基于核心素養的高中物理單元教學設計研究

詹傳華

摘 要：本研究以“電磁感應”單元為例，探討了基于核心素養的高中物理單元教學設計，旨在通過系統性的設計與實踐，推動單元教學效果的最優化，培養教師的單元意識，促進學生核心素養的發展。總結了基于核心素養的“電磁感應”單元教學設計的效果，并提出了相應的反思與改進建議。研究最后總結，強調了基于核心素養的單元教學設計對于高中物理教育的重要性與價值，為未來單元教學的發展提供了有益的借鑒。

關鍵詞：核心素養；高中物理；單元教學設計；電磁感應；教學實踐

隨著教育理念的不斷發展，核心素養逐漸成為教育教學的重要目標。在高中物理教育中，如何融入核心素養，實現教學效果的提升和學生綜合素質的培養成為一個亟待解決的問題。因此，本研究選擇“電磁感應”單元為例，探討如何基于核心素養進行教學設計，以期為高中物理教育提供有益的借鑒。

一、核心素養下高中物理單元教學設計的意義

（一）單元教學設計有助于實現單元教學效果最優化

單元教學設計在高中物理教育中具有重要的意義，其中之一便是有助于實現單元教學效果的最優化。教師通過精心設計單元教學，可以獲得操控教學時空資源的自由度，從而創造更為理想的教學環境，促進學生全面發展。在傳統的教學模式下，課程內容可能被割裂開來，難以形成有機的知識體系。而通過單元教學設計，教師可以將相關知識有機地融合在一個單元中，使學生更好地理解知識之間的聯系和內在邏輯。例如：在“電磁感應”單元中，教師可以將電磁感應的基本原理、應用場景以及相關實驗等內容有機地結合起來，幫助學生形成系統性的知識框架。在傳統教學中，每節課往往是獨立的，課與課之間的銜接不暢，而通過單元教學設計，教師可以將各個課時之間的邏輯聯系清晰地呈現出來，使學生能夠更好地理解知識的發展脈絡和演變過程[1]。

（二）單元教學設計有助于教師單元意識的形成

在高中物理教育中，基于核心素養的單元教學設計不僅有助于學生的全面發展，同時也對教師的專業發展和教育觀念的提升具有重要作用。其中，單元教學設計有助于教師單元意識的形成，這是教育教學中的一個關鍵概念，涵蓋了整體意識、目標意識、關聯意識和創新意識等方面。整體意識是指教師能夠從整體上把握教學內容，將各個知識點、概念和技能有機地融合在一個單元中。通過單元教學設計，教師需要考慮如何將各個教學要素有機結合，形成一個有機的教學整體。以“電磁感應”單元為例，教師需要將電磁感應的基本概念、原理、應用等內容融合在一個整體中，使學生能夠全面理解電磁感應的內在聯系和綜合應用。

（三）單元教學設計有助于學生核心素養的發展

在高中物理教育中，核心素養下的單元教學設計在培養學生全面素養方面具有重要意義，尤其是在學生核心素養的發展方面。單元教學設計不僅僅是知識的傳遞，更是一種結構化的教育過程，它能夠在多個層面促進學生的學科素養、科學思維和社會責任意識的發展。單元教學設計為學生呈現了一個結構化的知識體系，有助于學生學科知識體系的構建和科學觀念的形成[2]。在一個完整的單元中，學生可以逐步掌握相關的物理概念、原理和技能，形成系統性的學科認知。以“電磁感應”單元為例，學生可以通過學習電磁感應的基本概念和應用，逐步建立起有關電磁現象和電磁場的認知結構，從而培養其對物理學科的整體把握能力。通過實際操作、實驗探究和問題解決，學生能夠親身體驗科學研究的過程，培養探究問題、分析數據和得出結論的能力。在“電磁感應”單元中，學生可以進行電磁感應實驗，觀察和分析實驗現象，從而培養科學思維和實驗設計的能力。

二、基于核心素養的“電磁感應”單元設計及實踐反思

（一）構建引領性的單元主題

在高中物理教學中，構建引領性的單元主題是基于核心素養的“電磁感應”單元設計的重要一環，通過精心構建主題，教師能夠引導學生深入探索與理解電磁感應領域的知識，從而激發學生的學習興趣和求知欲。在構建引領性的單元主題時，教師需從單元地位和作用兩個方面進行深入分析，明確單元教學的價值和意義。教師應綜合考慮課程標準、教材以及教師參考書等教學資源，深入研讀相關內容，從中抽取出“電磁感應”單元的核心概念和主要內容。在初步確定單元內容的基礎上，教師應進一步從學科發展和學生素養的角度分析“電磁感應”單元的教學價值，為構建引領性主題提供有力支持[3]。

