核心素養(yǎng)背景下的高中物理大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

■廣東省惠州市博羅縣博羅中學(xué) 王廣奇

隨著新課改的實(shí)施，構(gòu)建以核心素養(yǎng)為培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)科教學(xué)模式逐漸成為教師的共識(shí)，大單元教學(xué)設(shè)計(jì)理念融入高中物理教學(xué)，改變了傳統(tǒng)碎片化的教學(xué)模式，以單元主題為線索重構(gòu)單元教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，以學(xué)生為主體整體規(guī)劃單元教學(xué)活動(dòng)，圍繞特定主題構(gòu)建系統(tǒng)化、科學(xué)化的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生今后學(xué)習(xí)物理知識(shí)以及形成適應(yīng)終身發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力提供有力支持。

一、大單元教學(xué)模式的特點(diǎn)

日本學(xué)者佐藤認(rèn)為大單元教學(xué)模式可以分為“目標(biāo)－達(dá)成－評(píng)價(jià)”和“主題－探究－表達(dá)”兩種類型，第一種強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的記憶、理解和應(yīng)用，第二種教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造的高階認(rèn)知能力，而構(gòu)建以核心素養(yǎng)為指向的高中物理課堂注重學(xué)生關(guān)鍵能力的發(fā)展，因此更適用于“主題－探究－表達(dá)”式單元教學(xué)模式。

（一）整合性

大單元教學(xué)模式要求教師建立系統(tǒng)化的學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這決定了教師必須從學(xué)生的實(shí)際情況入手，根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)需求和學(xué)科教學(xué)目標(biāo)整合新舊知識(shí)，方便學(xué)生由淺入深，逐步完成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，保證學(xué)習(xí)過程的完整性，為學(xué)生理解知識(shí)打好基礎(chǔ)。此外，大單元教學(xué)可以將不同學(xué)科的相關(guān)知識(shí)融入教學(xué)活動(dòng)中，跨學(xué)科重組單元，開展教學(xué)活動(dòng)，保證教學(xué)質(zhì)量。

（二）進(jìn)階性

大單元教學(xué)模式中，學(xué)生需要面對(duì)較多的知識(shí)點(diǎn)，在探究式思考和學(xué)習(xí)過程中思維認(rèn)知水平不斷提升，對(duì)知識(shí)的理解深度逐漸拓展，通過對(duì)已有知識(shí)的總結(jié)和概括，學(xué)生的認(rèn)知水平將會(huì)向更深層次發(fā)展，通過對(duì)比、分析、歸納、推理等思維過程建立起更系統(tǒng)化、完整化的知識(shí)框架，幫助學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)，并最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的分類應(yīng)用，助力學(xué)生成長(zhǎng)。

（三）整體性

大單元教學(xué)中所有知識(shí)點(diǎn)圍繞主題意義展開，各知識(shí)點(diǎn)按照學(xué)習(xí)先后次序和難度排列，不同知識(shí)點(diǎn)之間相互聯(lián)系、相互銜接，最終形成以單元主題為核心的整體化知識(shí)模塊，學(xué)生經(jīng)大單元教學(xué)后具備從整體出發(fā)觀察學(xué)科知識(shí)的能力，對(duì)各個(gè)以單元為分界線的知識(shí)模塊之間的聯(lián)系有著更深入的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成提供了有力支持。

二、在高中物理教學(xué)中應(yīng)用大單元教學(xué)模式的意義

（一）提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量

高中物理知識(shí)點(diǎn)繁雜，知識(shí)較為抽象，理解難度較大。大單元教學(xué)模式基于物理學(xué)科特點(diǎn)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)教材編排、課時(shí)安排、學(xué)期計(jì)劃、學(xué)年任務(wù)，將高中階段的物理知識(shí)按照特定的規(guī)律融會(huì)貫通，保證知識(shí)完整性的同時(shí)強(qiáng)化各部分知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，加強(qiáng)物理知識(shí)的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)化，有效縮短課時(shí)的同時(shí)，在自主探究中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，保證課堂教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生深入理解物理知識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）是培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)助力

大單元教學(xué)模式分為兩種形式開展教學(xué)活動(dòng)，第一種為“目標(biāo)－達(dá)成－評(píng)價(jià)”共同構(gòu)建的指向知識(shí)的教學(xué)模式，第二種為“主題－探究－表達(dá)”構(gòu)建的指向深度學(xué)習(xí)和思維能力發(fā)展的教學(xué)模式，在思與學(xué)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)探究能力，推動(dòng)單元內(nèi)部知識(shí)融合，結(jié)構(gòu)化、整合化的單元教學(xué)模式推動(dòng)知識(shí)向核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)變，為學(xué)生學(xué)科能力的發(fā)展提供了有力支持。

