指向核心素養(yǎng)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計策略研究

韓雨濤

摘 要：通過對高中物理知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備物理觀念、物理思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)。而要想學(xué)生具備上述素養(yǎng)，教師應(yīng)積極運用單元教學(xué)方法，做到從單元切入、分步講解，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在下文的研究中，筆者從解讀單元主題、確定單元目標(biāo)、組織單元活動、強化單元評價四個方面入手，闡述指向核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計的實施策略。

關(guān)鍵詞：高中物理；單元教學(xué)；核心素養(yǎng)

單元教學(xué)設(shè)計是指以“生本理念”為核心，以“單元知識架構(gòu)”為基準(zhǔn)，依據(jù)章節(jié)內(nèi)容的設(shè)計而開展的一項教學(xué)活動。通過實施單元教學(xué)，可以進(jìn)一步強化知識間的關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生對單元知識的整體性認(rèn)知和綜合性運用。因此，教師在設(shè)計單元教學(xué)活動時，需要強化學(xué)生核心素養(yǎng)與單元教學(xué)之間的關(guān)聯(lián)，讓單元教學(xué)發(fā)揮效用，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、簡析核心素養(yǎng)與單元教學(xué)設(shè)計的聯(lián)系

首先，核心素養(yǎng)引導(dǎo)單元教學(xué)的方向。在學(xué)習(xí)高中物理知識的過程中，學(xué)生應(yīng)具備的核心素養(yǎng)包括物理觀念、物理思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面的內(nèi)容，而這些核心素養(yǎng)要素需要借助教學(xué)活動的開展得到落實。那么，在進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計時，便需要根據(jù)核心素養(yǎng)的要素，優(yōu)化設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、合理設(shè)計教學(xué)活動，以此達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。在以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的單元教學(xué)中，課程教學(xué)活動的開展在一定程度上擺脫了傳統(tǒng)課時教學(xué)的束縛，做到了對單元主題、單元目標(biāo)、單元內(nèi)容的整體設(shè)計，提高了教學(xué)質(zhì)量、提升了學(xué)生素養(yǎng)。

其次，單元教學(xué)體現(xiàn)核心素養(yǎng)的要求。在單元教學(xué)中，核心素養(yǎng)與具體單元知識有著緊密聯(lián)系，需要通過教師設(shè)計的教學(xué)活動給予串聯(lián)。只有這樣，核心素養(yǎng)才能在教學(xué)中逐漸顯現(xiàn)出來。在當(dāng)下以素養(yǎng)培養(yǎng)為最終目的的教學(xué)環(huán)境中，單元教學(xué)設(shè)計已經(jīng)被看作課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型的重要轉(zhuǎn)折點，其作為基礎(chǔ)教育改革的重要方式之一，對學(xué)生物理知識的掌握、單元結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)知、核心素養(yǎng)的全面進(jìn)步有關(guān)鍵作用。因此，在當(dāng)下的物理教學(xué)中，教師需要重視核心素養(yǎng)與單元教學(xué)之間的關(guān)聯(lián)，不斷強化單元教學(xué)設(shè)計。

二、高中物理單元教學(xué)設(shè)計策略

通過上文的闡述，厘清了核心素養(yǎng)與單元教學(xué)設(shè)計之間的關(guān)系，認(rèn)識到核心素養(yǎng)的落實，需要通過單元教學(xué)得以實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，筆者以人教版《普通高中教科書·物理》必修第二冊第六章《圓周運動》為例，闡述如何設(shè)計單元主題、單元目標(biāo)、單元活動、單元評價，以實現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（一）從解讀單元主題入手，明確核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求

在解讀單元主題時，教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容明晰單元主題，而后再解讀包括單元內(nèi)容要點、單元內(nèi)容分配、單元教學(xué)活動等細(xì)節(jié)性的內(nèi)容。以此為基礎(chǔ)，教師需要進(jìn)一步明確核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

