單元教學設計過程中的“教學問題鏈”設計
——以上海科學技術出版社《物理·必修》(第三冊)靜電場單元為例

陳琪琪

(上海市黃浦區教育學院 上海 200023)

1 概念的界定

單元：單元是整體中相對獨立且自成體系的組成部分．教學中的單元一般是指依據課標，按照學科知識的邏輯、學生認識規律，對內在聯系比較密切的若干學習材料進行結構化組織而形成的學習單元[1]．

單元教學設計：單元教學設計更注重對單元教學內容的整體性設計．單元教學設計是指以一個單元學習內容為整體，統籌、規劃既能統攬單元教學的全局，又能夠按步驟有序地開展的系列教學活動，以取得最佳的教學成效[2]．

教學問題鏈：教學問題鏈是指教師在教學中的單元內，按照課程標準和單元教學的目標，針對所需培養的學生核心素養，將學習的內容和學生可能產生的疑問，把教材內容有序設計成一系列的教學問題，一般每小節內容又可以由2個及其以上的問題串聯成一個有層次的問題組稱為教學問題鏈．

2 “靜電場”單元教學設計中“教學問題鏈”的設計

2.1 基于物理學科核心素養確定單元教學的內容和目標

教師應根據《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱課程標準)的基本理念、課程目標和物理學科核心素養的要求，結合教學的實際情況，創造性地開展教學工作，將物理學科的 “物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度與責任” 4個方面核心素養的培養貫穿于物理單元教學活動的全過程．

(1)“靜電場”單元教材分析

“靜電場”單元是開始高中電磁學的第一章，是學習其他電磁學知識的重要基礎．靜電場知識在生活和生產中有著廣泛的應用，基于生活和已有知識形成了大量經驗情境，可強化物理學跟生活、社會的聯系有助于提升科學態度和責任素養．在教學設計和教學實施過程中要特別重視情境的創設以及概念和規律的形成過程．本單元內容的知識綜合性強，需要與力學知識相互聯系，教學中應注意復習必要的力學知識．學習中所涉及的模型建構、類比、微小力放大、比值法等思想方法，能夠培養學生綜合分析問題的思路、發展科學思維的能力．

本單元內容是后續電路及其應用、電磁場與電磁波初步的知識和技能基礎，而且在后續的選擇性必修教材中也不會再學習靜電場內容．在本單元的學習過程中，應關注提升物質觀念、運動與相互作用觀念和能量觀念，培養學生構建物理模型解釋現象的科學思維與基于事實證據進行科學推理的核心素養．

(2)“靜電場”單元目標分析

單元知識目標:

本單元的學習涉及點電荷、電場強度、電場力、電勢能、電勢、電容等概念，會從多視角描述電場的特性，解釋相關的靜電現象．

1)了解靜電現象，能用原子結構模型和電荷守恒的知識分析靜電現象．

2)知道點電荷模型．理解兩個點電荷間相互作用的規律，體會探究庫侖定律過程中的科學思想和方法.

3)知道電場是電荷周圍空間存在的一種物質．能利用電場線描述電場.

4)理解電場強度、電勢能、電勢、電勢差和電容的概念，進一步感受運用類比、比值等方法定義新物理量的方法.

5)知道勻強電場中電勢差與電場強度的關系．能夠分析帶電粒子在電場中的運動情況，解釋相關的物理現象.

6)了解電容器的充、放電現象，能夠舉例說明電容器的應用.

7)了解生產生活中關于靜電的利用與防范．

單元核心素養目標:

本單元的學習有助于提升物質、相互作用和能量的觀念．

2.2 “單元教學問題鏈”和“節教學問題鏈”的設計

(1)設計具有思維層次和階梯遞進式的“單元教學問題鏈”

根據單元教學設計確定的單元教學內容和目標，設計一個具有全局意識的單元教學問題鏈．單元教學問題鏈與節教學問題鏈的關系好比電路中 “干路”與“支路”的關系，單元教學問題鏈解決的是單元最核心、最關鍵的問題，好比電路中的“干路”．而單元又是由教材單元中的每一小節組成，逐步達成培養物理學科核心素養的目標，節教學問題鏈解決的是每小節中一個個基本問題，好比電路中的“支路”，彼此聯系形成一個不可分割的單元整體．

