 的概念性知识，包括了对重要概念、原理、理论等的基本理解和解释。学生单元 学习的一个重要任务就是建构单元核心概念，并在此过程中提升思维。通常，初中生沿着线性的路径进行科学单元学习，这固然便于学生了解系统的
2、知识体系， 但在某些单元的学习中，线性的学习路径不利于学生单元核心概念的建构。 本人 在运动和力一章的教学中，尝试在整体思想下，对学生的学习作长时段的规 划，让学生及早触及核心问题，以促成他们对单元核心概念的有效建构。一、问题的提出和分析由于清晰而有序地呈现科学知识的需要， 在理科教材中，各单元的知识基本 上被按照由浅入深、由简单到复杂、由概念到规律的原则，沿着线性的路径编排。 一个单元常常始于知识点或技能点，这些知识点或技能点在成人看来是非常重要 的，是学习后面的核心概念必备的。 但在有些单元中，始于知识点的学习可能不 利于单元核心概念的有效建构。如初中科学运动和力一章中，“改变物体的运动状
3、态需要有力作用于其上”是该章的核心概念。如果沿着常用的思路，则是 先学习机械运动、匀速直线运动、力、重力、摩擦力等概念，至“牛顿第一定律” 一节才在教师的引导下开始思考核心问题“运动与力究竟有什么关系”。最后学生虽然也会复述牛顿第一定律，但由于在生活中形成的前概念十分顽固， 核心概 念并未真正建构起来。具体表现为，至后面解决稍复杂的实际问题时错误百出。教育作为完善人性的活动，是一种复杂性现象，具有非线性、混沌、非还原 性等基本属性。1的认知是沿着“整体一局部一整体”的路径非线性地发展 的。按学科逻辑顺序设计的教学路径常常与初中生的心理顺序之间存在着的矛 盾。如果让学生按部就班沿着线性的路径学习
4、，他们貌似在教师的牵引下一步一 个脚印地前进着，但由于与成人的信息严重不对等，只见“树”不见“林”。他们由于对局部知识的意义不明，内在动机不足，问题意识缺乏，从而缺少引入并 建构概念的意向。诚然，单元内容以线性的路径编排，为学生准确地了解科学概 念及其相互关系提供了有利的条件， 也充分体现了科学学科严谨的逻辑体系， 确 有其自身优势。但是严格的逻辑形式体现了学科专家、 内行者所取得的结论，刚 刚开始入门的初中生的学习起点如果从逻辑体系开始， 可能会因遭遇较大的困难 而带来一系列问题。因此，在课程实施中，教师需要从初中生的认知特点和内在 需求出发调整学习内容的顺序，让其与学生的心理顺序相适应，以
5、促成学生最后 对学科逻辑体系的把握。、整体化单元学习的特征、意义和策略我们在单元教学中，试图跳出分析性、线性的思维，以长远的眼光，整体考 虑、统筹安排学生在整个单元的学习进程，让学生及早触及主干和核心问题，体 会到所学内容的意义和价值，从而产生较为强烈的求知动机和兴趣。1 .整体化单元学习的特征整体化单元学习的基本特征是始于一个完整的对象， 如一个现象、一个情景、 一项任务、一个需要探究的问题。从学生的学习状态来说，相对于线性化、碎片 化的学习始于知识点和技能点，整体化的学习始于对学生有意义的整体性的事 物，因而学生明白局部知识学习的意义， 对单元学习有着一定的掌控感，内在学 习动机得以激发。
6、从学习结果而言，整体化的单元学习获得的知识具有整体感， 并且比较有利于学生对核心概念的理解达到较深的层次，更重要的是，学生在获取知识的同时，思想方法和情感也得到提升。2 .整体化单元学习的意义首先，整体化单元学习体现了对人之向学天性的尊重和顺应。人是天生的学习者，呵护和激发学生的学习主动性和巨大潜能是促使学生高质量地完成学习任 务的基本前提。人类的好奇心常常指向于整体的事物而不是零碎的知识点和技能 点。人的知识常常栖息在某一个整体的领悟上面， 只有完整的事物才对学生有着 生命意义。整体化的单元学习中，学生在单元伊始即被引入门，教师把意义还给 学生，把整体任务和核心问题交给学生， 唤起了学生的责