三、指向核心素養(yǎng)的高中物理大單元教學(xué)模式構(gòu)建策略

（一）把握單元主題，培養(yǎng)科學(xué)思維

大單元學(xué)習(xí)主題是構(gòu)建大單元物理教學(xué)模式的關(guān)鍵，教師以培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)提煉大單元主題，一方面應(yīng)加強(qiáng)主題與單元知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，確保單元教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系，為后續(xù)安排教學(xué)計(jì)劃提供針對(duì)性指導(dǎo)；另一方面，所選單元主題應(yīng)保證學(xué)習(xí)內(nèi)容價(jià)值的引領(lǐng)性、學(xué)習(xí)過程的探究性和學(xué)習(xí)內(nèi)容的挑戰(zhàn)性，為學(xué)生理解單元知識(shí)、發(fā)展關(guān)鍵能力提供必要保障。

科學(xué)思維能力是指從物理視角分析事物的屬性、內(nèi)在規(guī)律和聯(lián)系的思維認(rèn)知方式，是從現(xiàn)實(shí)出發(fā)推理物理規(guī)律的抽象概括過程，通過模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等特殊思維活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，為學(xué)生深入理解物理知識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

以粵教版高一物理必修第一冊(cè)第三章《摩擦力》為例，本課的主要教學(xué)目標(biāo)為理解動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的區(qū)別；掌握動(dòng)靜摩擦影響因素。本單元以重力、彈力、摩擦力等知識(shí)點(diǎn)為主，內(nèi)容與物理力學(xué)知識(shí)息息相關(guān)，結(jié)合知識(shí)特點(diǎn)設(shè)置單元主題“力與力的相互作用”。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師在導(dǎo)入階段引入初中物理摩擦力相關(guān)知識(shí)，強(qiáng)化知識(shí)基礎(chǔ)。在導(dǎo)入階段，教師引入生活化情境：展示小提琴演奏過程，引導(dǎo)學(xué)生思考小提琴發(fā)音原理，設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生思考：“同學(xué)們，小提琴能發(fā)出聲音是因?yàn)榍傧遗c琴弓的接觸，為什么琴弦與琴弓接觸后會(huì)發(fā)出聲音？”學(xué)生運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)分析問題，結(jié)合已有知識(shí)進(jìn)行推理，認(rèn)識(shí)到琴弓振動(dòng)發(fā)出聲音是因?yàn)槭艿角傧覀鬟f的力的作用。

在教學(xué)階段，為了讓學(xué)生理解靜摩擦力和動(dòng)摩擦力之間的關(guān)系以及區(qū)別，教師仍然從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)舉例提問：“之前我們學(xué)過摩擦力知識(shí)，一個(gè)物體在靜止?fàn)顟B(tài)下會(huì)受到摩擦力的影響，此時(shí)需要施加超過摩擦力大小的力才能使物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)，大家觀察冰壺運(yùn)動(dòng)，思考一下冰壺在向前移動(dòng)的過程中是否也會(huì)受到摩擦力的影響？自行車在靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力是否有所不同？”學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對(duì)比分析生活現(xiàn)象中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，探究動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的不同點(diǎn)。教師結(jié)合無動(dòng)力車賽事引導(dǎo)學(xué)生思考影響動(dòng)摩擦力變化的因素：“同學(xué)們，大家觀看視頻中的無動(dòng)力車賽事可以發(fā)現(xiàn)，參加運(yùn)動(dòng)的車輛類型、車手行走的路線基本一致，但為什么不同車輛之間的速度存在明顯差異呢，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？另外，哪些因素的變化可能影響車輛運(yùn)行中所受摩擦力的大??？”學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際思考，提出猜想：輪胎與接觸面的粗糙程度，以及車輛帶給地面的壓力都會(huì)影響物體的滑動(dòng)摩擦力，教師帶領(lǐng)學(xué)生循序漸進(jìn)地驗(yàn)證所思所想。

