核心素養背景下的高中物理大單元教學設計

■廣東省惠州市博羅縣博羅中學 王廣奇

隨著新課改的實施，構建以核心素養為培養目標的學科教學模式逐漸成為教師的共識，大單元教學設計理念融入高中物理教學，改變了傳統碎片化的教學模式，以單元主題為線索重構單元教學內容和教學過程，以學生為主體整體規劃單元教學活動，圍繞特定主題構建系統化、科學化的物理知識網絡，為學生今后學習物理知識以及形成適應終身發展的必備品格和關鍵能力提供有力支持。

一、大單元教學模式的特點

日本學者佐藤認為大單元教學模式可以分為“目標－達成－評價”和“主題－探究－表達”兩種類型，第一種強調對知識的記憶、理解和應用，第二種教學模式強調培養學生的分析、評價、創造的高階認知能力，而構建以核心素養為指向的高中物理課堂注重學生關鍵能力的發展，因此更適用于“主題－探究－表達”式單元教學模式。

（一）整合性

大單元教學模式要求教師建立系統化的學科知識網絡，這決定了教師必須從學生的實際情況入手，根據個人學習需求和學科教學目標整合新舊知識，方便學生由淺入深，逐步完成預定的教學目標，保證學習過程的完整性，為學生理解知識打好基礎。此外，大單元教學可以將不同學科的相關知識融入教學活動中，跨學科重組單元，開展教學活動，保證教學質量。

（二）進階性

大單元教學模式中，學生需要面對較多的知識點，在探究式思考和學習過程中思維認知水平不斷提升，對知識的理解深度逐漸拓展，通過對已有知識的總結和概括，學生的認知水平將會向更深層次發展，通過對比、分析、歸納、推理等思維過程建立起更系統化、完整化的知識框架，幫助學生理解所學知識，并最終實現知識的分類應用，助力學生成長。

（三）整體性

大單元教學中所有知識點圍繞主題意義展開，各知識點按照學習先后次序和難度排列，不同知識點之間相互聯系、相互銜接，最終形成以單元主題為核心的整體化知識模塊，學生經大單元教學后具備從整體出發觀察學科知識的能力，對各個以單元為分界線的知識模塊之間的聯系有著更深入的認識，為學生學科核心素養的形成提供了有力支持。

二、在高中物理教學中應用大單元教學模式的意義

（一）提高教學效率與教學質量

高中物理知識點繁雜，知識較為抽象，理解難度較大。大單元教學模式基于物理學科特點統籌設計教材編排、課時安排、學期計劃、學年任務，將高中階段的物理知識按照特定的規律融會貫通，保證知識完整性的同時強化各部分知識之間的內在聯系，加強物理知識的關聯系統化，有效縮短課時的同時，在自主探究中實現深度學習，保證課堂教學效率和教學質量，為學生深入理解物理知識奠定堅實的基礎。

（二）是培養學科核心素養的優勢助力

大單元教學模式分為兩種形式開展教學活動，第一種為“目標－達成－評價”共同構建的指向知識的教學模式，第二種為“主題－探究－表達”構建的指向深度學習和思維能力發展的教學模式，在思與學的過程中培養學生的自主學習探究能力，推動單元內部知識融合，結構化、整合化的單元教學模式推動知識向核心素養轉變，為學生學科能力的發展提供了有力支持。

三、指向核心素養的高中物理大單元教學模式構建策略

（一）把握單元主題，培養科學思維

大單元學習主題是構建大單元物理教學模式的關鍵，教師以培養學科核心素養為目標提煉大單元主題，一方面應加強主題與單元知識點的內在聯系，確保單元教學活動的內在聯系，為后續安排教學計劃提供針對性指導；另一方面，所選單元主題應保證學習內容價值的引領性、學習過程的探究性和學習內容的挑戰性，為學生理解單元知識、發展關鍵能力提供必要保障。

科學思維能力是指從物理視角分析事物的屬性、內在規律和聯系的思維認知方式，是從現實出發推理物理規律的抽象概括過程，通過模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等特殊思維活動培養學生的科學思維，為學生深入理解物理知識奠定堅實的基礎。

