高中物理課堂大單元教學的應用

摘 要：大單元教學更有利于學生系統性地記憶、理解知識，保證課堂學習效率。文章針對大單元教學的內涵進行了深入研究，提出了大單元教學應當體現核心素養，落實新課程標準要求的觀點。在此基礎上，以“萬有引力定理及其應用”為實例，詳細闡述了如何設計與實施大單元教學，提升課堂教學質量，促進學生全面發展。

關鍵詞：高中物理；大單元教學；應用

相對于傳統單元教學模式來說，大單元教學更有利于培養學生核心素養，提高學生學習效率。但不可否認的是由于各種因素的限制，大單元教學實施效果并不理想。高中物理教師若是想開展大單元教學，就應深入把握大單元教學本質，采用合適的手段、方式提升大單元教學的實施成效，切實促進學生的學習。

一、大單元教學的內涵

大單元教學是一種以核心素養為導向，按照一定邏輯關系將單元知識進行系統性、整體性梳理，設計任務，促使學生在完成任務過程中學習知識、技能，通過概念理解完成知識遷移、應用解決現實問題的課程組織方式。大單元教學是以大主題、大任務為中心，進行教學內容的二次重組、開發，使其成為具有明確目標、主題、任務、情境等集多種要素于一體的結構化課程體系[1]。從本質上來說，大單元教學的教學理念有別于傳統教學，注重知識整合。而新課程標準更注重以學科大概念為核心，課程內容結構化、情境化的教學模式。所以，在設計、實施大單元教學時教師還應充分考慮新課程標準要求，尤其是要考慮學科核心素養。從學科核心素養內涵入手，設計課程結構，構建課程內容，改革教學方式，設計高質量作業，優化評價方式。只有這樣才能在實施大單元教學時落實核心素養，促進教與學的同步提升。

二、高中物理大單元教學設計與實施

在高中物理教學中設計大單元教學計劃時要對教學目標、教學要素、教學內容進行系統化的處理，然后圍繞教學目標整合學習內容、設計教學活動、布置作業，創設出能夠調動學生學習積極性、發展學生自主學習能力的學習情境，使其在自主學習中完成概念學習，形成各種關鍵能力[2]。另外，在信息技術背景下，教師還可以充分利用信息技術，改革大單元教學設計與實施手段，進一步提升課堂的生動性、趣味性，提高課堂教學質量。

（一）大單元知識分析、梳理

以“萬有引力及其應用”大單元為例。該單元主要分為三個部分，依次是萬有引力定律及引力常量的測定、萬有引力定律的應用、人類對太空的不懈追求。整體上來說，知識從淺到深、從易到難、由表及里，非常符合學生的認知規律。

首先，從邏輯順序方面來說，章節先是從開普勒三大定律入手，引出天體運動向心力的性質、作用，在學生初步認知向心力之時引出了牛頓的研究成果——萬有引力定律。之后，從力學角度分析了萬有引力的定義、內涵及重要意義，從卡文迪許實驗原理入手引導學生認識、學習萬有引力常數存在的意義及重要性，進一步完善萬有引力定律知識體系。簡述了人類在太空探索方面獲得的成就，拓寬了學生的見識面。其次，從概念層級來說。涉及學科概念有運動、相互作用、能量。重要概念為相互作用、機械運動分類、機械能守恒、動能定理。基本概念有引力勢能、萬有引力、圓周運動、行星運動。最后，從認知規律方面來說，在該單元教學中教師可以設計統領大篇章的情境、任務，通過視頻呈現課本導入部分，引領學生初步感知萬有引力、天文學發展，之后再設計具體的挑戰情境問題，引導學生一步步認知、理解、應用萬有引力，結合人類對太空探索的研究歷程，改變學生對天文學的認識。

（二）大單元教學目標的制訂

大單元教學目標制訂除了要考慮高中物理學科核心素養外，還應考慮課程實際、學生學情。以“萬有引力及其應用”大單元為例。從物理學科核心素養角度出發，大單元教學目標應當體現出以下幾個方面的內容：1.物理觀念方面。該章節主要是通過總結、歸納天體運動規律，使學生形成天體運動觀念。通過研究天體運動性質、物體相互作用，深化學生天體運動及相互作用觀念，提升學生靈活運用物理知識解決簡單問題的能力。2.在科學思維方面。通過開普勒規律學習，學生應當認識到物理規律與生活實際之間的聯系，且能通過分析天體運動規律獲得物理模型意識；通過學習萬有引力規律，形成系統性、整體性的邏輯思維。3.在科學探究方面。學生通過參與萬有引力規律學習，體驗提出猜想、設計方案、分析論證、解釋交流等科學探究過程，形成探究能力、正確的科學態度；通過了解我國天文學發展流程，形成提問問題、解決問題的科學態度。4.在科學態度與責任方面。通過認識、理解天體運動規律、萬有引力規律，形成嚴謹、認真的科研態度；通過感受我國科研成就，形成愛國精神，認同國家提出的政策；體會科學家們實事求是、堅持真理的科學態度，形成尊重事實、科學嚴謹的研究精神。