重組“電磁感應”單元的內容，提煉核心觀念，并繪制觀念體系結構圖。教師應根據學生的認知發展順序，將單元內容進行分類整理，分為現象、概念及規律、思維和方法以及應用四個層面。在此基礎上，教師可以從物理觀念的角度出發，選擇能量觀念作為“電磁感應”單元的核心觀念，并繪制相關的觀念體系圖，以此來引導學生對知識進行深入思考和整合。最后，通過形成主題單元，教師可以從學生的學科素養發展角度，對重組的單元內容進行整體分析，從而確定最終的單元主題。教師應考慮學生的學習特點和認知規律，選擇能夠激發學生興趣和探索欲望的主題，使其在學習過程中能夠積極參與、深入思考，并形成對“電磁感應”領域的綜合性認知。在實際教學中，構建引領性的單元主題需要教師充分理解學生的學習需求和心理特點，結合課程標準和教材內容，精心設計主題，引導學生在探索中形成深刻的認識。同時，在教學過程中，教師還應根據學生的反饋和表現，及時進行調整和優化，確保單元教學的效果最大化，使學生能夠在探究中獲得知識，培養科學思維，發展核心素養。

（二）重構統領性的單元目標

在基于核心素養的“電磁感應”單元設計及實踐中，重構統領性的單元目標是至關重要的一環，通過精心設計單元目標，可以有效引導學生在學習過程中形成科學思維，培養綜合素養，達到更高層次的學科認知和能力發展。首先，重構統領性的單元目標需要從學生的認知起點和非智力因素兩方面進行綜合分析。教師應根據教材編排和學生的認知發展順序，明確學生在學習“電磁感應”單元前已掌握的知識基礎和能力水平。這包括學生對電場、磁場、安培力和洛倫茨力等相關概念的認識，以及合作和探究能力的初步發展[4]。這些分析有助于教師深入了解學生，為重構單元目標提供基礎。第二步是從新課標目標要求的呈現、解構和素養發展三個方面對單元目標進行重構。教師應全面考慮新課標中關于“電磁感應”單元的目標要求，結合學生的學情和認知水平，確立單元目標。通過解構目標，教師可以從物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度和責任等維度進行詳細劃分，以突出培養學生的科學思維和綜合素養，這樣的重構可以使單元目標更加明確、具體，有助于學生在學習中更好地理解和實現。

第三步是對單元教學的重難點進行深入解析。教師應結合學生的認知特點，明確“電磁感應”單元教學中的重要內容和難點。從基本要求、能力發展和解決策略三個方面，教師可以對教學重難點進行羅列和分析，為教學提供指導。在解析的基礎上，教師還應提出具體的解決策略，包括教學方法、學習資源、輔助工具等，以幫助學生克服困難，實現單元目標。通過以上的操作，教師可以在“電磁感應”單元的設計與實踐中重構統領性的單元目標，實現學生科學思維的展現。教師通過對學情的分析，對目標的解構以及對教學重難點的深入解析，為學生提供了明確的學習方向和目標，引導學生在學習過程中逐步形成科學思維和綜合素養。這種重構統領性的單元目標的方式，有助于提升學生的學科素養，促進核心素養的全面發展。

（三）創設真實性的單元情境

在“電磁感應”單元的設計與實踐中，創設真實性的單元情境是至關重要的，它能夠激發學生的興趣和好奇心，幫助他們深入理解和掌握相關概念和規律。我們來思考一個問題：磁能能否生電？這個問題引發了學生對磁能與電能之間的聯系的思考，從而引出了“電磁感應”這一重要的物理現象。通過探討這個問題，可以引導學生思考磁場與電場的相互關系，培養他們的科學思維。進一步讓學生思考感應電流的產生與磁場的哪個量的變化有關。通過實際案例和實驗，可以幫助學生理解磁通量的概念，從而引導他們發現磁場變化導致感應電流的產生。這樣的情境設計能夠讓學生親身體驗物理現象，培養他們的實踐探究能力。接著，探討電磁感應產生感應電流的方向與哪些因素有關。通過引導學生運用右手定則，探究磁場和導體運動之間的關系，可以使他們更好地理解感應電流方向的規律。同時，教師可以引導學生思考外界磁場的變化對感應電流方向的影響，培養學生的邏輯推理能力。在深入討論中，可以引導學生探究電磁感應產生感應電動勢的大小與哪些因素有關。通過實驗和觀察，學生可以發現感應電動勢的大小與磁場變化速率以及線圈匝數之間存在關系。這樣的情境設計能夠激發學生的實驗興趣，促使他們主動探究規律。將電磁感應現象分類，分析感應電動勢產生的原因，有助于學生對這一現象有更全面的認識。通過比較不同情境下的感應現象，學生可以理解感應電動勢產生的本質機制，進而掌握相關的概念和原理。

在“電磁感應”單元的設計中，創設真實性的單元情境可以通過提出引人思考的問題，進行實際案例分析，引導學生親身實踐和探究，從而激發學生的學習興趣和好奇心，培養他們的科學思維和實踐能力。這種情境設計方式有助于將抽象的物理概念與實際情境聯系起來，幫助學生更深刻地理解和掌握“電磁感應”這一重要內容。