以粵教版高一物理必修第一冊第三章《摩擦力》為例，本課的主要教學目標為理解動摩擦力和靜摩擦力的區別；掌握動靜摩擦影響因素。本單元以重力、彈力、摩擦力等知識點為主，內容與物理力學知識息息相關，結合知識特點設置單元主題“力與力的相互作用”。為了培養學生的科學思維，教師在導入階段引入初中物理摩擦力相關知識，強化知識基礎。在導入階段，教師引入生活化情境：展示小提琴演奏過程，引導學生思考小提琴發音原理，設置問題引導學生思考：“同學們，小提琴能發出聲音是因為琴弦與琴弓的接觸，為什么琴弦與琴弓接觸后會發出聲音？”學生運用所學物理知識分析問題，結合已有知識進行推理，認識到琴弓振動發出聲音是因為受到琴弦傳遞的力的作用。

在教學階段，為了讓學生理解靜摩擦力和動摩擦力之間的關系以及區別，教師仍然從現實生活出發舉例提問：“之前我們學過摩擦力知識，一個物體在靜止狀態下會受到摩擦力的影響，此時需要施加超過摩擦力大小的力才能使物體發生運動，大家觀察冰壺運動，思考一下冰壺在向前移動的過程中是否也會受到摩擦力的影響？自行車在靜止和運動時所受摩擦力是否有所不同？”學生在教師的引導下對比分析生活現象中蘊含的物理知識，探究動摩擦力和靜摩擦力的不同點。教師結合無動力車賽事引導學生思考影響動摩擦力變化的因素：“同學們，大家觀看視頻中的無動力車賽事可以發現，參加運動的車輛類型、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，為什么會出現這種情況？另外，哪些因素的變化可能影響車輛運行中所受摩擦力的大??？”學生結合生活實際思考，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影響物體的滑動摩擦力，教師帶領學生循序漸進地驗證所思所想。

（二）實驗驗證猜想，培養探究能力

大單元教學模式中所涉及的物理知識點按照學習難度和內在聯系分為多個課時任務，學生在完成任務目標的過程中探究物理知識，實現深層次學習與思考。大單元教學要求以學生為主體設計教學活動，物理學科內容本身具有一定的實踐性要素，基于此，為了培養學生的科學探究能力，教師結合物理實驗教學法設置以科學實驗探究為主題的實驗任務，學生可以旁觀實驗過程，也可以親身參與實驗探究活動，在實驗驗證、分組討論、問題互動等一系列流程中掌握物理知識，為科學探究能力的發展提供有力支持。

以粵教版高一物理必修第二冊第四章《機械能守恒定律》為例，本單元共分為“機械做功”“動能勢能定義”“動能勢能轉化”三個課時，《機械能守恒定律》屬于“動能勢能轉化”內容，為了使學生理解動能勢能的相互轉化過程，理解機械守恒的條件，掌握機械能守恒定律，培養學生的科學探究能力，教師從學生的思維認知成長規律出發，循序漸進地導入探究實驗。

首先，在導入環節教師結合現實生活創設教學情境，激發學生的探究欲望：“同學們，老師這里有一個擺錘，將擺錘拉到最高處，擺錘在哪一瞬間的運動速度最快？如果老師在自己的身前釋放擺錘，擺錘會打到老師的頭嗎？”在探究現實生活現象的過程中，學生認識到動能與勢能可以相互轉化。

其次，教師與學生構思理想性實驗，探討動能與勢能的轉化關系。為了避免影響學生的探究熱情，教師給出實驗條件：現在假設物體沿光滑曲面下滑，在某一時刻物體處于高度A，此時的物體運動速度是V1，經過一段時間的運動后，物體高度下降到B，速度是V2，已知方塊只受重力影響，問此時物體的動能和勢能的變化過程？學生結合動能定理認識到物體在曲面運動中隨著重力的下降，物體動能也在增加，轉化動能和勢能變化式，此時學生提出猜想：如果沒有外力介入，在只有彈力或重力做功的情況下，動能與勢能會相互轉化，機械能不會發生變化。

最后，教師指導學生自行利用材料設計驗證實驗，某學生提出驗證實驗方案：在一條跨過定滑輪的軟繩兩端分別捆綁重物，測量一端重物下落的距離和下落所用時間，以及另一端物體上升距離和上升時間。教師以提問的形式引導學生優化實驗設計：“物體質量是否應該相等？繩子應選擇輕一些的還是重一些的？滑輪質量對實驗結果是否有影響？物體質量輕一些好還是重一些好？”觀察優化后的實驗結果，分析實驗數據，驗證所學，為學生科學探究能力的發展提供有力支持。