（三）單元教學設計思路

單元教學設計要考慮學生的學習水平、教學內容，尤其是要考慮知識的邏輯規律，盡可能保證單元教學設計滿足學生學習需求。

針對該章節，可按照以下思路設計單元教學：在萬有引力定律及引力常量測定教學中，教師可以教材導入部分為教學素材，再適當地融入史料，視頻呈現早期中西方的天文學研究歷程，指出地心說、日心說爭論焦點。在此基礎上明確開普勒行星運動規律的科學性及建立過程后，引出橢圓軌道特征，讓學生完成開普勒行星運動規律的物理意義探究。在這一過程中可應用的教學策略有：提供材料，讓學生深刻感知萬有引力規律；設計實驗，深化學生對萬有引力定律的認識；設計核心問題，深化學生理解開普勒三定律。

在萬有引力定律的應用中，教師可以卡文迪許實驗為起點，引出萬有引力常量的物理意義；以教材閱讀為根本，讓學生通過閱讀感知萬有引力，設計簡單問題引導學生運用力學知識推導、計算萬有引力。重點介紹人造衛星，深化學生對萬有引力定律應用的認識，最后通過海王星、冥王星的發現使學生真正認識到萬有引力定律的重要作用。在這一過程中可應用的教學策略有：實驗教學，讓學生體驗物理學家的探究過程；閱讀、討論，加速學生思維碰撞，自主學習、整理、理解知識；探究活動，參與萬有引力定律應用過程，感受萬有引力定律對天文學發展的積極作用。

在人類對太空不懈追求的部分中，以圖片或視頻呈現人類研究成果，讓學生了解地心說、日心說內容及意義；通過牛頓大綜合、對太空的探索學習，體驗萬有引力定律發現流程。在這一過程中可采用的教學策略有交流與討論，引發學生思考。或演示實驗，促使學生自主探究、學習，最終形成自主學習能力。

（四）大單元教學實施

1.萬有引力定律及引力常量的測定

課堂導入階段：多媒體呈現星空圖片，讓學生感受星辰大海，體會宇宙浩瀚，認識到人類的渺小、宇宙的偉大。視頻呈現嫦娥飛天、屈原天問，展現出古人對星空的渴望，使學生自動聯想到當下我國對天文空間的研究，認識到人類從未停止對太空的探索。此時，學生思維最為活躍。在此基礎上教師展示第一艘宇宙飛船登上月球、楊利偉登上月球、我國探月工程發回的月球圖片、神舟系列等圖片，提問：從這節開始我們將共同探討人類是如何探索太空的。

經過一系列的課堂導入活動后，教師板書或大屏幕展示第一節新知識：行星運動規律—開普勒三大定律。這些規律是由德國天文學家開普勒研究得來的。其中第一個規律是：所有行星繞太陽運動的軌道是橢圓，太陽處于橢圓一個焦點上。此時，提出思考問題：根據我們所學的橢圓知識，你能夠理解、判斷什么是行星的近日點、遠日點嗎？之后，由學生討論、交流，運用所學知識進行推導、下結論。接下來，按照這種思路進行其他兩個定律的講解后提出綜合性的思考問題：第一，行星為什么會這么運動？既不脫離太陽，也不墜向太陽。第二，是什么力可以讓地球上的物體總是落向地面。第三，使樹上蘋果落下的力、太陽與地球之間的吸引力這兩種力是不是同一種力呢？經過學生討論，教師就可總結、引出新知識：萬有引力定律。在這一部分教學中教師可以根據教材內容，利用多媒體詳細講解萬有引力定律的定義、公式，提高學生學習效率。最后，設計適當的練習，加深學生對萬有引力定律的理解、應用，適時地進行課堂總結，幫助學生重新梳理、總結知識。

2.萬有引力定律的應用

在學習這門知識之前，學生已經學習過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等知識，具備了基本的問題解決能力。在這節課學習中教師就可以按照人造衛星運動規律，設計分析現象、發現規律、思考原理、解決問題的學習活動，突出學生主體作用，促進學生的全面發展。

