單元設(shè)計中知識結(jié)構(gòu)化的方向與方法

【摘 要】在初中物理課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型中，注重單元教學(xué)的整體設(shè)計是很重要的。教師通過單元設(shè)計能幫助學(xué)生更加系統(tǒng)地梳理知識點，實現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)化，并且能指引學(xué)生樹立“大概念”思維，這對于學(xué)生的知識獲取有極大幫助。對此，文章結(jié)合蘇教版八年級下冊第十章“壓強與浮力”單元，對初中物理單元設(shè)計路徑進(jìn)行全面分析。

【關(guān)鍵詞】初中物理;單元設(shè)計;知識結(jié)構(gòu)化;浮力

【中圖分類號】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2022）12-0028-03

在學(xué)習(xí)知識的過程中，如果學(xué)生可以將零散的知識按照相應(yīng)邏輯整合成特定的結(jié)構(gòu)，那么其就會具備一定的知識應(yīng)用、問題分析解決能力;如果學(xué)生可以將知識靈活地遷移到具體的情境中，就可以形成相應(yīng)的素養(yǎng)[1]。可以說，知識結(jié)構(gòu)化是促進(jìn)學(xué)生能力、素養(yǎng)提升的關(guān)鍵，而單元設(shè)計也是由此提出的。在初中物理教學(xué)中，教師通過單元設(shè)計能幫助學(xué)生更加系統(tǒng)全面地學(xué)習(xí)知識，充分把握知識之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生健全知識結(jié)構(gòu)體系的形成，對于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升十分有利[2]。

1? ?教學(xué)設(shè)計模式概述

教學(xué)設(shè)計模式主要是將系統(tǒng)方法通過簡化的方式在教學(xué)中呈現(xiàn)出來，根據(jù)教學(xué)設(shè)計模式的發(fā)展情況，可以將其分成三種類型[3]。

1.1? 以教為主

這種教學(xué)設(shè)計模式主要是以教師為核心，注重教師的講解，教師需要在課前備好課、準(zhǔn)備好教學(xué)內(nèi)容，然后在課堂上將自己準(zhǔn)備好的內(nèi)容傳授給學(xué)生[4]。這種教學(xué)設(shè)計模式最大的優(yōu)勢在于教師可以很好地把控整個教學(xué)過程，并且有序地進(jìn)行知識的傳授，能保證教學(xué)的系統(tǒng)性、全面性。但是這種模式最大的弊端在于過于強調(diào)教師的教，而忽視了學(xué)生的學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生在教學(xué)中往往處于被動地位，學(xué)生的發(fā)散性思維能力難以得到提升。

1.2? 以學(xué)為主

這種教學(xué)設(shè)計模式是基于構(gòu)建主義理論而提出的，其強調(diào)轉(zhuǎn)變教師、學(xué)生的角色，教師在教學(xué)中應(yīng)該以學(xué)生的“學(xué)”為中心，讓學(xué)生主動地獲取知識、積累經(jīng)驗[5]。這種教學(xué)設(shè)計模式的優(yōu)點是將學(xué)生的自主探索、自主構(gòu)建放在重要位置，對培養(yǎng)學(xué)生的各項能力具有良好效果。但是其缺點是教師不容易把控課堂，課堂教學(xué)活動中可能會出現(xiàn)較多設(shè)計之外的狀況。

1.3? 教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體

這種教學(xué)設(shè)計模式綜合了以上兩種模式的優(yōu)勢，不僅可以發(fā)揮出教師在課堂上的主導(dǎo)作用，還可以發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)優(yōu)勢，教師能根據(jù)學(xué)生的具體情況對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，有效促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用[6]。當(dāng)然，這種方式也存在一定的缺陷，即對教學(xué)環(huán)境具有很高的要求，需要教師在教學(xué)活動中精心設(shè)計，否則難以獲得理想的效果。

2? ?單元整體內(nèi)容及目標(biāo)分析

本單元屬于初中物理力學(xué)知識的綜合體現(xiàn)，并且與學(xué)生的日常生活有較密切的聯(lián)系，主要是介紹壓強、液體壓強、氣體壓強、浮力、物體的浮與沉等內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要結(jié)合之前學(xué)過的力、二力平衡、密度等知識[7]。在單元開篇，教師可以從學(xué)生比較感興趣的話題、熟悉的生活現(xiàn)象入手，將學(xué)生帶入學(xué)習(xí)情境中，同時本單元有很多知識都需要學(xué)生通過動手探究來獲得，這有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新能力的提升[8]。

單元整體教學(xué)目標(biāo)如下：

知識與技能目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生借助實驗理解壓強的概念，利用壓強公式開展相關(guān)計算，掌握增大、減小壓強的方式;借助實驗掌握影響液體壓強的因素;理解生活中連通器及液壓技術(shù)的原理;了解大氣壓與生活的關(guān)聯(lián);掌握浮力產(chǎn)生的原因及計算方式;理解物體浮沉條件及其在實踐中的應(yīng)用。

