指向核心素養的高中物理單元教學設計策略研究

韓雨濤

摘 要：通過對高中物理知識的學習，學生應具備物理觀念、物理思維、科學探究、科學態度與責任等核心素養。而要想學生具備上述素養，教師應積極運用單元教學方法，做到從單元切入、分步講解，促進學生核心素養的發展。在下文的研究中，筆者從解讀單元主題、確定單元目標、組織單元活動、強化單元評價四個方面入手，闡述指向核心素養培養的高中物理單元教學設計的實施策略。

關鍵詞：高中物理；單元教學；核心素養

單元教學設計是指以“生本理念”為核心，以“單元知識架構”為基準，依據章節內容的設計而開展的一項教學活動。通過實施單元教學，可以進一步強化知識間的關聯，提高學生對單元知識的整體性認知和綜合性運用。因此，教師在設計單元教學活動時，需要強化學生核心素養與單元教學之間的關聯，讓單元教學發揮效用，提高學生的核心素養。

一、簡析核心素養與單元教學設計的聯系

首先，核心素養引導單元教學的方向。在學習高中物理知識的過程中，學生應具備的核心素養包括物理觀念、物理思維、科學探究、科學態度與責任四方面的內容，而這些核心素養要素需要借助教學活動的開展得到落實。那么，在進行單元教學設計時，便需要根據核心素養的要素，優化設計教學內容、合理設計教學活動，以此達到培養學生核心素養的目的。在以核心素養為導向的單元教學中，課程教學活動的開展在一定程度上擺脫了傳統課時教學的束縛，做到了對單元主題、單元目標、單元內容的整體設計，提高了教學質量、提升了學生素養。

其次，單元教學體現核心素養的要求。在單元教學中，核心素養與具體單元知識有著緊密聯系，需要通過教師設計的教學活動給予串聯。只有這樣，核心素養才能在教學中逐漸顯現出來。在當下以素養培養為最終目的的教學環境中，單元教學設計已經被看作課堂教學轉型的重要轉折點，其作為基礎教育改革的重要方式之一，對學生物理知識的掌握、單元結構的整體認知、核心素養的全面進步有關鍵作用。因此，在當下的物理教學中，教師需要重視核心素養與單元教學之間的關聯，不斷強化單元教學設計。

二、高中物理單元教學設計策略

通過上文的闡述，厘清了核心素養與單元教學設計之間的關系，認識到核心素養的落實，需要通過單元教學得以實現。在此基礎上，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，闡述如何設計單元主題、單元目標、單元活動、單元評價，以實現對學生核心素養的培養。

（一）從解讀單元主題入手，明確核心素養培養要求

在解讀單元主題時，教師需要根據教學內容明晰單元主題，而后再解讀包括單元內容要點、單元內容分配、單元教學活動等細節性的內容。以此為基礎，教師需要進一步明確核心素養的培養要求。

根據教材中對《圓周運動》的介紹，便可以知曉單元教學主題，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，分析本章節的重要性。聯系前后學習的內容可知，前面的章節中已經學習了拋體運動，這是為圓周運動的學習做鋪墊、打基礎，而后面學習的有關萬有引力的章節內容，則是圓周運動在天體上的具體應用。故而，本章節的內容具有承前啟后的重要意義，需要學生給予重點關注。再次，分解單元主題。在講解本章節知識時，內容將被分為三個專題：專題一——圓周運動的基礎知識，知曉圓周運動中物理量的具體含義，讓學生建立起物理觀念；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，從而培養學生的物理思維與科學探究素養；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，強化學生的科學態度與科學責任。

在上述針對單元主題的分析中，將學生應具備的核心素養與具體的單元教學內容進行對應，這樣做可以確保在實施教學活動時，有針對性地培養學生的核心素養，做到提高課堂教學的有效性。

（二）從確定單元目標入手，拆解核心素養培養要求

在完成對單元主題的分析后，便需要確定單元教學目標。在確定目標的過程中，教師需要做到以簡潔的語言，清晰地表述出本章節中應重點掌握的知識，以及學生應達到的素養要求。

根據教材對內容的劃分，學生需要完成四小節內容的學習，分別是圓周運動、向心力、向心加速度、生活中的圓周運動?；诖?，教師需要根據不同內容確定不同的單元學習目標。首先，從基礎知識認知的角度看。在學習圓周運動時：第一，學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、周期之間的關系。在學習向心力、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，學會運用公式求出質點在某一點的向心力和向心加速度。其次，從單元目標與核心素養的關系看。第一，借助對基礎知識的分析，學生需要建立認知圓周運動、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，強化學生的知識遷移能力與分析能力，提高科學探究素養。通過對教學目標的確定與核心素養的拆解，教師能夠實施有效的教學活動，讓學生在學習與掌握物理知識的過程中，逐漸提升自己的物理核心素養。

故而，在開展單元教學時，教師需要做到明確單元目標，并據此拆解核心素養，做到單元學習目標與核心素養的對應，讓學生能夠實現針對性的學習，做到針對性鍛煉自身的核心素養。

（三）從組織單元活動入手，落實核心素養培養要求

1.通過設置問題開展教學

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

比如說，在講解《圓周運動》時，教師便可以借助問題開啟教學。首先，在課程開始教師便提出一個需要學生討論的問題，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？學生在討論的過程中，應進行多種情況的猜想，如可以比較物體在一段時間內通過的圓弧長短，或者是比較物體在一段時間內半徑轉過的角度大小，又或者比較物體轉過一圈所用時間的多少等。這時，為驗證學生的猜測，教師需要引入線速度的概念，并講解線速度的公式。而后，再引導學生嘗試思考前面的問題，并給出自己的答案。其次，根據教學進程，教師又設置了新的思考問題，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）”讓學生進行觀察與思考。觀察后，學生可以得到結論，當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？這就聯系后面要學習的知識點——角速度，進而在環環相扣的問題中完成對本小節知識的學習。