根據(jù)教材中對《圓周運動》的介紹，便可以知曉單元教學(xué)主題，即探索圓周運動。首先，需要知曉什么是圓周運動。教材中給出的定義是“軌跡為圓周或一段圓弧的機械運動便是圓周運動”，如摩天輪中人的運動軌跡、鐘擺擺動的軌跡都是圓周運動。其次，分析本章節(jié)的重要性。聯(lián)系前后學(xué)習(xí)的內(nèi)容可知，前面的章節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了拋體運動，這是為圓周運動的學(xué)習(xí)做鋪墊、打基礎(chǔ)，而后面學(xué)習(xí)的有關(guān)萬有引力的章節(jié)內(nèi)容，則是圓周運動在天體上的具體應(yīng)用。故而，本章節(jié)的內(nèi)容具有承前啟后的重要意義，需要學(xué)生給予重點關(guān)注。再次，分解單元主題。在講解本章節(jié)知識時，內(nèi)容將被分為三個專題：專題一——圓周運動的基礎(chǔ)知識，知曉圓周運動中物理量的具體含義，讓學(xué)生建立起物理觀念；專題二——向心力和向心加速度，借助對力的分析，以及對牛頓第二定律的講解，獲取向心力和向心加速度的概念，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理思維與科學(xué)探究素養(yǎng)；專題三——探討生活中的圓周運動，列舉生活中圓周運動的案例，探索圓周運動的知識，強化學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)責(zé)任。

在上述針對單元主題的分析中，將學(xué)生應(yīng)具備的核心素養(yǎng)與具體的單元教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對應(yīng)，這樣做可以確保在實施教學(xué)活動時，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，做到提高課堂教學(xué)的有效性。

（二）從確定單元目標(biāo)入手，拆解核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求

在完成對單元主題的分析后，便需要確定單元教學(xué)目標(biāo)。在確定目標(biāo)的過程中，教師需要做到以簡潔的語言，清晰地表述出本章節(jié)中應(yīng)重點掌握的知識，以及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的素養(yǎng)要求。

根據(jù)教材對內(nèi)容的劃分，學(xué)生需要完成四小節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，分別是圓周運動、向心力、向心加速度、生活中的圓周運動?；诖?，教師需要根據(jù)不同內(nèi)容確定不同的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。首先，從基礎(chǔ)知識認(rèn)知的角度看。在學(xué)習(xí)圓周運動時：第一，學(xué)生需要做到理解線速度、角速度、周期的概念，能夠靈活運動公式；第二，知曉線速度、加速度、周期之間的關(guān)系。在學(xué)習(xí)向心力、向心加速度時：第一，理解向心力、向心加速度的概念；第三，掌握向心加速度和線速度、角速度間的關(guān)系式；第四，分析影響向心力大小的因素；第五，在變速圓周運動中，學(xué)會運用公式求出質(zhì)點在某一點的向心力和向心加速度。其次，從單元目標(biāo)與核心素養(yǎng)的關(guān)系看。第一，借助對基礎(chǔ)知識的分析，學(xué)生需要建立認(rèn)知圓周運動、向心力、向心加速度等概念的能力；第二，借助對物理公式的運用，建立物理思維，學(xué)會用物理的方式解決實際問題；第三，通過對勻速圓周運動與變速圓周運動知識的融合，強化學(xué)生的知識遷移能力與分析能力，提高科學(xué)探究素養(yǎng)。通過對教學(xué)目標(biāo)的確定與核心素養(yǎng)的拆解，教師能夠?qū)嵤┯行У慕虒W(xué)活動，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)與掌握物理知識的過程中，逐漸提升自己的物理核心素養(yǎng)。

故而，在開展單元教學(xué)時，教師需要做到明確單元目標(biāo)，并據(jù)此拆解核心素養(yǎng)，做到單元學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)的對應(yīng)，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)針對性的學(xué)習(xí)，做到針對性鍛煉自身的核心素養(yǎng)。

（三）從組織單元活動入手，落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求

1.通過設(shè)置問題開展教學(xué)

問題具有引人深思、啟發(fā)思維的作用。在物理單元教學(xué)中，教師需要借助設(shè)置問題的形式，來增強學(xué)生對物理知識的思考意識與課程學(xué)習(xí)的參與意識[1]。同時，讓學(xué)生的思維在問題解決中得到鍛煉，實現(xiàn)提高核心素養(yǎng)的目的。

