面向核心素養(yǎng)的物理學(xué)科單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略分析

常小平

【摘要】 傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動(dòng)中過(guò)分重視知識(shí)的傳授，將機(jī)械化的“題海戰(zhàn)術(shù)”作為學(xué)習(xí)手段，導(dǎo)致學(xué)生們的思維能力發(fā)展不足.新課改背景下，教學(xué)過(guò)程為學(xué)生們的關(guān)鍵能力和必備品格提出了更為嚴(yán)格的要求.為綜合轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程的不足，需要積極開(kāi)展單元式的教學(xué)過(guò)程，促進(jìn)零散的知識(shí)內(nèi)容更為結(jié)構(gòu)化，讓學(xué)生能夠利用核心知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，轉(zhuǎn)變教學(xué)過(guò)程的不足.本文結(jié)合物理知識(shí)的發(fā)展歷史，結(jié)合情境問(wèn)題、認(rèn)知沖突、思維可視以及變化應(yīng)用的關(guān)鍵策略促進(jìn)學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，并提出具體的優(yōu)化建議，為橫向的教學(xué)實(shí)踐提供參考.

【關(guān)鍵詞】 核心素養(yǎng);物理教學(xué);單元設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，基礎(chǔ)教育的教育內(nèi)涵被不斷拓展，在明確落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的基礎(chǔ)上圍繞學(xué)生們的核心素養(yǎng)開(kāi)展教育改革.新課標(biāo)對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)定位、教學(xué)內(nèi)容布局和教學(xué)過(guò)程評(píng)價(jià)給予了全新的定位[1] ，這樣充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化教學(xué)的基本需求，教師以學(xué)生核心素養(yǎng)為基本培養(yǎng)目標(biāo)，同樣也重點(diǎn)體現(xiàn)了時(shí)代發(fā)展的具體要求，對(duì)此本文重點(diǎn)基于物理學(xué)史的相關(guān)教育內(nèi)容為基本教學(xué)設(shè)計(jì)途徑，開(kāi)展相關(guān)實(shí)踐研究，促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實(shí).

1? 落實(shí)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的物理教學(xué)

教師需要著重思考物理核心素養(yǎng)與實(shí)際課程教學(xué)體系之間的內(nèi)在關(guān)系，充分挖掘物理課程教學(xué)內(nèi)容在素質(zhì)教學(xué)活動(dòng)中的獨(dú)特育人價(jià)值，明確學(xué)生在物理學(xué)科課程學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)達(dá)到的正確價(jià)值觀念和必備品格[2].

從教學(xué)內(nèi)容的層次性結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，物理學(xué)科的核心素養(yǎng)涵蓋“物理觀念教學(xué)”“科學(xué)思維訓(xùn)練”“科學(xué)精神探究”以及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)主要方面.為了促進(jìn)教學(xué)核心目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，教師除了要注重教學(xué)內(nèi)容的深度化之外，還要注重教學(xué)內(nèi)容的廣度，強(qiáng)化知識(shí)之間的關(guān)系.

對(duì)此，教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)中需要促進(jìn)學(xué)生們深度理解教學(xué)知識(shí)要點(diǎn)的深度，核心素養(yǎng)下學(xué)生們需要重點(diǎn)思考的關(guān)鍵問(wèn)題主要有：

問(wèn)題 1? 每個(gè)基礎(chǔ)概念和基礎(chǔ)定律的應(yīng)用場(chǎng)景和來(lái)源是什么？

問(wèn)題 2? 每個(gè)基礎(chǔ)概念和知識(shí)點(diǎn)在物理學(xué)科知識(shí)體系中具有怎樣的地位和價(jià)值？

問(wèn)題 3? 概念的表述和規(guī)律的總結(jié)過(guò)程中有哪些不同觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)如何解決？

問(wèn)題 4? 物理概念建立的過(guò)程中采用了哪種典型思維方法？

問(wèn)題 5? 知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)過(guò)程中有哪些適用條件和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)？

2? 物理學(xué)史對(duì)于促進(jìn)核心素養(yǎng)教學(xué)的價(jià)值和意義

深化物理學(xué)史的學(xué)習(xí)是促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵教學(xué)方法，隨著國(guó)家《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，學(xué)科的核心素養(yǎng)要求逐漸清晰，因此教師的教學(xué)模式也要進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新和轉(zhuǎn)變[3].在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也可以積極做出相關(guān)的知識(shí)探索和嘗試，例如，將物理知識(shí)科普作為教學(xué)資源開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，綜合培養(yǎng)學(xué)生們的核心素養(yǎng).

