高中物理單元教學設計探索

李志強 靳麗芳 張俊蘭

摘 要：物理教材中的單元通常指的是以同一任務或同一主題為主線進行串聯(lián)的內(nèi)容，一般都會具有一定的規(guī)律，符合學生的認知思維與邏輯思維。在新課改背景下，依據(jù)相關標準，高中物理教師應致力于提升學生的物理核心素養(yǎng)。單元教學設計將單元視為整體，進行科學化、系統(tǒng)化的設計，有助于培養(yǎng)并提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。本篇文章以人教版高一物理必修第一冊第三章“相互作用—力”為例，進行高中物理單元教學設計探索。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;教學設計

在傳統(tǒng)教學模式中，一線教師在設計教學方案時，一般以課時為單位。這樣的方式有利于學生學好每一節(jié)課的內(nèi)容，卻很難從整體上掌握一個單元的內(nèi)容，也無法理解單元內(nèi)容的內(nèi)在關聯(lián)[1]。久而久之，學生掌握的知識點就會缺乏系統(tǒng)性，呈現(xiàn)割裂化和零碎化的局面。通常情況下，教材設計者所編排的單元內(nèi)容常常是可以相互關聯(lián)的整體。若是教師在備課時沒有整體思維，只是單一地設計課時教學，不進行總體構思與歸納，會導致學生的學習存在較大的局限性。高中物理教師實施單元教學設計，可以以單元為單位，將所有內(nèi)容看作整體進行科學化與系統(tǒng)化的教學設計[2]。立足于單元教學設計觀察課時教學設計，就是從整體看局部，有助于改變課時知識點零碎的局面，使得學生更容易整合學科知識點，進一步降低學習難度，提升學生的學科核心素養(yǎng)。對于教師而言，心中應既有課也有課程，真正提升教學質(zhì)量與效率。

一、流程和案例

（一）流程

高中物理教師在明確單元和課時數(shù)以后，應根據(jù)學生的實際情況，立足于整體角度做好單元課時教學設計。通常情況下，若是所教內(nèi)容與概念規(guī)律有關，教師可以設計一個小實驗或是創(chuàng)設一個良好的課堂引入情境。若是所教內(nèi)容側重于實驗實踐，教師可以劃分學生小組，引導學生展開自主探究。若是所教內(nèi)容側重于復習鞏固，教師可以多教給學生有效的學習方法?？偠灾?，單元教學設計也應包含許多基本環(huán)節(jié)。首先，應立足于整個單元角度，圍繞單元主線來設計單元教學任務與單元教學目標，并引導學生了解單元教學的重點、難點，以及相關的活動，并以此為基準，做好以課時為單位的教學設計工作，從整體上歸納整個單元的內(nèi)容，并進行整合復習與評價。在這個過程中，教師所教授的單元內(nèi)容就會形成閉環(huán)結構，從一定意義上避免以課時為單位教學設計所出現(xiàn)的弊端，讓學科知識點不再碎片化，呈現(xiàn)結構化模式。要注意的是，高中物理教師在進行單元教學設計和課時教學設計時，應合理分解單元教學目標，并把重點放在目標之間的關聯(lián)點，并根據(jù)教學內(nèi)容，結合學生實際情況，采用多元化的教學方法開展教學活動，讓課堂不再千篇一律，提升教學質(zhì)量與效率。如此一來，教學設計也會變得更加具有針對性，進一步提升學生的學科核心素養(yǎng)。

（二）案例

以人教版高一物理必修第一冊第三章“相互作用——力”為例。

1.單元教學任務

高中物理教師在進行單元教學設計時，應明確單元教學任務，以力的概念為綱，將單元教學內(nèi)容串聯(lián)起來，讓學生循序漸進地掌握本單元基本知識點，包括彈力、重力、摩擦力、力的合成分解、受力分析、共點力的平衡等。