7、任意识和学习自觉。 这 是对学生内在需求的呼应，是对人之天性的深层次尊重。其次，整体化单元学习有利于学生自我调控意识和能力的激发。真正的学习是内在和自我驱动的，学习的过程需要自我监督、自我调整和完善。鉴于学生头 脑中顽固的前概念的存在，科学概念的建构，仅仅激活学生的已有经验是不够的， 而要让学生意识到旧经验与新经验之间的矛盾和冲突，即发生认知冲突。在整体化的单元学习中，学生的认知冲突的及早地被引发甚至激化， 十分有利于激发学 生自我调控学习的意识和能力。最后，整体化的单元学习促进学生对单元核心概念的有效建构。如对于“运动与力的关系”这一概念，在单元之初就以活动引发学生思考、暴露前概念，并 在长
8、达近二周的时间里围绕核心问题进行反复提问、解释，再经课堂上的质疑、 辩论以及实验、推理，核心概念的建构犹如五谷经长期发酵、酝酿，甘冽的美酒 自然天成。较之原来仅在一节课内被动完成，学生对单元核心概念的理解深度则 进了一层。3 .整体化单元学习的策略整体化的学习需要教师精心的整体化教学设计。 在单元伊始教师需及早给学 生创造机会，让其登高眺远，俯瞰全貌，对于何处有沟壑，何处有山峰，何处是 需集中火力的目标有个概略的感知。常用策略有二。其一，例子入手，让思维作 胚胎式发展。2以整体性的例子为载体把意义还给学生。例子可以是一部历史、 一项活动，或者是一项任务、一个课题，单元学习就可以在此基础上展开。
9、在科 学单元学习中，最多被采用的例子是学生活动。其二，先做后会，让体验成就感 悟。学生不是先行接受条文，而是让学生可以先在一个相对自由的学习环境中活 动、体验。全身心投入的活动是整体的，在此过程中，许多信息、问题和想法会 接踵而来，学生可能会进入一种明白了其中道理但无法准确表达的状态，为进一步的理性提升和符号化作好准备。三、整体化单元学习的进程及机制在初中科学的单元学习设计和实施过程中，我们从例子（如活动）入手，让 学生先感知整体问题，再在整体的背景下认识局部，最后在较高的层次上把握整 体，建构核心概念。笔者曾与学生一起经历了运动和力一章的单元教学过程， 学生的学习进程如下。1、活动中触及核心
10、问题在“机械运动” 一节后，学生即在活动单的引导下，在课外活动时间完成几 项活动。“活动一”是一项大型实验：由两位同学到对面的五楼把包有彩色布 的大铁锤自静止开始释放，全班同学则一起观察铁锤的下落过程。“活动二”是四人小组合作，轮流骑自行车，要求尽量让自行车走直线，经历起动、匀速、 刹车三阶段，并思考背后的原因。后面二项活动则作为家庭作业，由学生自行设 计完成。活动后，学生在活动单上填写各项活动中产生的困惑和希望解释的现象， 并“试着解答”。当然，发给学生的活动单上特别要求学生在观察和活动过程中 思考“物体运动状态保持不变或变化背后的原因”。人的思维发展不是呈简单的累积形态， 而是作胚胎式、内
11、核式发展的。思维 的发展需要一个有意义的事物作为胚胎，源于学生的生活或活动的事物最为合 适，因为它有可能帮助认知母体调动全部心智参与学习。3在本单元中，几项活动正好充当了学生思维发展的胚胎和内核， 学生的思维就此基础上展开。这几 项活动虽属个别，却是完整的，是极好的例子。就如一幅全息照片的每一个碎裂 的小片包含着整个景物的信息，活动中也包含着速度、力、重力、摩擦力等概念 和运动与力关系。并且，颇具冲击力的活动也点燃了学生的思维和热情。 活动为 学生的学习创设了真实而蕴含问题的情境，有利于学生直觉、整体地感知研究对 象的内部和外部联系，触及核心问题。整个单元学习就围绕核心问题展开， 原来 零碎的
