基于SSI議題的高中物理單元整合教學設計

周浩 余理

摘? ? 要：SSI議題能提供具有社會背景和現實意義的大情境，具有“開放、跨領域、結構不佳、兩難”的特性，其所涉及的知識方法可能跨章節甚至跨領域，知識體系也與教材不一致。因此，教師需要將課標和教材呈現的理論知識與SSI議題相關聯，通過適當的增減、重組或改造等方式，整合成相適應的教學單元。具體教學中，教師可整合新聞和課標內容以確定議題，聚焦單元核心任務以制訂目標，選擇議題教學模式以設計流程，構建多維評價體系以精準測評，使學生的知識、思維能力、態度責任等圍繞議題有序生長，最終形成可遷移的學科大概念。

關鍵詞：SSI議題;大概念;高中物理;單元整合教學

“社會性科學議題”（Socio-scientific Issues）的簡稱是SSI議題，是指由當代科學技術研究開發所引起的一系列與社會倫理、道德觀念和經濟發展緊密相關的社會性問題，如克隆技術、基因工程等高新產品給社會倫理觀念和生態環境保護帶來的難題[1]。相關研究表明，以SSI議題為載體開展論證教學，能有效培育學生的核心素養。由于SSI議題具有情境復雜、牽涉知識點多、爭議性大等特點，并且需要持續深入的探討過程，傳統的單課時教學模式難以滿足其教學，因此，教師必須從大單元視角圍繞議題整合教學內容，進行較長時段的教學以達成目標。下面，筆者以“是否支持大力發展核能”議題為例，探討基于SSI議題的高中物理單元整合教學的設計與實施過程。

一、基于SSI議題的單元整合教學

以SSI議題開展單元教學具有天然優勢。首先，SSI議題提供了一個具有社會背景和現實意義的大情境，這樣的大情境有助于克服傳統課堂情境碎片化的問題，具備統領所學內容、賦予學習實際意義的特點。其次，由于涉及判斷爭議的證據和數據尚不完整，SSI議題往往具有“開放、跨領域、結構不佳、兩難”的特性，學生需對議題展開資料搜索、概念辨析、推理論證等活動，這為持續的深度學習提供了良好條件。有學者指出，指向學科核心素養的教學方案應圍繞學科大概念進行大單元教學設計，兼顧教材邏輯結構、學生認知發展水平以及學科核心素養的基本內容，通過真實的教學情境幫助學生理解和運用所學概念[2]。而一個好的SSI議題背后往往隱藏著大概念，圍繞SSI議題組織單元教學，能有效實現以大概念為核心、指向核心素養的教學目標。因此，基于SSI議題的單元教學既能充分展現SSI議題的教學價值，又能為單元教學提供良好的素材與抓手。

教材編寫一般依循學科邏輯，學科邏輯是學科知識以及知識間的聯系與組織方式，它具有客觀性，主要揭示的是學科的結論與規律[3]。而SSI議題所涉及的知識方法可能跨章節甚至跨領域，其知識體系與教材編寫的思路不一致，因此，教師需要將課標和教材呈現的理論知識與SSI議題相關聯，通過適當的增減、重組或改造等方式，整合成相適應的教學單元。與教材提供的自然單元相比，圍繞某一議題而建立的整合單元，更能體現大概念的完整性，也有利于學生構建大概念。

二、基于SSI議題的單元整合教學設計

（一）整合新聞和課標內容，確定議題

“能源與可持續發展”與“原子與原子核”兩個主題分別位于人教版普通高中教科書《物理》必修第三冊與選擇性必修第三冊，二者關聯密切，但教材在“能源與可持續發展”中只簡單介紹了核能發電的原理和安全性要求，學生只知其然不知其所以然，這就使《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》的活動建議“查閱資料，了解人類利用核裂變和核聚變釋放核能的前景與挑戰”難以落地。此外，“原子與原子核”主題的學習雖然能幫助學生深入認識核反應原理，但又缺乏可持續發展理念的引領。因此，教師有必要在教學“原子與原子核”主題時重新整合前者，以達到深度學習的目的。新聞“日本政府在2021年4月宣布將福島第一核電站核污水排入大?！眲偤脿可孢@兩個主題，涉及的具體內容詳見表1。