教師在高中物理的教學(xué)過(guò)程中其教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)需要有具體有效的落實(shí)途徑.物理史得益于其豐富的教育資源，在新課程的改革教學(xué)過(guò)程中具有獨(dú)特的價(jià)值和意義.

具體來(lái)說(shuō)物理學(xué)史是人類認(rèn)識(shí)世界和探索自然世界的實(shí)踐和活動(dòng)，是物理學(xué)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)組成部分[4].現(xiàn)有的物理知識(shí)都是在人們長(zhǎng)期觀察、長(zhǎng)期總結(jié)的過(guò)程中對(duì)物理世界進(jìn)行抽象和概括總結(jié)形成的.這對(duì)于物理教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展具有核心指導(dǎo)的作用，促進(jìn)在教學(xué)活動(dòng)中融入物理學(xué)史能夠?qū)⒏拍钐岢觥⒁?guī)律發(fā)現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程融入真實(shí)的研究背景下，促進(jìn)學(xué)生們真正懂得基本概念的建立背景以及典型的思維方法.

同時(shí)新課改過(guò)程中也積極倡導(dǎo)學(xué)生們對(duì)物理學(xué)科有較為全面的理解，理解內(nèi)容涵蓋物理學(xué)科的發(fā)展前沿、物理核心思維方法、物理教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)的認(rèn)識(shí)，歷史性的回顧過(guò)程能夠促進(jìn)學(xué)生們從知識(shí)建立、規(guī)律完善等方面深刻認(rèn)知物理內(nèi)容.同時(shí)物理學(xué)史的教學(xué)過(guò)程能夠輔助學(xué)生們深刻認(rèn)知物理教學(xué)的核心內(nèi)容，歷史性地回顧了物理知識(shí)及案例、物理概念修正過(guò)程以及物理模型的發(fā)展過(guò)程.相比較于傳統(tǒng)的直接從概念和規(guī)律出發(fā)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程，其物理歷史回顧的過(guò)程能夠更加符合認(rèn)知規(guī)律.同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生們形成科學(xué)的態(tài)度，以及實(shí)事求是、不畏困難的精神品質(zhì)，理智地認(rèn)識(shí)科學(xué)內(nèi)涵.其思考認(rèn)知步驟如圖1所示.

3? 核心素養(yǎng)下單元教學(xué)的重點(diǎn)

單元式的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)是基于某一單元的內(nèi)容進(jìn)行綜合開(kāi)展的過(guò)程，參照著不同章節(jié)以及不同知識(shí)點(diǎn)的需求，綜合利用各類教學(xué)形式和教學(xué)策略開(kāi)展教學(xué)活動(dòng).單元式的教學(xué)過(guò)程能夠促進(jìn)零碎的知識(shí)要點(diǎn)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，進(jìn)而學(xué)生們?cè)诮Y(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系，很容易能夠促進(jìn)知識(shí)內(nèi)容提升，促進(jìn)學(xué)生們形成核心物理觀念.

（1）單元解讀，制定目標(biāo).參照著課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和教材內(nèi)容對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度解讀，并從學(xué)科素養(yǎng)的角度上分析育人價(jià)值，結(jié)合學(xué)情內(nèi)容從素養(yǎng)發(fā)展的角度上科學(xué)制定單元化學(xué)習(xí)目標(biāo)，緊緊抓住核心知識(shí)，重點(diǎn)突出學(xué)生們思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng).

（2）梳理知識(shí)，明確要點(diǎn).結(jié)合一線的教學(xué)情況確定好單元化教學(xué)目標(biāo)后，還要綜合理清單元要點(diǎn)之間的關(guān)系，促進(jìn)零碎知識(shí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，并根據(jù)知識(shí)傳授過(guò)程的難點(diǎn)和重點(diǎn)明確核心知識(shí).