12、知识点学习转换成了主题式、问题解决式的进程。2、解释现象中暴露前概念课外活动后是一节以“运动与力究竟有什么关系”为主题的汇报交流课。各 小组先交流在活动中提出的问题和尝试性的解答， 再进行班级交流。教师在黑板 上记录下各组关于运动与力关系的观点。 大多同学认为“有运动就有力”、“运动 产生力”，但是，也有反对者认为，“运动不一定需要力”，并以足球被踢出去后 仍可以在地上滚作为事实依据。其实，早在“活动一”前，预测铁锤下落过程的 运动状态及给出解释时，学生已经暴露了他们的前概念。他们认为，从五楼下落 的铁锤速度应该越来越快，因为“离地面越近，重力越大”。整体化单元学习中，学生的前概念暴露得充分且
13、及时。 在本单元中，活动在 离“牛顿第一定律” 一课的学习尚有二周的时候进行。活动中，学生情绪高涨， 思维活跃，并且，紧接着的汇报交流课又为他们提供了表达和思维碰撞的机会。 此时，学生的前概念得以充分暴露并被教师有意识地激化，强烈的认知冲突以及解开疑惑的欲望开始形成。3、带着问题学习局部概念在“汇报交流课”中，教师把从他们的嘴巴“掉出”的力、重力、摩擦力等 词都一一记录在黑板上。临下课时，面对同学们对“运动与力关系”的两种不同 观点，教师建议他们先设法把这些基本概念搞明白， 再来作出判断正误。接下来 局部概念的学习，基本回到教材编排的顺序进行，但在教学方式上，已少了教师 的步步牵引，多了学生的
14、自主探索。在对物体作受力分析时，学生会突然蹦出一 句“它会做什么运动？” “如果没有这个支持力，它会陷下去吗？”在这些学生 的心中，物体的受力情况已于运动状态密切相关，而不是井水不犯河水。尚未解 开的“运动与力的关系”问题常常困扰着他们，要进一步搞明白运动与力的关系 已经成了他们自己的需要，尽管当时并没有人要考他的“试”。4、论证中建构核心概念在前面的“汇报交流课”中，学生的观点为：一派与亚里斯多德的相似，另 一派（少数派）与伽利略的类似。对此，教师并不加以评判。到了第七节“牛顿 第一定律”的学习。教师下发前置任务单，引导学生就“运动与力的关系”作深度思考，问：“现在，你持什么观点呢？请列出能
15、支持你的观点的事实或你的 实验方案。”课堂上，首先学生在各小组内交流自己的观点和支持观点的事实。 稍后，观点有争议的小组先在全班交流。“牛顿第一定律” 一课成了辩论课。尽 管大部分同学由于习惯思维起作用， 已经认同了教科书上的观点，但也有极少数 同学不愿在自己尚有疑惑的情况下轻易接受结论，于是成了 “反方” 。在两方辩 论中，各自举出不同场景中的事实加以论证， 如踢出的足球、太空中的运动物体， 甚至有被甩出轨道的过山车等，想方设法说明自己的观点成立。 最后，教师给各 组分发小车、木板、棉布、毛巾等器材，并引导学生着重探究阻力对物体运动的 影响。大家用外推法得出牛顿第一定律。还有同学提出在心中纠
16、结了近二个星期 的问题：“那个铁锤从五楼下落时，既然受到的重力不变，速度应该不变才对， 怎么会越来越快呢？”经讨论，大家认为，这个现象恰恰证明了牛顿第一定律的 正确。重要科学概念的建构，需要经历对相关现象背后的机制和成因的论证过程。 在本单元学习的各个时期，学生的认知和思维水平在进步，因而论证能力也在提开。在早期“活动”后的汇报交流课中，学生虽有初步观点，但因概念不清，证 据不足，说服力不强。而到了 “牛顿第一定律” 一课，经近二周的酝酿，思路打 开了，带到课堂上资源也丰富了。“有备而来”的学生侃侃而谈，或摆事实或提议做实验，当有人持错误观点时，会有多名同学举出反例加以驳斥。至此，核心 概念的建构已是“万事俱备，只欠东风”。5、解决实际问题中拓展“二力平衡条件”是对牛顿第一定律的补充和拓展，是生活在地球表面附近 的