通過進一步分析，我們可明確需要揭示并理解的大概念有兩個：一是當事物發生變化或被改變時，會發生能量的轉化，但在宇宙中能量的總量保持不變;二是科學應用經常會對倫理、社會、經濟和政治產生影響?；诖蟾拍?，我們可將上述內容整合為一個大單元“核能的利用與挑戰”，然后結合對相關資料（新聞報道、圖片、視頻及數據等）的分析確定對應的SSI議題為“是否支持大力發展核能”。這樣的單元整合教學，可以避免因模塊和單元割裂而

帶來的知識碎片化、理解粗淺化，有助于學生加深對能源類型和能量轉化方式的認識，進而形成正確的能量觀念。而通過議題的論證和實踐活動，我們又能真正培養學生的高階思維能力、科學態度和社會責任。

（二）聚焦單元核心任務，制訂目標

基于SSI議題的單元整合教學往往要跨單元甚至跨模塊，而且聚焦大概念，跟自然單元教學有較大區別，因此更需要制訂明確可行的教學目標。如何確定單元教學目標的層次與順序結構呢？威金斯和麥克泰格認為可以通過聚焦于該領域中具有真實挑戰性的遷移任務來確定[4]。顯然，該單元的SSI議題為我們提供了真實性的挑戰情境，我們可基于大概念的可遷移性確定核心任務，采用逆向教學設計中的預期目標來設計框架。單元教學目標詳見表2（見下頁）。

（三）選擇議題教學模式，設計流程

SSI議題教學在國外開展較早，形成了一些成熟的教學模式，如沃克斯的五個層次教學模式，前四個層次分別為“自我了解”“研究與反思”“作決策”“采取負責任的行動”，最終落

腳于“整合”層次[5]。這與單元整合教學逐層進階并指向大概念的理念相契合，因此，筆者結合該模式和單元教學的目標要求，設計“核能的利用與挑戰”單元教學流程，詳見圖1。

環節一：自我了解，發現利弊

筆者先播放新聞視頻介紹日本福島核事故及后續影響;再讓學生閱讀2021年拉閘限電的新聞，說明我國經濟發展存在電力供應緊張的問題;然后向學生介紹發電的主要方式包括煤電、風電、水電、核電及太陽能等，其中核電占比只有5%左右，有極大的發展潛力，從而引出議題：“是否支持大力發展核能？”為了讓學生更快進入議題的情境，發展對議題的認知，筆者安排了“核電站負責人”“當地市民”“政府領導人”“鄰國民眾”“環保志愿者”等角色讓學生認領，從角色的角度選擇“支持”或“反對”，并分小組派代表闡述理由和觀點。

該環節旨在讓學生迅速進入議題情境，通過從不同角度闡述理由發現議題的利弊。學生初步體驗作決策需要權衡各方的利弊，感受決策的重要性和兩難性，初步認識SSI議題的特點。

環節二：研究反思，分析利弊

在充分討論之后，聚焦議題的爭議部分：發展核能的效益和安全性。為充分了解各立場的優缺點和影響層面，首先，筆者讓學生針對爭議部分自學相關的核心知識。為了降低難度，筆者先給出教學目標中的基本問題幫助學生搭建線索和腳手架，再結合討論、答疑、適當講解等方式進行輔導。其次，筆者讓學生課后搜索資料，分析核電的利弊。學生開始比較茫然，筆者建議他們從科學、環境、經濟、社會等層面入手，并給出搜索渠道，如權威網站、圖書館、訪談單位或個人等，使搜索更高效，減少盲目性和虛假信息干擾。在此基礎上，學生再從經濟、環境、倫理道德等價值點審視和反思各立場，為之后的決策作準備。

該環節能讓學生對核心知識實現結構化、有意義的學習，學會解決SSI議題中的科學問題，提升科學探究和實踐能力。

環節三：作決策，論證利弊

在前面環節的基礎上，學生初步提出主張，將搜集的資料分組整理并概括成論據，然后提煉成觀點。為了檢驗主張和觀點能否站得住腳，學生必須相互質疑和反駁，同時還要為自己的觀點辯護。此環節要運用小組合作學習這一形式，組內成員發揮優勢分工合作，如充當信息搜索員、論據整理員、辯手等。同主張的小組之間既要相互支援，又要有競爭。教師在引導不同主張的小組進行反駁和辯護時，既要適時啟發學生捕捉思維火花輸出觀點，又要控場以避免陷入無序爭吵。學生主張及其論據、觀點、反駁、辯護如下。

