基于深度學習構建大單元教學流程的探索與實踐

董超 孫輝

摘要：大單元教學是深化教育改革過程中教育工作者廣泛關注的課題。根據(jù)高中物理學科特點，基于深度學習，將大單元教學流程分為準備、實施與評價三個階段，結合教學實踐，以人教版高中物理選擇性必修一中“動量守恒定律”單元教學為例，以期為全面提高教學質(zhì)量提供參考。

關鍵詞：高中物理；深度學習；大單元教學；動量守恒

物理單元教學是在整體思維指引下，提煉物理單元教學內(nèi)容、核心素養(yǎng)以及課程標準，通過單元規(guī)劃、學情分析、目標設計、活動設計以及單元分層作業(yè)設計，促進學生以單元為基本框架，達到預定單元教學目標的過程。深度學習指的是教師引領下學生通過挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心投入，體驗成功、獲得發(fā)展的過程。深度學習建立在知識邏輯基礎上進行遷移，重視學習過程中的深度反思，符合單元教學的整體性，能有效解決在傳統(tǒng)教學中知識缺乏系統(tǒng)性的問題，讓學生學到更加完整且系統(tǒng)性的知識[1]。因此，基于深度學習構建大單元教學流程探索與實踐，既符合高中物理學科特點，又契合高中生思維方式。

一、準備階段

實施單元教學前，教師應對本單元教學目標、教學內(nèi)容、教學活動以及習題進行整體分析與設計，結合深度學習要素，設計素養(yǎng)導向下的學習目標，通過合理的挑戰(zhàn)性學習活動，推動知識的整合與遷移。準備階段是開展單元教學的基礎與前提，以“動量守恒定律”單元為例，具體的實施流程如下。

（一）確定單元教學目標

單元教學目標是對學科課程標準的再細化，在“學科核心素養(yǎng)———學科課程標準———單元教學目標———單元課時目標”這一過程中發(fā)揮著承上啟下的作用[2]。單元教學目標的確定要以教學內(nèi)容和學情分析為基礎，注重核心素養(yǎng)對教學的引領和導向作用，注重教學目標的可操作性，結合知識與素養(yǎng)要求制定本單元教學目標。將單元教學目標的三要素課程標準、學習內(nèi)容以及學習對象分解為具體的、可實施的、可評價的目標，確定單元教學目標對應的知識目標、實施路徑以及評價標準。

“動量守恒定律”單元體現(xiàn)科學探究精神，在理解動量、沖量基礎上，通過理論分析與實驗探究理解動量定理與動量守恒定律，能夠?qū)ι钪邢嚓P問題進行分析與解釋；在探究過程中發(fā)現(xiàn)動量守恒定律的普適性，突出守恒思想。結合核心素養(yǎng)確定本單元教學目標，突出整體性與結構性（見表1）。

（二）分析與重構教學內(nèi)容

確定單元教學目標后，依據(jù)對應知識目標與實施路徑，分析與重構本單元教學內(nèi)容，深度學習要具備挑戰(zhàn)性學習任務，促進知識的遷移與應用，要根據(jù)本單元教學目標及學情分析對課時教學進行調(diào)整，單元教學是課時教學的更高層次，是促進學生深度學習的教學形態(tài)。重構后的單元教學內(nèi)容既要符合學生認知發(fā)展規(guī)律及單元知識脈絡，又要合理安排課時與教學計劃，在準備階段起到承上啟下的作用。

根據(jù)“動量守恒定律”單元進階性知識結構將教學內(nèi)容分為三部分，第一部分是動量、沖量以及動量定理概念引入及解釋生活中相關現(xiàn)象；第二部分為守恒定律的建立，包含動量守恒定律與實驗驗證動量守恒定律；第三部分是守恒思想在爆炸、反沖、碰撞等實際問題中的應用（見圖1）。

本單元重點在于掌握動量定理與動量守恒定律，根據(jù)教學內(nèi)容難易程度可如此安排課時：動量1課時、動量定理及其應用2課時、動量守恒定律理解與應用1課時、彈性碰撞與非彈性碰撞2課時、實驗：驗證動量守恒定律2課時、反沖運動1課時、運用守恒思想分析物理問題2課時。其中，第四節(jié)“實驗：驗證動量守恒定律”內(nèi)容包含兩種實驗方案，均為通過分析碰撞過程驗證動量守恒定律，彈性碰撞與非彈性碰撞在本單元第五節(jié)，將第四節(jié)實驗部分調(diào)整到第五節(jié)碰撞之后，在實驗探究過程中分析碰撞類型與特點，結合碰撞特點分析實驗原理，例如，平拋法驗證動量守恒等同于彈性碰撞一動碰一靜過程，即入射小球質(zhì)量要大于被撞小球，防止入射小球反彈回到斜面增加實驗誤差。

（三）設計高效單元教學活動

設計單元教學活動作為實現(xiàn)教學目標、完成教學內(nèi)容的實施途徑，設計單元教學活動是準備階段的重要內(nèi)容，學生進行多種探究活動，探究過程中解決復雜學科問題，建構模型同時獲得結構化的物理核心知識。例如，第二節(jié)“動量定理”應用中，沖力模型、緩沖模型設計單元教學活動，應用動量定理解決實際問題。