（二）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，培養(yǎng)探究能力

大單元教學(xué)模式中所涉及的物理知識(shí)點(diǎn)按照學(xué)習(xí)難度和內(nèi)在聯(lián)系分為多個(gè)課時(shí)任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)目標(biāo)的過程中探究物理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)與思考。大單元教學(xué)要求以學(xué)生為主體設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，物理學(xué)科內(nèi)容本身具有一定的實(shí)踐性要素，基于此，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，教師結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)法設(shè)置以科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究為主題的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生可以旁觀實(shí)驗(yàn)過程，也可以親身參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、分組討論、問題互動(dòng)等一系列流程中掌握物理知識(shí)，為科學(xué)探究能力的發(fā)展提供有力支持。

以粵教版高一物理必修第二冊(cè)第四章《機(jī)械能守恒定律》為例，本單元共分為“機(jī)械做功”“動(dòng)能勢(shì)能定義”“動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化”三個(gè)課時(shí)，《機(jī)械能守恒定律》屬于“動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化”內(nèi)容，為了使學(xué)生理解動(dòng)能勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程，理解機(jī)械守恒的條件，掌握機(jī)械能守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，教師從學(xué)生的思維認(rèn)知成長(zhǎng)規(guī)律出發(fā)，循序漸進(jìn)地導(dǎo)入探究實(shí)驗(yàn)。

首先，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)教師結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望：“同學(xué)們，老師這里有一個(gè)擺錘，將擺錘拉到最高處，擺錘在哪一瞬間的運(yùn)動(dòng)速度最快？如果老師在自己的身前釋放擺錘，擺錘會(huì)打到老師的頭嗎？”在探究現(xiàn)實(shí)生活現(xiàn)象的過程中，學(xué)生認(rèn)識(shí)到動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

其次，教師與學(xué)生構(gòu)思理想性實(shí)驗(yàn)，探討動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。為了避免影響學(xué)生的探究熱情，教師給出實(shí)驗(yàn)條件：現(xiàn)在假設(shè)物體沿光滑曲面下滑，在某一時(shí)刻物體處于高度A，此時(shí)的物體運(yùn)動(dòng)速度是V1，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)后，物體高度下降到B，速度是V2，已知方塊只受重力影響，問此時(shí)物體的動(dòng)能和勢(shì)能的變化過程？學(xué)生結(jié)合動(dòng)能定理認(rèn)識(shí)到物體在曲面運(yùn)動(dòng)中隨著重力的下降，物體動(dòng)能也在增加，轉(zhuǎn)化動(dòng)能和勢(shì)能變化式，此時(shí)學(xué)生提出猜想：如果沒有外力介入，在只有彈力或重力做功的情況下，動(dòng)能與勢(shì)能會(huì)相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不會(huì)發(fā)生變化。

最后，教師指導(dǎo)學(xué)生自行利用材料設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，某學(xué)生提出驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案：在一條跨過定滑輪的軟繩兩端分別捆綁重物，測(cè)量一端重物下落的距離和下落所用時(shí)間，以及另一端物體上升距離和上升時(shí)間。教師以提問的形式引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：“物體質(zhì)量是否應(yīng)該相等？繩子應(yīng)選擇輕一些的還是重一些的？滑輪質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響？物體質(zhì)量輕一些好還是重一些好？”觀察優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證所學(xué)，為學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展提供有力支持。

（三）問題促學(xué)指導(dǎo)，培養(yǎng)物理觀念

大單元教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，不同高中生的學(xué)習(xí)興趣、基礎(chǔ)知識(shí)水平和學(xué)習(xí)素養(yǎng)存在較大差距，而以“探究－表達(dá)”為主的教學(xué)模式要求學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)獲取物理知識(shí)，因此面向群體的教學(xué)方式經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)難以滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)成長(zhǎng)需求的情況，為此，教師從學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力兩個(gè)方面入手引入問題分層式探究教學(xué)法，在統(tǒng)一教學(xué)的同時(shí)，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況提出問題，借助問題引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生找準(zhǔn)探究式學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的好勝心和學(xué)習(xí)熱情，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，為學(xué)生對(duì)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、相互作用、能量觀念等基本認(rèn)識(shí)的形成提供有力支持。