首先，導入階段，視頻展示嫦娥二號衛星的發射視頻、我國第一顆人造衛星的發射，之后提問學生：你們對衛星了解多少呢？激發學生的學習興趣，引出人造衛星新知識。其次，在人造衛星規律的探究中，教師出示表格展示天宮一號、東方紅一號兩顆衛星在軌高度、運行速度、運行周期方面的區別，提問學生：不同衛星的運行軌道相同嗎？其運行有什么規律？你能運用所學知識解釋這種規律嗎？這時學生就可以觀察數據，發現其中存在的規律。同時，學生通過交流就可以從力、運動的角度完成上述問題的分析。如果學生無法分析、推導，教師也可以與學生共同討論、分析，得到正確的結論。在這一過程中學生的數據分析、邏輯推理、合作交流等能力都會得到提升。再者，在宇宙第一速度、第三宇宙速度、人造衛星發射速度與運行速度的教學中，教師可以引導學生建立運動模型，通過分析、解釋、應用模型，完成知識的學習、理解，使學生的認知得到提升。例如：在第一宇宙速度教學中，教師可以先下定義，講解第一宇宙速度概念。提出思考問題：發射什么樣的衛星比較容易。之后，學生討論，得到結論：高軌道發射衛星比低軌道發射衛星困難，是因為高軌道發射衛星時火箭要克服地球對它的引力做更多的功。如果以第一宇宙速度發射衛星則其剛好能在地球表面做勻速圓周運動，如果小于第一宇宙速度發射則衛星會落到地面而不能繞地球運動。為了引發學生思維沖突，教師繼續提問：上述結論與半徑越大的軌道所運行速度越小的結論矛盾嗎？引出發射速度、運行速度兩個基礎概念。此時，教師就可以板書設計進行新概念講解，引導學生類比，得出第二宇宙速度、第三宇宙速度的概念。最后，在發射原理的教學中，教師可先介紹牛頓的衛星設想，詢問學生如何平拋物體才能拋遠。學生根據生活經驗、所學物理知識很快就能夠得知拋出物體的速度越大，其拋出距離越遠。這時教師就可以總結、提問：由于萬有引力在，衛星若想落回地面，但又有一定的速度落不回地面是不是就形成衛星了呢？那么物體要多大的速度才能剛好貼著地面轉？之后在學生討論中教師還可以適時點撥學生運用萬有引力定律計算出能夠使物體貼近地面轉動的速度。這樣學生的思維會得到發展，問題解決能力也會得到提升。

3.人類對太空探索的不懈追求

相對來說，該節知識理論性、概括性有所降低。針對這一特點，教師可以用故事的形式講解，或者使用圖片、視頻等方式呈現知識，創建出生動、有趣的物理課堂，調動學生的學習積極性。同時，提出問題引發學生思考、強化學生思維鍛煉。比如，在講解日心說、地心說之時，先不急于否定地心說，而是讓學生了解托勒密的解釋、哥白尼理論、伽利略被迫害，認識到科學家們為日心說的發展付出了血的代價，感受到探索太空的艱辛。接下來，可繼續用圖片、視頻方式呈現人類探索太空所取得的成就，重點展示我國在太空探索方面付出的努力，讓學生感受到我國航天事業的任重道遠。最后，在學生完成閱讀后，詢問學生如何面對新的挑戰，發展我國航天事業，激發出學生的責任意識，培養出學生勇于擔當、不畏艱難的學習精神，使其成為合格的社會主義建設者和接班人。

（五）教學評價

評價也是課堂教學的重要組成部分，對教與學的改進非常重要。通過教學評價，教師可以全面評估課堂教學實施效果及學生學習中存在的問題，并以此為基礎改進課堂教學，進一步提高教學質量。學生通過教學評價可以清楚地了解到自己的弱點，進行查漏補缺，完善自我。所以，在實施大單元教學時高中物理教師應當完善教學評價，設計科學的評價體系。

需要注意的是評價是面向未來、滿足教師發展的[3]。因而評價主體應當多元化、評價指標應當科學化。以課堂上學生在小組內的表現為例，教師對學生的評價應當放在成果展示、匯報表現、實驗結論準確性三個方面，對小組整體進行評價。學生的互評、自評則應體現在分工明確、配合度、參與積極性、溝通表現、實驗數據記錄等方面。同時，在信息技術背景下，教師還可以利用現代化的教學工具，讓學生在小組合作的過程中及時、精準評價、打分，進一步提升教學評價的有效性，促進教師優化教學課堂。

結束語

總而言之，大單元教學模式下，高中物理課堂應當突出學生主體，重視學生綜合素質的培養。教師應當深入研究高中物理學科核心素養，采用合適的手段、方式，巧妙設計學習活動將其融入課堂教學中，使學生在溝通、探索中形成相應的能力與品質。只有這樣才能充分發揮出單元教學優勢，提高物理課堂教學質量。

參考文獻

[1]周洋.基于大單元教學模式的高中物理教學評價方法[J].數理天地（高中版），2023（4）：44-46.

[2]彭俊勉.聚焦大單元教學設計的高中物理課堂教學[J].試題與研究，2022（25）：165-167.

[3]趙飛.指向核心素養的物理大單元教學設計策略探究[J].知識文庫，2022（9）：148-150.