2.單元教學目標

高中物理教師在進行單元教學設計時，應明確單元教學目標。首先，掌握常見力的基本特點以及方向、大小、作用點等要素。常見力包括重力、彈力、摩擦力。學會在具體情境或具體問題中進行分析，了解其基本物理觀念。其次，設計研究彈簧彈力大小的實驗，掌握其決定因素，了解力的分解與合成應遵循的基本物理法則。完成探究實驗，獲得科學合理的實驗成果。在完成實驗的過程中，感受科學探究的趣味性，分享實驗成果，培養(yǎng)學生踏實嚴謹?shù)膽B(tài)度，讓學生真正體驗科學猜想——實驗驗證——形成結論的探究過程，讓每一個學生都能養(yǎng)成良好的科學思維[3]。最后，引導學生學會學以致用，讓每一個學生都能掌握合成或分解力的方法，進一步解決共點力平衡的相關問題。通過培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。

3.單元教學重難點

高中物理教師在進行單元教學設計時，應明確單元教學重難點。首先，討論彈力方向，設計相關實驗，研究胡克定律;其次，產(chǎn)生靜摩擦力與滑動摩擦力的條件、方向、大小等因素;最后，學會正交分解法和合成法，能夠解決共點力平衡問題。

二、教學設計活動

本章節(jié)探究主題為力的概念，教師可以引導學生先了解與力有關的實例，然后教導學生掌握處理力的相關問題的有效方法，并鼓勵學生應用所學知識與方法解決與力有關的實際問題。高中物理教師單元教學設計的重點應放在培養(yǎng)學生的科學思維能力上，讓學生可以借助抽象的方法構建物理理想模型，立足于物理視角看待生活中與力有關的現(xiàn)象，并掌握物理的內(nèi)在規(guī)律。

教學設計一：生活中常見的力

主題內(nèi)容為認識生活中常見的力，主要包括重力、彈力、摩擦力。主題任務為借助演示實驗、生活實例、探究活動等手段，引導學生了解重力、彈力、摩擦力，分析具體情境或具體問題中的力。主題劃分為兩個課時，課時一為重力和彈力，課時二為摩擦力。教學設計的核心問題包括以下幾個：第一，力的本質(zhì);第二，力的三要素;第三，重力是如何產(chǎn)生的？重心有什么含義？第四，彈力的種類？產(chǎn)生彈力的原因？彈力的方向特點;第五，彈簧彈力的大小;第六，產(chǎn)生靜摩擦力和滑動摩擦力的原因、方向、大小;第七，摩擦力的大小。主題評價要素包含學生的實踐能力、歸納能力、合作意識、分享意識、處理數(shù)據(jù)的能力、表達語言的能力等。

高中物理教師在開展教學活動時，應借助實驗活動，培養(yǎng)學生提出問題與解決問題的能力、猜想問題與假設問題的能力、獲取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的能力、基于數(shù)據(jù)做出結論的能力、分享實驗過程和結果的能力，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。所以本單元的重點活動內(nèi)容為組織學生進行探究實驗。

教學設計二：探究彈簧彈力與形變量的關系

活動名稱為探究彈簧彈力與形變量的關系?；顒幽繕藶榻柚骄繉嶒灚@得彈簧彈力大小與形變量成正比的關系。核心任務包括探究實驗方向、設計實驗方案、處理實驗數(shù)據(jù)、歸納并得出結論。活動重難點為明確實驗研究方向，即彈力大小與彈簧形變量有關。教師應引導學生學會用作圖法來處理相關數(shù)據(jù)。活動資源包括彈簧、鐵架臺、刻度尺、鉤碼、做圖紙等?；顒釉u價標準包括學生的動手能力、合作意識、數(shù)據(jù)處理能力、歸納能力、語言表達能力等。

