基于物理觀念的單元設計

王茂群　容蘭

摘要：物理核心素養中提出了物理觀念，新課改中又提出單元設計。基于物理觀念進行物理單元設計，是高中一線物理教師所面臨的挑戰。本文厘清物理觀念的內涵，并基于物理觀念使用UbD模板進行單元設計，希冀推動物理課堂教學的轉型。

關鍵詞：物理觀念? 單元設計

物理學科對學生的能力要求較高，導致部分學生對物理敬而遠之。《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）提出了一個重要概念——物理觀念，而在教育改革中又大力推動實施物理單元設計，使單元設計成為焦點，其被認為是“撬動新課改的支點”，即應以物理觀念為依據進行單元設計，從而使新課改落地。

一、物理觀念的內涵

《標準》中明確，物理學科核心素養有物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個方面。物理觀念并不是物理概念和物理規律的堆砌，而是“關于物質、運動與相互作用、能量的基本認識”。從物理概念和規律到物理觀念，需教師對學生進行引導和啟發，使學生在理解中提煉、升華，達到對世界的正確、深刻、概括的認識。因此物理核心素養可以通過物理觀念來集中體現。

二、新高中物理教育的現狀

實際教學中，多數物理教師沒有物理觀念，也沒有根據物理觀念進行單元設計的意識，依舊用逐課、逐章、逐節的講解作為授課方式。這種教學方式使得學生沒有形成系統性的物理知識框架，物理知識的學習只有碎片化記憶。對比《標準》的要求，如此只完成物理概念、規律的學習，雖然也有可能使學生有較好的物理成績，但卻沒有讓學生進行提煉與升華，沒有形成物理觀念，對學生個人發展而言是意義不大。

三、實施單元設計的積極意義

單元設計時，教師需從學生實際出發，通過實際生活、生產的情景來構建恰當合理的物理情境。學生在情境中形成探索的欲望，并在教師引導下，培養“從物理學來看”的視角，形成“提煉與升華”的自覺意識，不再拘謹于點的學習，而是成線成面地學習，大大提高學習效率。

更重要的是，學生有了物理觀念，提升了物理核心素養，即使當某一天學生已經忘卻了具體的物理知識，依舊可以用物理觀點和視角來分析和探索實際生活和生產。

四、基于物理觀念的單元設計

從以上分析可知，單元設計時，需首先確定授課的預期結果（物理觀念、學習遷移、理解意義、掌握知能），再根據預期的效果確定學生掌握程度（即評估證據），最后再去制訂學習計劃。除了解決過去授課的知識碎片化以外，培養的目標意識也會更強，使新課改更加接地氣和易操作。此模式即為所謂逆向教學設計模式（Understanding By design，簡稱UbD模式）。

現以“運動和力的關系”單元設計為例，具體設計如下。

現基于物理觀念，使用UbD模板對“運動和力的關系”進行單元設計：

階段一：預期結果

1.物理觀念：運動與相互作用觀。

（1）實際的運動一般都為復雜的運動，可以將其分解為簡單運動，進一步提高力與運動關系的認識。

（2）通過實驗，探究并認識運動與力的關系，并能應用到實際生活中。

2.基于物理觀念的“理解意義”目標

（1）通過光滑斜面的理想實驗，理解模型的建構過程，質疑亞里士多德觀點，理解力不是維持運動的原因。

（2）通過實驗探究，建構模型，理解控制變量法的應用，得出加速度與力、物體質量的關系。

（3）通過受力分析求解加速度，從而研究物體或系統運動的常見模型;通過運動分析求解加速度，進而研究物理受力情況分析的常見模型。

（4）在實際問題（如超重和失重）中建構理想模型，分解復雜運動，用運動與相互作用觀來解決實際問題。

3.基于物理觀念的“掌握知能”目標

（1）運動和相互作用的關系：知道力是改變物體運動的原因;知道慣性。

（2）能自己概括出牛頓第二定律的內容、數學公式，并知道比例系數k在什么情況下等于1。

（3）知道SI制，知道物理學（含力學）基本單位和通過物理公式導出的單位;知道物理單位制（量綱）在物理學中的重要作用。

（4）知道超重和失重現象，以及它們產生的條件。

階段二：評估證據

總之，物理觀念是學生自行提煉和升華后所形成的，通過學習遷移、理解意義、掌握知能等路徑實現的，實現的程度需要評估，而學習計劃更加具體保證了核心素養的實現。再次套用鐘啟泉教授的話，“基于物理觀念的單元設計，是撬動物理課堂轉型的一個支點”。

參考文獻：

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責任編輯：黃大燦