比如說，在講解《圓周運動》時，教師便可以借助問題開啟教學(xué)。首先，在課程開始教師便提出一個需要學(xué)生討論的問題，即如何比較自行車的鏈輪、飛輪和后輪上各點的運動快慢呢？學(xué)生在討論的過程中，應(yīng)進(jìn)行多種情況的猜想，如可以比較物體在一段時間內(nèi)通過的圓弧長短，或者是比較物體在一段時間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的角度大小，又或者比較物體轉(zhuǎn)過一圈所用時間的多少等。這時，為驗證學(xué)生的猜測，教師需要引入線速度的概念，并講解線速度的公式。而后，再引導(dǎo)學(xué)生嘗試思考前面的問題，并給出自己的答案。其次，根據(jù)教學(xué)進(jìn)程，教師又設(shè)置了新的思考問題，即勻速圓周運動是勻速運動嗎？怎么理解勻速圓周運動中的“勻速”？此時，教師可以播放“皮帶傳動裝置視頻（從同一個圓上的運動遷移到兩個圓上的運動）”讓學(xué)生進(jìn)行觀察與思考。觀察后，學(xué)生可以得到結(jié)論，當(dāng)皮帶或是鏈條在不打滑的前提下，兩個輪子邊緣上各點的線速度大小一致。同時，學(xué)生也提出了自己的觀察思考，即為什么會在大小輪子線速度相等的情況下，會感到小輪子的速度更快呢？這就聯(lián)系后面要學(xué)習(xí)的知識點——角速度，進(jìn)而在環(huán)環(huán)相扣的問題中完成對本小節(jié)知識的學(xué)習(xí)。

在上述教學(xué)過程中，教師通過設(shè)置不同思考方向的物理問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逐一的思考，在思考中串聯(lián)圓周運動需要掌握的知識點。而且，借助對問題的思考，學(xué)生的思維能夠被激活，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理思維的目的。

2.運用物理模型開展教學(xué)

物理模型是理解抽象物理知識的重要法寶[2]。在學(xué)習(xí)物理知識的過程中，學(xué)生會遇到不同形式的物理內(nèi)容，且都具有一定的抽象性。為了降低知識的理解難度，教師便可以借助物理模型開展教學(xué)活動。這樣，可以在一定的程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，強化對物理知識的認(rèn)知與靈活運用。

比如說，在講解《生活中的圓周運動》時，教師便可以借助生活中的物理模型開展課堂教學(xué)。首先，教師可以借助生活實際進(jìn)行引入?；疖囀巧钪袝?jīng)常乘坐的交通工具，如果將火車轉(zhuǎn)彎看作是圓周運動，是什么力使它產(chǎn)生了向心力呢？如果內(nèi)外軌一樣高時，火車又是依靠怎樣的力完成轉(zhuǎn)彎的？教師根據(jù)生活實際提出了問題，學(xué)生需要結(jié)合火車模型完成問題的思考。

根據(jù)模型的操作可知，火車完成轉(zhuǎn)彎時，向心力是由重力和支持力的合力提供的。而在內(nèi)外軌一樣高時，火車轉(zhuǎn)彎時向心力的來源是外軌對輪緣的彈力，而在這種情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，極易導(dǎo)致火車發(fā)生側(cè)翻。所以，在建設(shè)鐵軌時，為了輪子的使用壽命以及安全考慮，在轉(zhuǎn)彎處都會采取外軌高于內(nèi)軌的設(shè)計。其次，在完成向心力知識的基礎(chǔ)認(rèn)知后，教師可以讓學(xué)生運用汽車和拱橋模型，模擬汽車行駛在拱橋頂部或底部所受的支持力。根據(jù)學(xué)生自主模擬的情況看，汽車所受的支持力來自自身重力和橋?qū)嚨闹С至Φ暮狭ΑＭ瑫r，若是給定其他條件，學(xué)生還可以計算出汽車行駛橋面最高點時的最大速度、汽車對圓形拱橋的壓力等內(nèi)容。

在上述教學(xué)活動中，教師借助生活中的物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考物理知識，并通過模型模擬的方式，使學(xué)生進(jìn)一步體會到物理知識的生活性、趣味性，從而提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。

3.借助物理實驗開展教學(xué)

實驗是知識的實踐檢驗，具有驗證知識、強化操作、深入探究的作用。對學(xué)生來講，在操作物理實驗的過程中，不僅需要重新梳理物理知識，厘清實驗流程，還需要通過實驗過程，反思自己對知識的掌握程度，且達(dá)到鍛煉物理探究能力的目的[3]。