教師可以引導學生在彈簧下端懸掛質(zhì)量不同的鉤碼，并在實驗表格中進行記錄，包括彈簧在不同質(zhì)量鉤碼拉力下的長度。彈簧的彈力等于鉤碼的重力，學生可以以彈力F為縱軸，彈簧長度x為橫軸建立直角坐標系，并依據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行描點，畫出F-x圖像，并由此歸納胡克定律。這個實驗的重點在于明確實驗探究方向，也就是要研究彈簧彈力與形變量的關系，并不是研究其與彈簧長度的關系。教師可以適當提示學生，也可以鼓勵學生自己去嘗試，必然會有學生畫出彈力與彈簧長度的圖像，物理教師則可由此進行改進并暗示學生尋找正確的方向。這樣的實驗活動過程非常接近真實的科學探究過程，學生在探究過程中會走一些彎路、犯一些錯誤，物理教師應花費一定的時間與精力將這些錯誤與彎路形成資源，教育學生，實現(xiàn)對學生的正確引導，學生在這樣的探究過程中更容易加深印象，提高自己的物理思維能力。在初中階段，因為學生知識積累不足、處理物理問題的能力有限，很多實驗活動無法深入進行，其局限性較強。到了高中階段，物理探究活動一般應形成定量結論，其中最常見的圖像法在處理實驗數(shù)據(jù)時簡潔而直觀，是學生容易學會的數(shù)據(jù)處理方法。教師應引導學生深入探究物理知識，學會處理實驗數(shù)據(jù)，并通過探究活動培養(yǎng)學生的良好習慣與良好意識，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)[4]。

三、單元教學設計的期待

在高中物理課堂上，單元設計的說法由來已久。在新課改背景下，高中物理教師在進行單元設計時也應創(chuàng)新理念與方法，做到以生為本，調(diào)動學生的主觀能動性，提升學生的物理核心素養(yǎng)。在傳統(tǒng)教學模式中，高中物理教師的單元設計往往以課時為單位，著眼點于每一節(jié)課上。換言之，高中物理教師的設計觀念中有著豐富的“樹木”，卻不存在與之對應的“森林”。零碎的知識點很容易設計，但若是將其統(tǒng)籌、整合則具有一定的難度，需要高中物理教師進行科學的設計。高中物理教師應立足整體角度，以新的視角看待單元設計，始終位居單元高度，從微小知識點入手整合所有資源。這樣一來，高中物理教師就可以在準備課程內(nèi)容的過程中把不同課時中的微小知識點整合起來，整體規(guī)劃單元內(nèi)容的難度，甚至是每一個單元中每一節(jié)課中微小內(nèi)容的難度。若有必要，高中物理教師也可以不按照教材中的章節(jié)安排進行授課，可以依據(jù)學生的實際情況將其組合打亂，重新安排教學。在這樣的模式下，高中物理教師更容易整合同類知識點，學生在學習高中物理知識時也會感到較為容易，有助于學生更加系統(tǒng)地掌握高中階段的物理知識。要注意的是，高中物理教師無論是基于何種理念或何種目標進行單元教學設計，在開展教學活動時應始終以課時為單位，在單元設計方面一定要注意課時安排，將整體單元設計轉(zhuǎn)化為課時設計。

依據(jù)新課程標準，各個學科教師在開展教學活動時都必須以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標。所謂素養(yǎng)一般指的是學生在學習時所具有的基本能力與品質(zhì)。對于物理學科而言，學生在學習物理知識的過程中，應當具備科學的思想觀念、科學的學習態(tài)度、科學推理能力、科學探究能力等，其本質(zhì)上是培養(yǎng)學生批判性思維能力、創(chuàng)造性思維能力、解決問題的能力。高中物理教師從單元的角度開展教學設計工作，在實際備課過程中也應遵循以生為本的教學理念，讓學生成為課堂的主體。在以課時為單位進行備課時，應立足于整個單元的角度先加工整體內(nèi)容，然后以單元為概念劃分主題，科學地規(guī)劃教學重難點，引導學生從易到難展開學習，讓學生從被動學習轉(zhuǎn)化為主動學習，盡可能地提升學生的批判性思維能力和創(chuàng)造性思維能力，促進學生物理核心素養(yǎng)的進一步發(fā)展。