（3）聚焦重點(diǎn)，確定任務(wù).新課改的教學(xué)策略中，強(qiáng)調(diào)要用核心知識(shí)去解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，只有將物理知識(shí)和現(xiàn)實(shí)情境進(jìn)行結(jié)合，轉(zhuǎn)化成實(shí)際問(wèn)題和任務(wù)，才能促進(jìn)核心素養(yǎng)的綜合考查.只有給知識(shí)要點(diǎn)穿上“情景化的外衣”，其知識(shí)內(nèi)容的核心價(jià)值才能被展示出來(lái)，學(xué)生們理解知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力才會(huì)被激發(fā).

4? 核心素養(yǎng)下單元教學(xué)的策略

物理學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)是學(xué)習(xí)者能夠主動(dòng)地、具有批判過(guò)程地整合新知識(shí)，并以此深化知識(shí)要點(diǎn)的起點(diǎn)，促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程能夠以綜合解決復(fù)雜問(wèn)題為高層次的學(xué)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化以及高階發(fā)展.

4.1? 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

問(wèn)題情境的營(yíng)造主要是引入問(wèn)題，明確核心問(wèn)題探究為基本導(dǎo)向，進(jìn)而找到思維化過(guò)程的起點(diǎn)，通過(guò)向?qū)W生們提供問(wèn)題背景及相關(guān)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)情境的感染和熏陶，促進(jìn)在情感上產(chǎn)生共鳴，達(dá)到情理交融的特點(diǎn).并且在其過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，深刻理解學(xué)習(xí)過(guò)程中所需要重點(diǎn)探究的方向，促進(jìn)學(xué)生們產(chǎn)生學(xué)習(xí)的欲望和興趣，有利于學(xué)生們形象思維的發(fā)展.

創(chuàng)設(shè)意境的本質(zhì)目的是希望能夠引入問(wèn)題，物理學(xué)習(xí)過(guò)程中問(wèn)題是引導(dǎo)思維方向的關(guān)鍵所在，是科學(xué)探究過(guò)程的重要一步，更是情境營(yíng)造的核心所在.

例如，在學(xué)習(xí)“焦耳定律”的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容時(shí)，可以通過(guò) PPT 的形式營(yíng)造工作場(chǎng)景，實(shí)時(shí)地展示電爐絲發(fā)熱和發(fā)光的場(chǎng)景，由此引入問(wèn)題情境，設(shè)計(jì)問(wèn)題：“導(dǎo)線和電爐絲具有相同電流，為什么導(dǎo)向并不發(fā)光發(fā)熱呢？ ”學(xué)生們反思教師問(wèn)題進(jìn)行深度遐想，進(jìn)而思考探究問(wèn)題的主題：“電流產(chǎn)生熱量的過(guò)程會(huì)和哪些因素相關(guān)？ ”實(shí)現(xiàn)了問(wèn)題的雙重反思.

4.2? 引發(fā)認(rèn)知沖突

認(rèn)知沖突本身是基于建構(gòu)主義的核心知識(shí)學(xué)習(xí)理論，其理論內(nèi)涵主張學(xué)習(xí)過(guò)程并不是教師單一地向?qū)W生傳遞知識(shí)的過(guò)程，而是需要學(xué)生們主觀自主地建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程.學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，其頭腦內(nèi)并不是一片空白，而是具有不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知層次，學(xué)生們?cè)趧傞_(kāi)始學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容時(shí)會(huì)試圖從已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知內(nèi)容對(duì)新知識(shí)進(jìn)行理解.當(dāng)遇到無(wú)法自圓的內(nèi)容時(shí)，才會(huì)打破原有低層次的“知識(shí)平衡”，進(jìn)而產(chǎn)生新知識(shí)“沖突”，并且在不斷“沖突”的過(guò)程中化解新的知識(shí)的認(rèn)知.

例如 在學(xué)習(xí)“閉合電路的歐姆定律”的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容中，基于學(xué)生們的基礎(chǔ)認(rèn)知情況，電路系統(tǒng)中電源提供的路段電壓保持不變，設(shè)計(jì)一節(jié)干電池讓一個(gè)電燈發(fā)亮的電路，然后迅速反問(wèn)學(xué)生們：“如果再增加一節(jié)電池，電路中會(huì)發(fā)生什么樣的變化？ ”學(xué)生們根據(jù)已學(xué)習(xí)的知識(shí)，肯定會(huì)認(rèn)為燈泡會(huì)繼續(xù)發(fā)亮.但是隨后在教師的演示過(guò)程中卻展示出來(lái)，電池增加后，燈泡反而會(huì)變得更暗.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生們的傳統(tǒng)認(rèn)知之間形成強(qiáng)烈的沖突，最后教師再進(jìn)行解密，原來(lái)教師提供的是舊電池，這不僅不能提供電壓，反而還要分擔(dān)原有電路中的電壓，這就是電路中燈泡變暗的主要原因，在這個(gè)基礎(chǔ)上順便引入了電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)阻的相關(guān)知識(shí)點(diǎn).