比如說，在學(xué)習(xí)《向心力》時，教師便可以在教學(xué)中適當(dāng)增加實驗性的內(nèi)容，并組織學(xué)生進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)。首先，教師由人們喜歡的空中飛椅娛樂項目進(jìn)行引入，啟發(fā)學(xué)生的思維，并思考飛椅與人同時做勻速圓周運動時，受了哪些力？所受合力的方向有怎樣的特點？其次，為了讓學(xué)生更近距離地觀察空中飛椅，教師組織學(xué)生進(jìn)行物理實驗，即“觀察小球的運動”。在教師給出的實驗中，需要用到圖釘、小球、細(xì)繩。在操作時，需要將細(xì)繩的一端用圖釘固定在光滑的桌面上，另一端則要系上小球，給小球一個力，使其圍繞圖釘進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在觀察中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，在不考慮阻力的前提下，小球所受的合力為細(xì)線的拉力，而拉力的方向指向圓心。由此可知，做勻速圓周運動的物體所受到合力指向圓心，這個指向圓心的力便是向心力。接著，教師讓學(xué)生進(jìn)行自主實驗，要求學(xué)生用手抓住細(xì)繩做旋轉(zhuǎn)動作，使沙袋做圓周運動，感受向心力。同時，多次換用不同質(zhì)量的沙袋，并調(diào)整沙袋轉(zhuǎn)動的速度和繩子的長度，體會向心力的變化情況。

在旋轉(zhuǎn)沙袋的過程中，學(xué)生會感受到在沙袋質(zhì)量、小繩長度等條件發(fā)生變化時，向心力也在發(fā)生變化。那么，為了進(jìn)一步探究向心力的大小及其表達(dá)式，教師應(yīng)運用向心力演示器，組織學(xué)生探索向心力的表達(dá)式。

在上述教學(xué)過程中，教師通過組織學(xué)生進(jìn)行觀察實驗、自主實驗等方式，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知向心力、體會向心力的變化、探究向心力的表達(dá)式，不僅發(fā)揮了物理實驗的作用，也提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力與物理思維能力。

（四）從強化單元評價入手，鞏固核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求

在單元教學(xué)中，教師需要重視對評價手段的運用，使學(xué)生能夠根據(jù)給定的評價做到自我反思，進(jìn)一步提升自己的核心能力。同時，借助對學(xué)生的評價，教師可以更精準(zhǔn)地掌握學(xué)情，做到對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度的及時調(diào)整，實現(xiàn)鞏固核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的目的[4]。

比如說，在完成《圓周運動》《生活中的圓周運動》《向心力》等內(nèi)容的講解時，教師可以采取兩種手段對學(xué)生進(jìn)行評價：一種是課堂總結(jié)式評價，根據(jù)學(xué)生回答的情況，給予評價；另一種是課堂測驗式評價，由教師給出物理題目，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行解答，以此給出評價。這是兩種不同的評價方式，前者更注重學(xué)生思考的過程，后者更注重思考的結(jié)果。在采取課堂總結(jié)式評價時，教師可以隨機設(shè)置思考問題，如什么是角速度、什么是線速度；再如怎樣理解向心力、探究向心力時都做過哪些實驗等，以此檢測學(xué)生是否對所學(xué)知識做到了真正思考。而在采用課堂測驗式評價時，教師可以直接要求學(xué)生完成對應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的課后習(xí)題，并對學(xué)生最終的答案進(jìn)行批閱。在兩種不同的評價方式中，學(xué)生需要具備求同存異的認(rèn)知，即雖然評價方式不同，但都對學(xué)生的思維、解題能力進(jìn)行了一定的訓(xùn)練，有助于提高物理核心素養(yǎng)。

在落實單元評價時，教師需要融合不同的評價方式，如過程性評價、結(jié)果性評價，以保證評價的客觀性、有效性，確保學(xué)生能夠在不同的評價中，獲得不同的啟發(fā)，從而推動學(xué)生實現(xiàn)核心素養(yǎng)的進(jìn)步。

結(jié)束語

綜上，通過開展物理單元教學(xué)，能夠有效落實培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求。在具體的教學(xué)實踐中，教師不僅要重視對單元教學(xué)內(nèi)容的整體設(shè)計，也需要重視對單元具體內(nèi)容的講解，做到核心素養(yǎng)與單元教學(xué)的充分結(jié)合。故而，教師應(yīng)從解讀單元主題、確定單元目標(biāo)、組織單元活動、強化單元評價等方面入手，合理設(shè)計單元教學(xué)，提升物理課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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