核心素養(yǎng)視域下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)

李凱波

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》凝煉了核心素養(yǎng)，給教學(xué)分析帶來更豐富的維度，并對物理教學(xué)提出了更高的要求，從大概念、大思路出發(fā)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)成為教研的重要內(nèi)容。

1.單元教學(xué)設(shè)計(jì)的原則

一是基于課標(biāo)要求，對教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行“重構(gòu)”，解讀教材、分析教學(xué)內(nèi)容、挖掘?qū)W習(xí)價(jià)值，即挖掘知識內(nèi)容所對應(yīng)的核心素養(yǎng)目標(biāo)和物理學(xué)的思想方法。例如，“電磁感應(yīng)與電磁波初步”單元蘊(yùn)含豐富的核心素養(yǎng)和科學(xué)方法，在教材分析中可以充分挖掘，并引導(dǎo)教師對應(yīng)具體知識設(shè)計(jì)具體素養(yǎng)目標(biāo)。

二是基于學(xué)科特征，梳理內(nèi)容并進(jìn)行分類，厘清各知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系和層級關(guān)系，建構(gòu)起一個(gè)相互聯(lián)系的有序整體，從而明確教學(xué)重點(diǎn)和實(shí)施策略?！半姶鸥袘?yīng)與電磁波初步”單元知識分為三個(gè)層級：層級一是“電生磁”，包括課本中的第一節(jié)“磁場磁感線”與第二節(jié)“磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量”，介紹磁場的主要概念及磁現(xiàn)象的電本質(zhì);層級二是“磁生電”，即第三節(jié)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用”，探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，認(rèn)識到電流能夠產(chǎn)生磁場，磁場也可以產(chǎn)生感應(yīng)電流;層級三是電磁場應(yīng)用，包括第四節(jié)“電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用”和第五節(jié)“能量量子化”，從運(yùn)動和相互作用的角度理解變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，電場和磁場形成統(tǒng)一不可分割的電磁場，從能量的角度介紹電磁波能量量子化的特征。

三是基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，展現(xiàn)知識形成、發(fā)展和應(yīng)用的過程，調(diào)動學(xué)生參與活動的積極性和創(chuàng)造性。因此，單元教學(xué)的學(xué)情分析可以結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為主線，關(guān)注學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知特點(diǎn)等，對學(xué)生進(jìn)行全面分析，為找準(zhǔn)教學(xué)起點(diǎn)和設(shè)計(jì)活動任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

2.單元具體學(xué)情分析

物理觀念方面，學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了簡單的磁現(xiàn)象，在高中階段，經(jīng)過電場的學(xué)習(xí)，初步建立了“場”的概念;知道閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線能夠在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，對電與磁間的相互作用有初步的了解。

科學(xué)思維方面，通過靜電場的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步掌握了研究“場”的方法。對理想化模型法等科學(xué)方法較為熟悉，能夠基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)推理。

科學(xué)探究方面，學(xué)生可以類比電場強(qiáng)度的建立過程，通過實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)推理建構(gòu)描述磁場強(qiáng)弱的物理磁感應(yīng)強(qiáng)度。學(xué)生在初中時(shí)探究過感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，需要在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維相結(jié)合，得出感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)對電磁學(xué)相關(guān)的物理學(xué)史有了一定的了解，挖掘并學(xué)習(xí)科學(xué)家在科學(xué)研究中尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。

3.單元教學(xué)設(shè)計(jì)的操作框架和具體要素

在原有教學(xué)設(shè)計(jì)框架的基礎(chǔ)上，依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，完善單元教學(xué)設(shè)計(jì)操作框架（見下圖），指導(dǎo)教師依據(jù)此框架的要素和流程撰寫單元教學(xué)設(shè)計(jì)，使單元教學(xué)設(shè)計(jì)理念真正落地。

單元教學(xué)設(shè)計(jì)操作框架及要素

在單元教學(xué)設(shè)計(jì)框架中，“學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)”要素是體現(xiàn)學(xué)生主體地位的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)單元教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。要引導(dǎo)教師創(chuàng)設(shè)與單元主題相關(guān)的盡可能真實(shí)的問題情境，以科學(xué)探究、問題解決為立足點(diǎn)，整體規(guī)劃學(xué)科核心素養(yǎng)，選擇學(xué)習(xí)方式和活動內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)策略、提供學(xué)習(xí)資源，并設(shè)計(jì)對學(xué)生活動的評價(jià)反饋，體現(xiàn)目標(biāo)、活動和評價(jià)的一致性。

例如，“電磁感應(yīng)與電磁波初步”單元的層級一“磁場的描述及其本質(zhì)”的學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)包括六個(gè)方面。一是問題情境創(chuàng)設(shè)。創(chuàng)設(shè)三種相互作用的情形：通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn);磁鐵對通電導(dǎo)線有力的作用;兩條平行放置的通電導(dǎo)線之間有力的作用。由此情境提出問題：以上兩個(gè)物體間的相互作用是如何產(chǎn)生的？通電導(dǎo)線周圍的磁場有何特點(diǎn)？我們該如何形象地描述磁場？磁鐵和電流的磁場是否有相同的起源？磁場對哪些物體有力的作用？如何定性比較磁場的強(qiáng)弱？類比電場的研究方法，設(shè)計(jì)定量描述磁場強(qiáng)弱的方案。二是知識內(nèi)容安排，包括簡單的磁現(xiàn)象、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、磁場的性質(zhì)、磁感線、安培定則、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量。三是物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃。通過簡單磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生對磁場的感性認(rèn)識，發(fā)展物質(zhì)觀;通過實(shí)驗(yàn)探究得出通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流、螺線管周圍的磁場，通過類比的方法，建構(gòu)磁感線理想模型;類比人口密度建構(gòu)磁感線密度，定性比較磁場的強(qiáng)弱，引入磁通量的概念等。四是學(xué)習(xí)方式指導(dǎo)。通過學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，模擬電流周圍的磁場分布，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納推理出安培定則;小組討論設(shè)計(jì)定量描述磁場強(qiáng)弱的方案，然后觀看教師演示實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)視頻，探究通電導(dǎo)線在磁場中受力的特點(diǎn)，經(jīng)過科學(xué)推理定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念;學(xué)生自主閱讀教材，了解歷史上科學(xué)家們對電與磁的聯(lián)系的探索。五是學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破。本層級的重點(diǎn)和難點(diǎn)是安培定則的得出和應(yīng)用，以及磁通量、磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行突破：通過分組實(shí)驗(yàn)探究得出電流周圍的磁場分布;通過立體的圖片和視頻幫助學(xué)生建構(gòu)磁場的空間分布;通過總結(jié)歸納得出安培定則;通過自制模型幫助學(xué)生將立體圖轉(zhuǎn)化成側(cè)視圖和俯視圖;通過實(shí)驗(yàn)探究得出通電導(dǎo)線在磁場中受力的特點(diǎn)。六是學(xué)習(xí)反饋評價(jià)。采用課前診斷的方式，考查學(xué)生對通電螺線管的磁場和磁鐵周圍磁場的理解。通過討論、課堂練習(xí)、課后作業(yè)等方式重點(diǎn)對場的研究方法、安培定則、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行檢測和評價(jià)。