四、綜合分析與思考

力學是物理學的基礎，是學生必須熟練掌握的基本概念，學生學習物理通常是圍繞力的概念鋪開深化的，包括牛頓運動定律、能量的轉(zhuǎn)化與守恒、電場、磁場作用等內(nèi)容，均與力息息相關。學生從初中時期開始接觸物理知識，已經(jīng)了解過基本的力學知識點，在生活中也具備與力有關的體驗，很容易解決較為簡單的二力平衡問題。到了高中階段，學生要解決的問題變得更加復雜，有多力不在一直線的受力分析，也有力的平衡問題。要完美解決這些問題，學生必須具備較高的邏輯思維能力、物理推理能力、知識歸納能力與問題探究能力。要知道，高中教學方式與學生以前所接觸到的教學方式不太相同，不再只是簡單的重復，而是根據(jù)學生的知識積累情況不斷夯實基礎，提升學生的物理分析能力。根據(jù)力的概念，彈力、重力、摩擦力等內(nèi)容都可看作與力有關的實例。因為在初中階段時學生已經(jīng)了解了部分與力有關的內(nèi)容，教師在設計教學方案時可以把彈力與重力放在一個課時內(nèi)，以此來進行對比教學。當學生能夠真正掌握力的處理方法時，就可以解決較為復雜的力的問題，這也是本單元的重難點。力的合成與分解互為逆運算，但其具有相同的本質(zhì)，在不同情況下教師可以引導學生不同選擇，所以力的分解與合成也可以視作同一課時，新教材的編排已經(jīng)有所體現(xiàn)。當學生了解完以上內(nèi)容后，就可以學習共點力的平衡，這是屬于力的應用問題，難度較大，幾乎是學生高中學習時遇到的第一個難題。如果學生可以掌握力的概念與常見方法，就可以讓原本零散的知識點變得系統(tǒng)化，降低物理問題的難度，并為之后的學習打下牢固的基礎。

結束語

綜上所述，在傳統(tǒng)教學模式中，教師的教學設計以課時為單位，其眼中只能看到樹木而無法看到森林。因此，教師應變換自己的視角，以單元為單位，整合教學資源，既可以避免課時知識的零碎化，也可以合理規(guī)劃單元中的重難點知識，甚至可以根據(jù)學生的實際情況重新組合知識點開展教學活動。這樣一來，學生可以更好地整合知識點，降低了學生的物理學習的難度，有助于更加系統(tǒng)地掌握不同內(nèi)容。當然，教師也應認識到，無論基于何種因素進行教學設計，都要始終尊重學校教學的課時，單元教學設計也需要借助課時來安排，實際上還是轉(zhuǎn)化為課時設計，學科核心素養(yǎng)背景下的高中物理單元教學設計可以有效提升學生的核心素養(yǎng)。

參考文獻

[1]余冬冬.基于學習進階的高中物理單元教學設計：以“圓周運動”學習為例[J].數(shù)理化解題研究，2021（6）：65-66.

[2]朱肖敏.追求理解的教學在高中物理單元教學設計中的運用：以“運動的描述”單元為例[J].新課程，2021（18）：116-117.

[3]王美芹，柴麗蘋.基于核心素養(yǎng)的高中物理單元教學目標設計：以“磁場”單元為例[J].物理教師，2020，41（6）：15-19.

[4]韓曉宇，蘆小剛.基于“大概念”思想的單元教學設計初探：以“安培力和洛倫茲力”單元教學為例[J].新課程，2022（4）：20-21.

本文系呂梁市2020年度課題“基于核心素養(yǎng)的物理單元教學設計研究”（課題編號：LK—19056）的成果。