過程與方法目標(biāo)：通過實驗探究、自主學(xué)習(xí)及合作探究等方式，掌握本單元的知識點。

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成實事求是的科學(xué)精神，實現(xiàn)對學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[9]。

3? 初中物理單元設(shè)計路徑

3.1? 結(jié)合課程體系結(jié)構(gòu)，把控知識課程坐標(biāo)

教師在初中物理教學(xué)中，需要根據(jù)“核心素養(yǎng)—課程標(biāo)準(zhǔn)—單元設(shè)計—教學(xué)評價”的過程開展教學(xué)，而單元設(shè)計則是整個過程的中間環(huán)節(jié)，銜接課程與課時[10]。在實踐教學(xué)中，教師需要對課程開展準(zhǔn)確定位，同時教師還需要對學(xué)生的知識儲備、身心特征進(jìn)行充分考慮，明確單元指向的核心素養(yǎng)，從而實現(xiàn)對學(xué)生的綜合培養(yǎng)。以浮力為例，在課程坐標(biāo)定位上，教師可以從以下幾個方面考慮：

首先，單元及其定位。從科學(xué)內(nèi)容劃分的角度看，浮力的知識點屬于運動和相互作用下的“機械運動和力”范疇，蘇教版教材關(guān)于“機械運動和力”的知識設(shè)置了5個章節(jié)：第六章“物質(zhì)的物理屬性”、第七章“從粒子到宇宙”、第八章“力”、第九章“力與運動”、第十章“壓強和浮力”，其中“壓強和浮力”單元屬于力學(xué)的綜合應(yīng)用。

其次，學(xué)段及其特征。八年級學(xué)生在知識儲備、綜合能力上呈現(xiàn)明顯的分化，在力學(xué)學(xué)習(xí)中，“受力分析”是很重要的知識點，學(xué)生需要在浮力學(xué)習(xí)中進(jìn)一步鞏固受力分析知識。八年級學(xué)生對控制變量法具有良好的認(rèn)識，在實驗中可以設(shè)計不同的方案進(jìn)行對比、評估，但是關(guān)于運動與相互作用的觀念卻不深，教師需要指引其在大觀念下學(xué)習(xí)浮力的知識。

最后，素養(yǎng)及其要素。浮力這一知識點涉及到的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等幾個方面。其中，在物理觀念上主要是體現(xiàn)在運動與相互作用觀念，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過探究物體的沉浮條件來形成這一觀念;科學(xué)思維包括推理論證、分析綜合，在本單元的學(xué)習(xí)中，很多內(nèi)容都涉及到推理論證及分析綜合的過程;科學(xué)探究主要是指引學(xué)生開展探究影響浮力大小的實驗活動，通過實驗得出結(jié)論。

教師在實際備課中可以結(jié)合以上維度制定適宜的教學(xué)目標(biāo)，從而實現(xiàn)對學(xué)生的規(guī)范化指引。如在“浮力”的教學(xué)中，學(xué)習(xí)目標(biāo)體現(xiàn)在以下幾個方面：①能借助實驗體會到浮力的存在，利用彈簧測力計準(zhǔn)確地將物體受到的浮力測量出來，能對置于液體中的物體進(jìn)行正確的受力分析;②結(jié)合浮力大小影響因素的探究過程，理解阿基米德原理;③把握科學(xué)探究的意義，感受合并有效猜想、剔除錯誤猜想的研究方法。

在初中物理教學(xué)活動中，教師需要圍繞單元目標(biāo)，精心設(shè)計螺旋上升式的課堂活動，使學(xué)生在知識探究中強化課程理念，逐步達(dá)成單元目標(biāo)，進(jìn)而完成課程教育目標(biāo)。教師必須對單元內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致分析，結(jié)合學(xué)情狀況，以學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)為指向，使得課程教學(xué)活動能規(guī)范、有序地推進(jìn)。

3.2? 由表象到本質(zhì)，把握知識核心

從認(rèn)知心理學(xué)的角度看，學(xué)生在知識學(xué)習(xí)過程中需要經(jīng)歷一定的心理過程。在物理學(xué)科中，學(xué)生要想獲取知識，需要在觀察、體驗的前提下將已有的事實、經(jīng)驗提取出來，同時要利用物理專業(yè)術(shù)語對事實經(jīng)驗進(jìn)行分類、界定，概括出事物的本質(zhì)特征，形成相應(yīng)的物理觀念，最后在理解、應(yīng)用物理概念的過程中領(lǐng)悟相應(yīng)的物理思想、物理觀念。在日常教學(xué)中，教師需要充分關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知心理需求，了解學(xué)生學(xué)習(xí)活動的發(fā)生機制，從心理的角度探索學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上審視知識結(jié)構(gòu)。

