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“事物之间的联系”大概念教学设计研究报告

一、引言

在当今教育领域，培养学生的核心素养已成为重要目标。大概念作为连接核心素养与课堂教学的关键枢纽，对于构建稳定的知识体系、打破学科壁垒以及提升学生的综合能力具有不可忽视的作用。本研究以“事物之间的联系”为跨学科大概念展开教学设计，旨在探索创新教学模式，切实提高学生的学习效果与综合素养。

二、教学设计概述

（一）知识背景、指导思想与理论依据

1.大概念的重要性：大概念能够将原本松散的知识整合为稳定的网状结构，为学生提供更系统的知识框架。这种结构有助于学生在学习过程中建立知识之间的联系，从而更好地理解和掌握学科内容。同时，大概念的运用有助于学生具备高通路迁移能力和专家思维能力，使学生能够将所学知识灵活地应用到不同的情境中，解决各种实际问题，进而落实核心素养的培养目标。

2.跨学科大概念的选择：本单元以“事物之间的联系”为跨学科大概念，这一选择具有深刻的理论依据。在现实生活中，事物之间的联系是普遍存在的，无论是自然科学还是社会科学，都离不开对事物之间关系的研究。通过以“事物之间的联系”为大概念，可以引导学生从不同学科的角度去认识和理解世界，培养学生的跨学科思维能力。以“如何建立合适的模型以表示生活中事物之间的联系”为大问题，从“变量”这一子概念入手，探索生活中变量之间的关系，创建解决现实问题的模型。这个过程经历分析问题、建立模型、测试模型、优化模型四个步骤，具有较高的迁移价值，能够让学生在解决实际问题的过程中，掌握科学的思维方法和研究手段。

（二）教学目标的设定

1.知识与技能目标：学生能够理解变量的概念，掌握变量之间的关系，学会建立模型来表示生活中事物之间的联系。同时，学生能够运用图形化编程工具，模拟生活中的函数，动态展现变量之间的关系。

2.过程与方法目标：通过分析问题、建立模型、测试模型、优化模型的过程，培养学生的问题解决能力和科学探究能力。让学生在实践中学会运用跨学科的知识和方法，提高学生的综合运用能力。

3.情感态度与价值观目标：培养学生对跨学科学习的兴趣和热情，激发学生的创新意识和探索精神。让学生在学习过程中体会到数学与计算机科学的魅力，以及它们在解决实际问题中的重要作用。

（三）大概念的提炼与获得

1.标准抽取与融合：从课标中抽取与变量相关的标准，包括CSTA课程标准、信息技术课程标准以及数学课程标准。通过对这些标准的分析和整合，结合学情、单元目标定位和跨学科标准融合，确定与“事物之间的联系”大概念相关的标准。

2.开发策略的运用：采用从中间到两侧延伸的开发策略，以从内容标准中寻找大概念为开端，向上确定学科核心素养，向下确定所知、所能、所成课堂目标。具体步骤包括抽取标准、挑选数学标准、解读标准寻找大概念、向上论证与学科核心素养的关系、请教专家确定最终大概念。通过这一过程，确保大概念的准确性和有效性，能够较好地连接两个学科的知识。

（四）教学过程分析

1.教学内容的划分：教学过程分为变量的定义与应用、变量之间的关系、虚拟世界中的现实世界三个部分。每个部分都围绕“事物之间的联系”大概念展开，通过具体的教学内容和活动，引导学生逐步深入地理解变量之间的关系，以及如何建立模型来表示生活中事物之间的联系。

2.逆向设计的方法：每个主题采用逆向设计的方法，让学生经历确立目标、了解评价、学习活动三个过程。这种方法有助于学生明确学习目标，了解评价标准，从而更有针对性地进行学习活动。同时，逆向设计能够让学生在学习过程中不断反思和调整自己的学习策略，提高学习效果。

（五）教学特色分析

1.营造“半真实”情境：

情境创设的方式：通过图形化编程创设仿真状态下的真实情境，模拟生活中的函数，动态展现变量之间的关系。这种方式既能够让学生在虚拟环境中体验到真实生活中的问题，又能够打破空间的限制，让学生在课堂上就能够进行各种实验和探索。

情境创设的意义：“半真实”情境的营造能够紧密联系生活实际，让学生感受到数学和计算机科学在解决实际问题中的重要作用。同时，这种情境创设方式能够激发学生的学习兴趣和好奇心，提高学生的学习积极性和主动性。

2.以“用数学”的方式体验学数学的“浪漫阶段”：

知识点前置的作用：将函数知识点前置，以游戏化方式让学生理解并运用生活中的函数。这种方式能够让学生在学习过程中形成感性认识，为未来学习打下基础。通过游戏化的方式，学生能够在轻松愉快的氛围中学习数学知识，提高学习效果。

感性认识的培养：以游戏化的方式让学生体验生活中的函数，能够让学生在实践中感受数学的魅力，培养学生对数学的感性认识。这种感性认识的培养有助于学生在未来的学习中更好地理解和掌握数学知识，提高学生的数学素养。

3.理解为先，逆向设计：

设计理念的遵循：遵循理解为先的设计理念和逆向设计原则，帮助学生更好地理解大概念。理解为先