【支持大力發展核能】

論據：（1）根據質能方程計算，1千克鈾235全部核裂變放出的能量相當于2800噸標準煤完全燃燒時釋放的化學能;（2）反應堆產生的放射性同位素可廣泛應用于放療、培優保鮮、示蹤原子技術、考古等領域;（3）我國已掌握第四代先進核電技術——高溫氣冷堆被稱為“不會熔毀的核反應堆”;（4）2022年初，中國的“人造太陽”運行時間達1056秒，可控核聚變產能效率比裂變更高。

觀點：（1）核能產能效率高且不產生二氧化碳，取代煤炭、石油等化石燃料，既能使雙碳目標早日實現，又能解決電力緊缺問題，助推國家經濟發展;（2）發展核能可提高我國放射性同位素的自主產能，滿足生產和健康需求;（3）在吸取教訓和積累經驗中不斷發展核電技術，能確保核電站更加安全;（4）可控核聚變燃料儲量豐富、產物無污染，且安全性和產能效率極高，一旦實現將徹底解決能源危機。

反駁（反方）：（1）鈾濃縮需依靠煤電，依然要排放二氧化碳，且鈾濃縮過程中會排放大量的氯氟烴，產生更強的溫室效應;（2）任何方案和技術都不能保證萬無一失，一旦出事，后果無法承受;（3）可控核聚變難以實現，就算實現，由能量轉化方向性推測，也將產生嚴重的熱污染而影響環境。

辯護：（1）優化能源結構，降低煤電在鈾濃縮中的占比，核電完全能以極低的碳排放量運行;（2）任何事物都有利弊，不能因噎廢食，而要以更先進的技術來降低事故風險和損失;（3）地球變暖的元兇是溫室氣體，發展可控核聚變能大大降低碳排放，熱交換時損失的熱量會順利散發到宇宙中，對環境的影響很小。

【反對大力發展核能】

論據：（1）核燃料棒中鈾238半衰期長達45億年，福島核污水中的氚半衰期也有12.43年，輻射時間長;（2）核輻射會破壞人體組織，誘發各種疾病，引起胎兒畸形甚至死亡;（3）核廢料腐蝕容器后可能泄漏，難以存儲且處理成本極高;（4）核電熱效率僅約30%，核電廠熱污染嚴重，大多建在海邊，發生事故后核泄漏污染物會隨洋流擴散至全世界;（5）某些發達國家如德國和法國已計劃停止煤電、核電的使用，加快能源資源轉型，將更多的目標投放在可再生能源上。

觀點：（1）發展核能會產生大量核廢料，一旦泄漏將長久污染土地和水，嚴重破壞環境且無法恢復;（2）應用放射性同位素、核電站排放廢水廢氣均會產生大量輻射，損害人類健康;（3）核電站的前期建設投入、原料生產及核廢料處理的成本高，熱效率低，經濟價值并不高;（4）發生戰爭時核電站會成為首要攻擊目標，發生事故也會影響周邊國家，嚴重損害國際關系;（5）可持續發展的理念是使用清潔、可再生能源，如國家大力發展的太陽能、風能等，核能并不在此列。

反駁（正方）：（1）我國已研發出提高核燃料利用率的技術（如啟明星Ⅱ號），大大降低了核廢料的產生，并建設了專門的核廢料處置庫確保不泄漏;（2）只要不超過輻射劑量并采取保護措施就不會損害健康;（3）風能、太陽能、水能易受天氣影響，不穩定不可控，不能從根本上解決用電需求，而且對環境有一定的負面影響。

辯護：（1）核廢料處置庫在未來數百年會不會被破壞難以預料，若無法妥善處置將帶來滅頂之災;（2）與危險的核能相比，風能、太陽能等可再生能源清潔、安全、環保，無疑是更好的選擇，很多國家已放棄核能轉而發展風電和太陽能，其中風電以每年30%的增長速度成為世界上增速最快的能源，且可利用氣象服務為新能源發電提供保障。

