依托關鍵要素實施大單元教學

任芝

摘要：大單元教學是教師根據課程標準，在充分考慮學情的基礎上，對現行教材進行有機整合，將教學內容按照某種邏輯和順序劃分為若干主題的“大單元”，引導學生開展深度探究的一種教學理念或模式。高中物理大單元教學，可以基于核心目標的一致性，確定教學內容;通過核心方法的強化，聯結知識方法，明確探究過程，引領問題解決;在核心問題的導向下，突破重難點;重視評價與質疑，促進策略的形成和遷移運用。

關鍵詞：大單元教學;關鍵要素;高中物理

本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃2020年度重點資助課題“指向高中學科核心素養的大單元教學設計研究”（編號：Ba/2020/02/04）的階段性研究成果。大單元教學是教師根據課程標準，在充分考慮學情的基礎上，對現行教材進行有機整合，將教學內容按照某種邏輯和順序劃分為若干主題的“大單元”，引導學生開展深度探究的一種教學理念或模式。這樣的教學，能夠減少知識碎片化的弊端，有利于促進學生習得結構化的知識，掌握解決問題的一般性方法。通過教學案例的分析和實踐，我們發現高中物理大單元教學的關鍵要素有核心目標、核心方法、核心問題及評價與質疑等。本文以《氣體狀態實驗規律》一課為例，具體說明上述四個關鍵要素在大單元教學實施中的意義。

一、依托“核心目標”確定教學內容

在整個高中物理學習過程中，學生會遇到很多具有相似核心目標的知識。由此，我們可以把具有關聯性的內容進行合并，形成大單元，使學生的學習具有連貫性，從而建構結構化的知識。

人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章《氣體、固體和液體》的第二、第三節分別介紹了氣體的三個狀態參量（溫度、壓強、體積）間的兩兩關系。這兩節內容在培養科學思維的目標維度上具有一致性，因而，在教學設計上也具有一致性（詳見表1）。我們可以基于核心目標的一致性，確定大單元教學內容——氣體狀態實驗規律。

二、依托“核心方法”引領問題解決

高中物理教學中，我們不僅要注重基礎知識、基本規律的傳授，更應加強對學生研究問題和解決問題的科學思維方法的指導與訓練。而掌握物理學科的特點，熟悉研究問題和解決問題的方法是至關重要的。物理規律的研究過程中經常用到的科學思維方法有模型法、等效法、估算法、圖像法、極限法等。在氣體狀態規律的探究過程中，可通過核心方法引領問題解決，從而實現教學目標。

《氣體狀態實驗規律》一課教學，首先利用控制變量法把規律的探究分解為等溫、等壓、等容變化三個過程。具體教學過程如下：

（請一位學生上講臺吹氣球，先將氣球放在一個被割了一條縫的瓶子里吹，再將氣球放到密封的瓶子里吹，現象分別如圖1、圖2所示。）

師比較兩次氣球的大小，思考造成區別的原因。

（學生思考并交流。教師演示實驗：放入液氮中的氣球變癟;將氣球從液氮中拿出，氣球又恢復到原來的大小。）

師思考一下：為什么會出現這樣的變化？

（學生思考并交流。）

師為了描述物體的機械運動，物理學中引入了哪些物理量？

生引入了位移、速度、加速度、動能等物理量。

師為了研究氣體的性質，我們常用氣體的壓強、體積和溫度這三個物理量來描述氣體的狀態。要想研究氣體的這三個狀態參量之間的關系，應采用什么樣的研究方法？

生控制變量法。

師我們首先來研究一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，壓強與體積的變化關系。我們把這種變化稱為氣體的等溫變化。相應地，還有氣體的等壓變化、等容變化。等同學們探究得到等溫變化的規律后，可以自己嘗試設計實驗方案探究等壓變化、等容變化的規律。通過剛才的定性實驗和日常生活經驗，大家猜想一下：一定質量的氣體，在溫度不變時，其壓強與體積之間有何關系？

生體積減小，壓強增大。

師通過上述情境，我們得到的只是氣體壓強和體積的定性關系。下面，我們通過實驗來研究這兩個量之間的定量關系。

接下來，師生在探究過程中，采用理想模型、定性分析、定量研究等方法，使規律逐漸顯現;然后，在數據處理的過程中，通過表格法、圖像法使數據觀察可視，用化曲為直的方法讓結果直觀;在誤差分析中，通過補償法、減小相對誤差法質疑創新。這也體現了大單元教學的優勢，實現了知識的聯結和遷移。比如，減小相對誤差法在“驗證機械能守恒定律”實驗選擇重物的過程中有所體現：選擇質量大、體積小的重物的目的是忽略空氣阻力的影響。所以在本課的實驗過程中，原本實驗所用針筒的最大容積是20 mL，如果換用最大容積為100 mL的針筒，那么約06 mL的連接端的體積就可以忽略不計了。