（四）開展整體性的單元規劃

開展整體性的“電磁感應”單元規劃是確保教學連貫性和有效性的重要步驟，它可以使學生在整個單元內獲得系統性的學習體驗，培養綜合素養。通過運用新課型，進行單元課時的劃分。在進行單元規劃時，可以從單元課型、課時名稱、課時內容、課時任務、課時數等方面入手。以“學習路徑+問題+結論”的形式進行課時的命名，能夠明確課時的重點和目標。例如：可以命名一個課時為“實驗探究（學習路徑）：影響電磁感應產生感應電動勢大小的因素（問題）——法拉第電磁定律（結論）”。同時，根據課時內容和任務特點，將課時劃分為能力培養和能力展示兩類課型，以適應不同的教學需求和學生學習特點。繪制單元教學結構圖，展現課時之間的順序和關聯，通過繪制教學結構圖，可以清晰地展示整個單元內各個課時的安排和學習路徑，這有助于教師和學生更好地把握整體教學進程，厘清學習內容之間的邏輯關系，從而形成系統性的知識結構。

在進行整體性的單元規劃時，需要充分考慮學生的認知特點和學習習慣，確保教學過程的合理性和連貫性。通過不同課型的劃分和課時的安排，能夠使學生在實驗探究、合作探究和探討等不同環節中獲得豐富的學習體驗，培養他們的科學思維、實驗能力、合作能力以及問題解決能力。通過開展整體性的“電磁感應”單元規劃，可以使教學更加有條理，學習更加系統化，培養學生的多方面素養，這種規劃方式有助于將各個課時有機地串聯起來，形成一個完整的學習路徑，從而促進學生對“電磁感應”這一物理現象的深入理解和掌握。

（五）設計“教、學、評一體化”的單元課時

設計“教、學、評一體化”的“電磁感應”單元課時是為了在教學過程中有效地達到學習目標，并綜合考慮學生的學習需求和能力發展。第一步，確定每一課時的學習目標。課時學習目標應該清晰明確，包含了學習內容、學習方法以及學習水平等方面。每個目標都應體現物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任這四個維度。例如：可以確定一個學習目標為：“通過探究影響感應電流方向因素的實驗，歸納推理得出楞次定律，能夠用楞次定律判斷感應電流的方向，解決相關實際問題。”第二步，創設課時的導入情境。每節課時都應有一個引人入勝的導入情境，以激發學生的興趣并引起他們的思考。這可以是與單元情境相關的故事、問題，也可以是實驗情境，旨在吸引學生的注意力并引導他們進入學習狀態。例如：可以用一個精彩的實驗來引入課時，讓學生親自參與并觀察感應電流的產生過程。第三步，設計課時的教學活動。根據學習目標和導入情境，設計一系列具體的教學活動，以幫助學生達到預定的目標。這些活動可以包括實驗探究、小組討論、問題解答、案例分析等多種形式，以培養學生的實驗能力、合作能力、分析能力和解決問題的能力。第四步，融入評價與反饋。在教學過程中及時進行評價，以檢查學生的學習情況和理解程度。可以采用問答、小測驗、討論等方式進行評價，從而及時發現學生的困惑并加以解決。同時，給予積極的反饋，鼓勵學生的努力并指出改進的方向，以促進他們的學習進步。設計“教、學、評一體化”的“電磁感應”單元課時，需要充分結合學生的認知特點和學習需求，確保教學活動的連貫性和有效性。通過設定明確的學習目標、精心創設導入情境、設計多樣化的教學活動以及及時的評價與反饋，可以使每節課時都成為學生全面發展的機會，促進他們的知識積累、思維能力和科學素養的提升。

結束語

基于核心素養的高中物理單元教學設計在促進學生綜合素質培養方面具有重要價值。通過本研究的探討與實踐，我們深刻認識到單元教學設計對于教學效果的影響，教師的單元意識在其中起到關鍵作用。同時，通過設計引領性的主題、重構統領性的目標、創設真實性的情境等手段，可以有效地培養學生的核心素養。然而，我們也意識到在實踐中還存在一些問題和挑戰，需要進一步不斷地完善和改進。總之，基于核心素養的高中物理單元教學設計是一個值得探索和深化的方向，將為高中物理教育的提升與發展做出積極貢獻。

參考文獻

[1]李明.核心素養與高中物理教學融合研究[J].教育現代化，2021（18）：45-47.

[2]張紅.單元教學設計對學生核心素養的影響研究[J].教育教學論壇，2022（12）：56-59.

[3]趙陽.高中物理教學中核心素養培養策略研究[J].現代教育技術，2021（5）：38-41.

[4]王志國.基于核心素養的高中物理單元教學設計與實踐[J].教育科研，2020（3）：28-31.