該環節是最關鍵、最核心的部分，既促成了多角度觀點的生成，使學生的批判性思維得到鍛煉，又明確了決策必須要權衡利弊、通盤考慮，培養了學生的科學論證能力和大局觀。

環節四：采取負責任的行動，實地考察利弊

雖然經過論證分析，學生對議題利弊有了較深的認識，但礙于信息來源有限、信息傳播失真等問題，仍存在“紙上談兵”的盲目性，因此，需要深入實地進一步考察，以驗證信息真偽、修正論證過程。在這一環節，筆者先讓學生根據可能出現的利弊現象設計調查問卷，然后利用假期去實地走訪，比如走進廣東大亞灣核電基地，在工程師的帶領下對核電基地進行生態調查，親身體驗核電環境監測的過程，對核電站工作人員、核科學家、附近居民等深入訪談，將考察結果寫成調研報告，并在“我對兩會有話說”建言征集活動中提交自己的建議。由于學生缺乏實踐和調研的途徑與方法，教師要陪同組織、指導學生圍繞議題考察并撰寫報告，鼓勵學生積極參與社會行動，肩負起公民責任。

由于缺少有效的實施路徑和策略，在物理教學中培養學生的科學態度與責任一直是難題。這一環節抓住SSI議題的真實性和社會性特征，通過較深入的實踐行動，一方面要求學生對論據的真實性和論證的客觀性進行檢驗修正，以有效培養他們實事求是、去偽存真的科學態度，另一方面要求學生以訪談、撰寫報告及建言獻策等方式參與社會決策過程，以培養他們學以致用、自覺承擔社會責任的意識。

環節五：整合，提煉大概念

學生經過前述環節的學習，會在頭腦中逐步構建大概念，但其會因每個人的認知差異而呈現不同形態，有些比較模糊、粗糙，有些存在偏差或缺陷，因此，教師有必要讓學生經歷整合的過程，將大概念輸出、顯化，進一步修整使之更清晰、完整。整合可以分為如下三個層面。

其一是知識層面。教師要讓學生將議題討論中所涉知識用概念圖、思維導圖等方式呈現出來，力求體現概念之間的結構性?！敖Y構性知識”能直接表征學生的認知水平。

其二是規則層面。教師要讓學生從議題中提煉出一般的議事規則，并應用于其他相似議題的討論，如核心的框架為“自我了解→研究反思→論證決策→考察行動”、基本原則為“論據客觀真實、論證邏輯清晰、道德底線明確”等。這種“再生性知識”具備長期的活力，讓學生在長遠發展中保持再生產、再增值的能力。

其三是思想層面。教師要引導學生討論能源開發對各方面的影響，使他們從更高的層面認識到，科學應用經常會對倫理、社會、經濟和政治等產生深遠影響，科學發展必須與社會、環境等相互協調。

（四）構建多維評價體系，精準測評

傳統的紙筆測試無法準確測評學生在SSI議題學習中的表現，因此，教師要根據既能引導學生明確方向和激發積極性，又能準確診斷學生全面表現的原則，從知識、能力、情感態度三方面構建多維評價體系，詳見表3（見下頁），并在課前將表格發給學生，使其有對照的學習標準，也使課后多視角的評價更為精準，從而使核心素養培育目標真正落地。

三、反思與總結

實踐證明，基于SSI議題的單元整合教學能夠極大激發學生在課堂內外的活力，使他們能持久地保持興趣并專注于對議題的探討，不論是知識、思維能力還是態度責任，均在此過程中圍繞議題有序生長，最終形成可遷移的學科大概念。這無疑對學生核心素養的發展具有極大作用，但我們也必須看到實踐中所遇到的困難和問題。一是教師必須花較長時間鉆研課標、教材及相關資料，并具備較強的整合能力和課堂駕馭能力，這對一線教師來說極具挑戰性。二是學生受傳統講授式課堂影響極深，在表達、論證、媒介素養及科學寫作等方面比較欠缺，因此教學實施的效果往往不夠理想。三是相較于傳統課堂的“大容量、快節奏”，基于SSI議題的單元整合教學更注重慢工出細活，需要花費更多課時、轉換更多場地，這往往與繁重緊湊的教學任務相沖突。這些困難和問題有待未來繼續研究解決。[□][◢]

參考文獻：

[1]孟獻華，李廣洲.國外“社會性科學議題”課程及其研究綜述[J].比較教育研究，2010（11）：31-36.

[2]崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計[J].上海教育科研，2019（4）：1.

[3]鄧靖武，劉娜.以大情境統領課堂，克服情境創設碎片化[J].基礎教育課程，2020（11）：58-64.

[4]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學設計（第二版）[M].閆寒冰，宋雪蓮，賴平，譯.上海：華東師范大學出版社，2017：62.

[5]孫燦芬.基于“社會性科學議題”情境的科學教學模式初探[J].地理教學，2018（10）：14-17，9.