三、依托“核心問題”引領重難點突破

相較于平鋪直敘的講授式教學，教師通過主題鮮明的核心問題循循善誘，激發學生的求知欲，能夠有效促進學生的學習走向深入。尤其在實驗探究時，教師基于實驗現象用核心問題驅動學生積極思考，后一個問題成為前一個問題的答案，同時又是新問題的引線，從鞏固舊知識向掌握新知識演化，從現象往本質遞進，從而突破教學的重難點。

《氣體狀態實驗規律》一課教學，通過四個核心問題引領學生的實驗方案設計，解決這四個核心問題的過程就是讓實驗方案逐步明確的過程。四個核心問題如下：

1.實驗中的研究對象是什么？

2.如何改變壓強p和體積V？

3.如何測量壓強p和體積V？

4.如何控制氣體的質量m和溫度T保持不變？

實驗誤差分析時，通過七個核心問題讓學生的思維螺旋上升，一方面分析出誤差產生的原因，另一方面得出減小實驗誤差的方法。七個核心問題如下：

1.一定量的氣體，在等溫變化過程中，根據所繪的p1V圖像（完成實驗方案的過程中得到，如圖3），能得到壓強與體積成反比的結論嗎？

2.（將圖像放大后發現圖像不過原點）圖像不過原點是不是就能得到壓強與體積不成反比的結論？

3.是什么原因造成圖像不過原點？（預設：偶然誤差。對此，教師可再次實驗，引導學生發現仍然不過原點。）

4.實驗系統中會不會有哪個因素造成圖像不過原點呢？（預設：可能與橡皮管內氣體的體積有關。）

5.橡皮管內氣體的體積只有06 mL，怎么會對圖像造成這么大的偏差？

6.在什么樣的情況下可以將橡皮管內的氣體體積忽略掉？

7.得到壓強與體積成反比的結論后，能不能在圖像上把橡皮管內的氣體求出？可以作什么樣的圖像？

四、依托“評價與質疑”促進遷移運用

學生經歷探究過程的最終目的是擁有解決問題的方法和能力。上述三個要素強調的是學生學方法、用方法的過程，這個過程同時也是科學思維發展的過程。所以，還要有讓整個教學過程形成閉環的要素，即評價。在大單元教學中，對學生的評價不能局限于結果性評價，過程性評價也很重要。評價者也不能局限于教師，還應該鼓勵學生成為評價的主體（自評、互評）。評價的過程本身就是檢驗目標是否達成的過程，也是學生提煉內化知識的過程。學生只有主動評價、質疑所學的知識，才能發現問題、提出問題，進而主動探索問題。

以本節課氣體的等容變化探究實驗中數據的處理為例，教師讓學生展示自己設計的探究過程并說明邏輯關系，請其他小組學生對探究方案提出質疑和改進意見，運用評價與質疑的方式推動學生應用前面所涉及的思維方法探究規律，以此檢驗核心目標的達成情況。

學生根據實驗數據（見表2）畫出圖像（如圖4，此處僅為示意圖，后同），得出結論：在氣體體積不變時，壓強與溫度為線性關系，可以用方程p=p0+kt表示。

學生互評：“這個規律不夠簡潔，在運算的時候需要確定0 ℃時的壓強。” “我們可以把圖像反向延長（如圖5），計算出與橫軸的交點，得到t0=-2720 ℃。”“畫圖像時，可以把橫軸轉換為開爾文溫標。”……最終，學生重新畫出圖6，得出查理定律。

高中物理大單元教學，可以基于核心目標的一致性，確定教學內容;通過核心方法的強化，聯結知識方法，明確探究過程，引領問題解決;在核心問題的導向下，突破重難點;重視評價與質疑，促進策略的形成和遷移運用。

參考文獻：

[1] 程佳燕，史佳麗.高中生物大單元教學的情境創設——以《生物遺傳的細胞學基礎》為例[J].教育研究與評論（中學教育教學），2021（6）.

[2] 楊鳳樓.促進高中物理深度學習的“問題鏈”策略研究[J].物理教師，2021（6）.