（三）問題促學指導，培養物理觀念

大單元教學模式強調以學生為主體設計教學活動，不同高中生的學習興趣、基礎知識水平和學習素養存在較大差距，而以“探究－表達”為主的教學模式要求學生通過自主學習獲取物理知識，因此面向群體的教學方式經常會出現難以滿足不同學生學習成長需求的情況，為此，教師從學生的知識基礎、學習能力兩個方面入手引入問題分層式探究教學法，在統一教學的同時，結合學生實際情況提出問題，借助問題引導學生思考，幫助學生找準探究式學習的重點，激發學生的好勝心和學習熱情，強化學生的學習內驅力，為學生對物質、運動、相互作用、能量觀念等基本認識的形成提供有力支持。

以粵教版高一物理必修第三冊第一章《電路中的能量轉化》為例，本課主要學習電功、電功率、焦耳定律等知識，培養學生對功與能量轉化關系的認識，思考電功與電熱的區別和聯系。為了讓學生理解熱能和電能的轉化關系，教師在導入階段設置教學情境：“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火燒水，非常方便，大家思考一下，整個過程中能量的傳遞發生了哪些變化？”部分學生的探究能力相對較弱，教師繪圖的同時將問題分解成多個小問題，方便學生理解：“點火燒水，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？”引導學生思考電能與熱能的轉化方式。為了深化學生對電流做功含義的理解，教師將電流做功過程分為多個問題開展探究活動：電流是如何形成的？電荷在恒定電場中運動，電場力對電荷做正功還是負功？哪種能量被轉化為熱能？已知電勢差的情況下，能否求出靜電力對電荷的做功大??？循序漸進地開展探究活動，深化學生對電荷與熱能轉化原理的理解，促進學生物理觀念的發展。

（四）多元教學評測，培養科學態度與責任

評價反思活動是大單元教學理念的重要組成部分，在評價活動中，教師帶領學生一同反思所學物理知識，思考學習過程中出現的問題，自主聯系新舊知識，從整體入手把握知識特點，反思中提升自身知識水平和自主探究能力，為學生核心素養的發展提供有力支持。

為了切實了解學生的學習過程和教學活動效果，教師應從多個角度、多個層次、應用多種方式開展評價活動。第一，課堂行為評價，通過學生在教學任務中的言行舉止，觀察學生的學習專注度和創新思維能力，改正學生的不良學習習慣，為教學改革提供必要的數據支持。第二，教師組織單元知識評價活動，從單元教學重難點入手出題測試，了解學生對物理知識的掌握情況。第三，核心素養評價，組織物理實驗活動，或結合特定課題撰寫研究小論文，深化學生對物理知識了解的同時，考查學生在科學思維、探究能力、實踐動手能力方面的優勢和不足，以核心素養為目標的培養方案的科學實施提供必要支持。

以粵教版高一物理必修第三冊第四章《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構以及家庭電路的組成。為了培養學生的科學態度與責任意識，教師組織學生以小組為單位，結合所學知識設計一套家庭供熱水系統，根據活動成果組織教學評價活動，先由學生小組自主評價，再由小組成員簡單介紹供熱水系統的加熱方式和安全保障措施。教師和其他小組審視設計成果，提出修改建議：功率過小，加熱速度較慢，熱水難以及時供應；插座串聯在火線上，雖然不會導致短路，但這種設計方式不符合電路設計原理；加熱器不經過開關直連電源，可能存在安全隱患。教師結合生活案例創設模擬情境，講解生活電器與電源直聯的危害，使學生認識到加熱器連接獨立開關的必要性，在評價性反思中使學生認識到學好科學知識對生活的意義，以及濫用物理知識可能帶來的安全隱患，為學生科學態度與責任意識的形成提供有力支持。

四、結語

綜上所述，在指向核心素養的高中物理教學模式中引入大單元教學法，要求教師從大單元教學法的特點入手，圍繞單元主題梳理知識點，設計特色化的教學活動培養學生的物理核心素養，引導學生在探究中思考學習物理知識的意義和正確學習物理知識的態度，激發學生的學習熱情，為高效率、高質量高中物理課堂的構建奠定堅實的基礎。