在上述教學過程中，教師通過設置不同思考方向的物理問題，引導學生進行逐一的思考，在思考中串聯圓周運動需要掌握的知識點。而且，借助對問題的思考，學生的思維能夠被激活，進而達到培養學生物理思維的目的。

2.運用物理模型開展教學

物理模型是理解抽象物理知識的重要法寶[2]。在學習物理知識的過程中，學生會遇到不同形式的物理內容，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活動。這樣，可以在一定的程度上提高學生的學習效率，強化對物理知識的認知與靈活運用。

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。首先，教師可以借助生活實際進行引入?；疖囀巧钪袝洺３俗慕煌üぞ?，如果將火車轉彎看作是圓周運動，是什么力使它產生了向心力呢？如果內外軌一樣高時，火車又是依靠怎樣的力完成轉彎的？教師根據生活實際提出了問題，學生需要結合火車模型完成問題的思考。

根據模型的操作可知，火車完成轉彎時，向心力是由重力和支持力的合力提供的。而在內外軌一樣高時，火車轉彎時向心力的來源是外軌對輪緣的彈力，而在這種情況下進行轉彎，極易導致火車發生側翻。所以，在建設鐵軌時，為了輪子的使用壽命以及安全考慮，在轉彎處都會采取外軌高于內軌的設計。其次，在完成向心力知識的基礎認知后，教師可以讓學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。根據學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對車的支持力的合力。同時，若是給定其他條件，學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容。

在上述教學活動中，教師借助生活中的物理現象，引導學生思考物理知識，并通過模型模擬的方式，使學生進一步體會到物理知識的生活性、趣味性，從而提高學生科學探究的能力。

3.借助物理實驗開展教學

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，且達到鍛煉物理探究能力的目的[3]。

比如說，在學習《向心力》時，教師便可以在教學中適當增加實驗性的內容，并組織學生進行實驗學習。首先，教師由人們喜歡的空中飛椅娛樂項目進行引入，啟發學生的思維，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，為了讓學生更近距離地觀察空中飛椅，教師組織學生進行物理實驗，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、細繩。在操作時，需要將細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，使其圍繞圖釘進行轉動。在觀察中，學生會發現，在不考慮阻力的前提下，小球所受的合力為細線的拉力，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，教師讓學生進行自主實驗，要求學生用手抓住細繩做旋轉動作，使沙袋做圓周運動，感受向心力。同時，多次換用不同質量的沙袋，并調整沙袋轉動的速度和繩子的長度，體會向心力的變化情況。

在旋轉沙袋的過程中，學生會感受到在沙袋質量、小繩長度等條件發生變化時，向心力也在發生變化。那么，為了進一步探究向心力的大小及其表達式，教師應運用向心力演示器，組織學生探索向心力的表達式。

在上述教學過程中，教師通過組織學生進行觀察實驗、自主實驗等方式，引導學生認知向心力、體會向心力的變化、探究向心力的表達式，不僅發揮了物理實驗的作用，也提高了學生的科學探究能力與物理思維能力。

（四）從強化單元評價入手，鞏固核心素養培養要求

在單元教學中，教師需要重視對評價手段的運用，使學生能夠根據給定的評價做到自我反思，進一步提升自己的核心能力。同時，借助對學生的評價，教師可以更精準地掌握學情，做到對教學內容、教學進度的及時調整，實現鞏固核心素養培養要求的目的[4]。

比如說，在完成《圓周運動》《生活中的圓周運動》《向心力》等內容的講解時，教師可以采取兩種手段對學生進行評價：一種是課堂總結式評價，根據學生回答的情況，給予評價；另一種是課堂測驗式評價，由教師給出物理題目，學生根據所學知識進行解答，以此給出評價。這是兩種不同的評價方式，前者更注重學生思考的過程，后者更注重思考的結果。在采取課堂總結式評價時，教師可以隨機設置思考問題，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，以此檢測學生是否對所學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生完成對應章節內容的課后習題，并對學生最終的答案進行批閱。在兩種不同的評價方式中，學生需要具備求同存異的認知，即雖然評價方式不同，但都對學生的思維、解題能力進行了一定的訓練，有助于提高物理核心素養。

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、結果性評價，以保證評價的客觀性、有效性，確保學生能夠在不同的評價中，獲得不同的啟發，從而推動學生實現核心素養的進步。

結束語

綜上，通過開展物理單元教學，能夠有效落實培養學生核心素養的要求。在具體的教學實踐中，教師不僅要重視對單元教學內容的整體設計，也需要重視對單元具體內容的講解，做到核心素養與單元教學的充分結合。故而，教師應從解讀單元主題、確定單元目標、組織單元活動、強化單元評價等方面入手，合理設計單元教學，提升物理課程的教學質量，促進學生核心素養的發展。

參考文獻

[1]楊志鵬.基于核心素養的高中物理大單元主題教學研究[J].廣西物理，2022，43（4）：107-109.

[2]戚桂雄.指向學科核心素養的高中物理大單元教學目標的確立與分解[J].考試周刊，2022（47）：133-136.

[3]繆婧鑰，姜玉梅，高正球.基于核心素養的高中物理大單元教學設計探討：以“交變電流”單元為例[J].物理之友，2022，38（9）：22-25.

[4]柴邵霞，葛瑞，盧定山.核心素養下的高中物理新教材單元教學：以“拋體運動”為例[J].中學物理教學參考，2022，51（2）：29-31.