以沖力模型為知識基礎，自制“吹箭”探究如何獲得更大穿透力，為確保安全性，教師可將材料限定為吸管與牙簽，不同長度的吸管作為箭筒，牙簽作為箭頭，泡沫板作為靶子。探究發(fā)現(xiàn)在吹力不變情況下，箭筒越長，獲得的穿透力越大，在F不變時，長吸管受力時間更長，根據(jù)動量定理，箭頭出射速度越大。通過自制教具探究生活中的沖力模型，促進知識從認知到應用，推動深度學習的發(fā)生。

以緩沖模型為知識基礎，探究用哪種材料包裹雞蛋，從手上滑落后不會摔碎，以及不同材料保護雞蛋的最大高度，常見材料包括紙板、泡沫板、棉布、絲綢等。探究過程中，學生更加了解物理知識與實際生活的聯(lián)系，體會到動量定理在生活中的重要作用。

（四）優(yōu)化分層單元作業(yè)

作業(yè)作為評價與反饋的重要途徑，基于深度學習的大單元教學背景下，作業(yè)更要做到精細化、多元化和綜合化，以單元教學目標為導向，以評價標準為落腳點，按照單元教學內(nèi)容分類別、分層次設計單元作業(yè)[3]。作業(yè)題目的難易程度分為基礎、提升與拓展；功能上分為課前引導型、課中反饋型與課后提升型。結合本單元知識脈絡設計分層單元作業(yè)，將習題以單元結構分類，整合習題過程中緊扣單元教學目標，深化知識脈絡與體系，促進深度學習與單元教學有機結合。

設計挑戰(zhàn)性學習任務，本章習題包含概念辨析、動量定義應用（沖力模型、緩沖模型、模型）、動量守恒應用（碰撞問題、反沖爆炸問題、人船模型、子彈木塊問題、弧形模型問題、多物體多過程問題），分層次進行習題設計，以第三節(jié)動量守恒定律為例，可進行如下設計（見表2）。

二、實施階段

基于深度學習要素，在創(chuàng)設挑戰(zhàn)性學習任務后，將實施階段分為課前、課中與課后三部分，課前通過分層作業(yè)情景引導，課中通過單元教學活動情境探究，課后通過知識框圖總結提升，現(xiàn)以“動量定理”一節(jié)為例，展示單元教學實施片段。

（一）課前

通過微信公眾平臺發(fā)布“每日一題”，構建生活情境：怎樣在不借助工具的情況下打開核桃？把核桃豎直上拋落回與堅硬地面撞擊，如何求解碰撞過程核桃受到的平均作用力？怎樣才能更高效打開核桃等，借助生活中的實際問題引入，探究碰撞過程核桃動量的變化？層層遞進，促進知識遷移，推動動量定理概念的形成（見表3）。

（二）課中

課中是實施階段的重要環(huán)節(jié)，落實教學目標同時，結合評價標準及時反饋，并根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)教學活動。通過課前引導學生已經(jīng)掌握本節(jié)所需前概念，總結動量定理內(nèi)容，從簡單到復雜、從低級到高級，幫助學生科學思維進階（見圖2）。

（三）課后

課后是實施階段的延伸，在布置分層作業(yè)同時，設計符合生活情境的探究活動，提高課后鞏固效果。在掌握動量定理基本概念后，應重點引領學生應用動量定理解決實際問題，基于單元目標，以緩沖模型為例設計探究活動“如何防止雞蛋摔碎”，將班級學生分成5組，每組7—8人。組內(nèi)選派一人為組長，首先確定探究題目，進而確定探究的詳細內(nèi)容與方向，組內(nèi)成員進行分工，查找相關資料，并進行整理。在查找資料的過程中，將查找的內(nèi)容應用于實際生活中（見表4）。

三、評價階段

（一）形成性評價

形成性評價是指在單元教學過程中，對學生學習情況、目標完成情況進行評價，從中獲得反饋，基于本章學情進行單元教學調(diào)整，為下一輪教學服務。例如，選擇性必修一第一章“動量”形成性評價包含對動量定理的理解與應用、動量守恒的判斷與應用，結合動量定理、動量守恒解決實際問題等。

（二）總結性評價

總結性評價是指在單元教學結束后，通過測試、提問以及解決生活中實際問題等形式對本單元教學目標、核心素養(yǎng)的達成情況進行檢驗。例如，選擇性必修一第一章“動量”總結性評價包含單元測試分析學生知識掌握程度，以及探究活動“如何保護雞蛋”，對解決問題能力進行反饋，依據(jù)單元教學目標中各知識目標的評價標準進行總結評價等。

總體來看，大單元教學從學生視角出發(fā)規(guī)劃了單元學習的具體層級，有利于教師進一步分解單元教學任務，并在課時教學中通過具體內(nèi)容逐步實現(xiàn)單元目標，也將成為未來物理單元教學的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]張小虎.基于深度學習的高中物理單元學習設計分析[J].新課程，2022（25）.

[2]-"郭洋，黃全安.指向深度學習的高中物理單元教學路徑探究：以“勻變速直線運動”教學為例[J].物理教學，2022，44（7）.

[3]--任鑫，陳磊，崔琳.基于“3D模型”指向深度學習的物理單元作業(yè)設計：以“拋體運動”單元為例[J].中學物理，2022，40（15）.

課題項目：黑龍江省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度重點課題“基于深度學習的高中物理學科單元教學設計實踐與研究”（JJB1422135）

見習編輯/張婷婷