以粵教版高一物理必修第三冊(cè)第一章《電路中的能量轉(zhuǎn)化》為例，本課主要學(xué)習(xí)電功、電功率、焦耳定律等知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)，思考電功與電熱的區(qū)別和聯(lián)系。為了讓學(xué)生理解熱能和電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，教師在導(dǎo)入階段設(shè)置教學(xué)情境：“多樣化的電器為我們的日常生活提供了便利，電熱水壺只要插上電很快就能將水加熱至沸騰，不用再像以往一樣點(diǎn)火燒水，非常方便，大家思考一下，整個(gè)過程中能量的傳遞發(fā)生了哪些變化？”部分學(xué)生的探究能力相對(duì)較弱，教師繪圖的同時(shí)將問題分解成多個(gè)小問題，方便學(xué)生理解：“點(diǎn)火燒水，火提供的是什么能？水在哪種能量的作用下沸騰？熱水壺提供的是什么能？水在哪種能量的作用下沸騰？”引導(dǎo)學(xué)生思考電能與熱能的轉(zhuǎn)化方式。為了深化學(xué)生對(duì)電流做功含義的理解，教師將電流做功過程分為多個(gè)問題開展探究活動(dòng)：電流是如何形成的？電荷在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功還是負(fù)功？哪種能量被轉(zhuǎn)化為熱能？已知電勢(shì)差的情況下，能否求出靜電力對(duì)電荷的做功大?。垦驖u進(jìn)地開展探究活動(dòng)，深化學(xué)生對(duì)電荷與熱能轉(zhuǎn)化原理的理解，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的發(fā)展。

（四）多元教學(xué)評(píng)測(cè)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

評(píng)價(jià)反思活動(dòng)是大單元教學(xué)理念的重要組成部分，在評(píng)價(jià)活動(dòng)中，教師帶領(lǐng)學(xué)生一同反思所學(xué)物理知識(shí)，思考學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，自主聯(lián)系新舊知識(shí)，從整體入手把握知識(shí)特點(diǎn)，反思中提升自身知識(shí)水平和自主探究能力，為學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展提供有力支持。

為了切實(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和教學(xué)活動(dòng)效果，教師應(yīng)從多個(gè)角度、多個(gè)層次、應(yīng)用多種方式開展評(píng)價(jià)活動(dòng)。第一，課堂行為評(píng)價(jià)，通過學(xué)生在教學(xué)任務(wù)中的言行舉止，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度和創(chuàng)新思維能力，改正學(xué)生的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣，為教學(xué)改革提供必要的數(shù)據(jù)支持。第二，教師組織單元知識(shí)評(píng)價(jià)活動(dòng)，從單元教學(xué)重難點(diǎn)入手出題測(cè)試，了解學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握情況。第三，核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)，組織物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，或結(jié)合特定課題撰寫研究小論文，深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)了解的同時(shí)，考查學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實(shí)踐動(dòng)手能力方面的優(yōu)勢(shì)和不足，以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的培養(yǎng)方案的科學(xué)實(shí)施提供必要支持。

以粵教版高一物理必修第三冊(cè)第四章《家庭電路與安全用電》為例，本課主要介紹常見家用電器的電氣線路結(jié)構(gòu)以及家庭電路的組成。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)，教師組織學(xué)生以小組為單位，結(jié)合所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一套家庭供熱水系統(tǒng)，根據(jù)活動(dòng)成果組織教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)，先由學(xué)生小組自主評(píng)價(jià)，再由小組成員簡(jiǎn)單介紹供熱水系統(tǒng)的加熱方式和安全保障措施。教師和其他小組審視設(shè)計(jì)成果，提出修改建議：功率過小，加熱速度較慢，熱水難以及時(shí)供應(yīng)；插座串聯(lián)在火線上，雖然不會(huì)導(dǎo)致短路，但這種設(shè)計(jì)方式不符合電路設(shè)計(jì)原理；加熱器不經(jīng)過開關(guān)直連電源，可能存在安全隱患。教師結(jié)合生活案例創(chuàng)設(shè)模擬情境，講解生活電器與電源直聯(lián)的危害，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到加熱器連接獨(dú)立開關(guān)的必要性，在評(píng)價(jià)性反思中使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)好科學(xué)知識(shí)對(duì)生活的意義，以及濫用物理知識(shí)可能帶來的安全隱患，為學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)的形成提供有力支持。

四、結(jié)語

綜上所述，在指向核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)模式中引入大單元教學(xué)法，要求教師從大單元教學(xué)法的特點(diǎn)入手，圍繞單元主題梳理知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)特色化的教學(xué)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生在探究中思考學(xué)習(xí)物理知識(shí)的意義和正確學(xué)習(xí)物理知識(shí)的態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為高效率、高質(zhì)量高中物理課堂的構(gòu)建奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。