認(rèn)知沖突是促進(jìn)學(xué)生們深刻反思教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)涵的關(guān)鍵手段，能夠顯著激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力和求知欲，沖突內(nèi)容本身是基于學(xué)生們的認(rèn)知起點(diǎn)和思維障礙表現(xiàn)出來(lái)的，因此，其思考結(jié)果具有廣泛的代表性，通過(guò)思維定式，并結(jié)合著具體的物理發(fā)展情境，能夠激發(fā)學(xué)生們認(rèn)識(shí)沖突，而后再?gòu)臎_突中深刻理解新的平衡，借助著推理、分析以及歸納等過(guò)程構(gòu)建全新的知識(shí)要點(diǎn)，有利于綜合培養(yǎng)學(xué)生們的基礎(chǔ)邏輯思維能力.

4.3? 思維可視

思維可視化的過(guò)程是通過(guò)一系列的動(dòng)圖以及圖示組合的形式將原有看不見(jiàn)的思維結(jié)構(gòu)通過(guò)圖象化的表達(dá)方法進(jìn)行呈現(xiàn)，促進(jìn)其學(xué)習(xí)內(nèi)容變得清晰可見(jiàn)和簡(jiǎn)單易懂.這樣的可視化思維有利于學(xué)生們深刻理解知識(shí)內(nèi)涵，從學(xué)科特點(diǎn)上能夠看出，物理學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容較為抽象，邏輯性強(qiáng)是學(xué)科發(fā)展中的關(guān)鍵特點(diǎn)，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程中難以深刻理解知識(shí)內(nèi)容背后的基礎(chǔ)內(nèi)涵，需要將更為抽象的問(wèn)題和內(nèi)容以更為形象化和直觀化的形式展示出來(lái)，只有將邏輯思維可視化，才能夠被學(xué)生們快速接受.其中借助著一定可視化的工具和手段，不僅能夠突破教學(xué)難點(diǎn)，還促進(jìn)了結(jié)構(gòu)化知識(shí)內(nèi)容完整呈現(xiàn).

例如，在學(xué)習(xí)“安培力”時(shí)，由于安培力的方向、電流方向以及磁感線方向三者直接為互相垂直的立體幾何關(guān)系，學(xué)生們通過(guò)字面難以深度理解其關(guān)系.對(duì)此教師可以結(jié)合著手邊的教學(xué)工具進(jìn)行三維展示，分別以不同顏色的竹簽作為方向的引導(dǎo)，促進(jìn)思維內(nèi)容可視化，進(jìn)而將抽象的問(wèn)題變得更為直觀，使得教學(xué)難點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)能夠更容易被突破.

思維可視的過(guò)程除了應(yīng)用思維導(dǎo)圖和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)用具之外，還可以借助著演示實(shí)驗(yàn)、教學(xué)模型以及多媒體軟件等工具將邏輯性較強(qiáng)的抽象問(wèn)題變得更為直觀和形象.對(duì)于學(xué)生們來(lái)說(shuō)這樣的思維可視化過(guò)程能夠軟化教學(xué)難點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)，學(xué)生們實(shí)現(xiàn)了經(jīng)歷問(wèn)題、質(zhì)疑創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐的綜合過(guò)程，促進(jìn)思維能力得到有效地拓展和深化.

5? 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)的終極目的是促進(jìn)學(xué)生們理順知識(shí)和發(fā)展邏輯的過(guò)程，通過(guò)教師教學(xué)過(guò)程的不斷引導(dǎo)最終轉(zhuǎn)化為學(xué)生的基礎(chǔ)思維，這個(gè)過(guò)程中物理學(xué)史強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)核心素養(yǎng)的理解，提升了學(xué)生們的思維能力，促進(jìn)了教學(xué)效率的綜合提升.

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