我們還是以“靜電場”單元為例進行說明．首先確定一個單元要解決的核心問題，即“如何描述靜電場？”其次根據單元的邏輯關系，在核心問題之下設計了5個一級問題，包含：“什么是靜電現象？”“如何定量探究電荷間相互作用的規律？”“電荷間相互作用如何傳遞？”“如何分析帶電粒子在電場中的運動？”“如何貯存電荷和電能？”最后在一級問題下再展開，根據學生原有的知識結構和學情，設計一系列由淺入深具有思維層次和階梯遞進式的二級問題.核心問題及一級問題設置如圖1所示，一級問題展開如圖2所示．

圖1 核心問題及一級問題

圖2 “靜電場”單元教學問題鏈

(2)基于真實的情境設計“節教學問題鏈”

課程標準的基本理念之一就是注重體現物理學科本質，培養學生物理學科的核心素養[3]．學生在學習物理概念之前，基于生活已有的知識，形成了大量的經驗情境，這是構建新的物理概念的基礎．問題與情境經常是彼此聯系的，且問題往往產生于真實的生活場景中．故每小節的節教學問題鏈(圖3)的問題1均源自于生活中真實的情境，注重培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力．通過教材的試教試用活動，明顯地感受到本次課改的教材繼續發揚上海二期課改特色，注重探究式學習方式及數字化信息技術與物理課程的整合．

圖3 “靜電場”節教學問題鏈

在單元問題鏈的基礎上，對“靜電場”的節教學問題鏈進行如下設計：第一節“靜電現象 電荷”是由生活中常見的靜電現象，提出問題，“靜電是如何產生的？”第二節“電荷的相互作用 庫侖定律”是由用手捋過的塑料繩細絲因靜電力作用相互排斥的情境，提出問題，“靜電力的大小由哪些因素決定？”第三節“電場力 電場強度”是由上海科技館內“怒發沖冠”項目使長發女士的頭發張開的情境，提出，“電荷間的相互作用如何傳遞？”第四節“電勢能 電勢”是由自然現象中閃電所釋放的電勢能，提出，“什么是電勢能？”第五節“帶電粒子在電場中的運動”是由北京正負離子對撞機作為高能加速器在各應用研究領域的作用，提出，“電場中兩點的電勢之差與電場力做功有何關系？”第六節“電容 電容器”是由上海11路超級電容車行駛所需的電能貯存在電容器中，提出，“什么是電容器？”第七節“靜電的利用與防范”是在生產和生活中，利用靜電進行靜電除塵、靜電噴霧、靜電復印等情境，提出，“如何利用靜電？”

要構建新的物理概念，必須在真實情境的基礎上對所觀察的現象進行重新加工，在諸多客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象事物的本質特征，在“概念”和“抽象”的思維加工過程中完成對新物理概念的構建．由上述“靜電場”單元7個小節的節教學問題鏈中問題1的提出方式，可見上科版《物理·必修》(第三冊)靜電場單元強調學生在真實情境中通過探究形成概念、發現規律，較好地體現了育人的功能．

3 單元教學設計實施“教學問題鏈”后的反思

在筆者所曾任教的上海市大同中學進行了上海高中物理非統編教材《物理·必修》(第三冊)“靜電場”章節的審讀試教活動(第六節“電容 電容器”在上海市延安中學進行了試教試用)，筆者通過單元教學設計的“單元教學問題鏈”和“節教學問題鏈”實施課堂教學后，激發了部分學生綜合運用所學的知識去解決實際問題的沖動與興趣，但也發現學生運用物理知識解決實際問題能力是有高低的．解決問題能力的差距往往取決于學生將問題情境與知識相聯系的水平，能否把情境中所隱含的物理內容發掘出來，能否把問題中的實際情境轉化為解決問題的物理模型，這都需要在平時教學過程中設計高質量的“教學問題鏈”來引導．怎樣更加高效能地促進學生物理觀念的形成，怎樣發展學生的科學思維能力，在物理教學的整個過程中如何滲透科學探究能力的培養，如何重視培養學生良好的科學態度與責任等，這些問題都需要廣大一線教師的智慧與實踐，新課標、新教材，課堂轉型我們永遠在路上．