如在“壓強”的教學(xué)中，在觀察體驗階段，教師可以先為學(xué)生呈現(xiàn)兩個多媒體視頻：鐵錘將釘子釘進(jìn)墻內(nèi)和體操運動員在平衡木上做動作，并讓學(xué)生根據(jù)視頻分析這兩種情況下的作用力情況。接著教師為學(xué)生提供圖片：小紅與小明都站在沼澤地中，但是小明陷得比較深，要求學(xué)生分析出現(xiàn)這種情況的原因。然后教師引導(dǎo)學(xué)生開展體驗，將一只手平壓到氣球上，另一只手則用一根手指頂住氣球，觀察氣球兩側(cè)的變形情況，改變壓力大小，分析氣球形變的差異。此外，教師還可以為學(xué)生提供相應(yīng)的實驗器材，引導(dǎo)學(xué)生自己開展實驗操作活動，借助實驗探究影響壓力作用效果的因素。最后教師引導(dǎo)學(xué)生觀察：分別在兩個海綿上壓上1塊、2塊磚，觀察哪個海綿受力效果更明顯。在此基礎(chǔ)上教師引導(dǎo)學(xué)生測量兩個海綿的受力情況及受力面積，引導(dǎo)學(xué)生量化分析，求壓力和受力面積的比值，比值越大，證明壓力作用效果越明顯，而這個比值則體現(xiàn)出了壓力作用效果，也就是壓強，即。教師要讓學(xué)生意識到，在物理學(xué)中經(jīng)常會用兩個基本物理量的比值來確定新的物理量，如密度、速度等。教師需要引導(dǎo)學(xué)生深入把握概念的內(nèi)涵，不能簡單地將概念看作數(shù)學(xué)符號。

3.3? 設(shè)計活動群，走向物理大概念

在初中物理實踐教學(xué)中，教師還需要結(jié)合物理“大概念”對學(xué)生的知識體系進(jìn)行完善，合理設(shè)計學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)學(xué)習(xí)活動的有序進(jìn)行。在單元設(shè)計中，教師要結(jié)合單元目標(biāo)，為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)材料，并且要對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化加工，同時還要明確材料對應(yīng)的發(fā)展層級，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更好地理解知識，逐漸形成物理“大概念”思維。

如在“浮力”的教學(xué)中，教師可以按照以下步驟來設(shè)計學(xué)習(xí)活動群：

首先，浮力的概念進(jìn)階路線。路線一：浮力屬于特殊的彈力，其方向是向上的，浮力大小受到排開液體的體積及液體密度的影響，在此基礎(chǔ)上定量研究發(fā)現(xiàn)浮力滿足阿基米德原理。路線二：分析浮力產(chǎn)生的原因，鏈接本單元“壓強”部分的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，侵入液體中的物體不同表面受到的液體壓強不同。路線三：浮力是力學(xué)中比較重要的知識，受力分析則是研究力學(xué)問題的基本手段，力學(xué)的核心觀念在于運動與相互作用觀念。路線四：結(jié)合圖片觀察浮力現(xiàn)象，通過實際操作測量浮力大小，并結(jié)合實驗探究影響浮力大小的因素，以此為切入點探究物體的沉浮條件。

其次，浮力學(xué)習(xí)評價活動設(shè)計。為了借助評價加深學(xué)生對浮力知識的理解，教師可以設(shè)計以下評價活動。評價活動一：利用彈簧測力計、小水桶、燒杯、掛線鋁塊、水等設(shè)計實驗，論證阿基米德原理。評價活動二：折一個小紙船，讓其在水面上漂浮，然后將各種“貨物”放在小紙船上，紙船的位置有怎樣的改變？如果將紙船放在濃鹽水中，能否裝更多貨物？如果貨物沉底了，是否還會受到浮力的作用？評價活動三：準(zhǔn)備一個飲料吸管，將鐵絲從吸管的下端塞入，并用石蠟將吸管下端封好，形成簡單的密度計。思考如何對密度計進(jìn)行標(biāo)度，刻度線分布具備什么特點，如何讓兩個刻度線的距離更大，從而提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

學(xué)習(xí)活動是學(xué)生認(rèn)知事物的過程，學(xué)習(xí)活動群強調(diào)的是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對內(nèi)在邏輯關(guān)系的把握，在過程上體現(xiàn)為知識習(xí)得、學(xué)習(xí)進(jìn)階，在結(jié)果上表現(xiàn)為形成物理“大概念”模型，能夠綜合處理各種問題。

基于單元設(shè)計的初中物理教學(xué)活動，可以加深學(xué)生對知識的感知，有助于學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的完善，同時也能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。因此初中物理教師要結(jié)合學(xué)生的發(fā)展需求，靈活地開展單元教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生在單元整體學(xué)習(xí)中加深對局部知識點的理解、應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。

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【作者簡介】

吳建兵（1980～），男，漢族，江蘇如皋人，本科，中學(xué)一級教師。研究方向：初中物理教學(xué)。