大觀念視域下的高中物理單元教學設計策略

遲元宏

摘 要：大觀念是單元教學的指導，單元教學是物理教學方式之一。在大觀念的指導下，教師整合教學內容，設計單元教學，實施課時教學，引導學生探究，建構認知，鍛煉能力，及時進行單元教學評價，增強物理教學效果。本文以力學單元為例，將教學內容、教學情境、教學任務劃為重點，詳細介紹基于大觀念的高中物理單元教學設計策略。

關鍵詞：高中物理；大觀念；單元教學；力學單元；教學設計策略

《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課標”）明確高中物理教學目標：著力培養學生物理核心素養。實際上，課標為一線教師指明了“教什么”“怎樣教”的方向：深度學習。深度學習是實現物理教學目標的“法寶”。所謂的深度學習是以學科基本結構為基礎，把握知識結構間有意義聯系，進而進行系統學習的教學活動。縱觀傳統物理教學，教師受傳統觀念影響，機械地教教材，割裂知識聯系，導致學生被動接受碎片化知識，難以建構系統的知識結構，影響了深度學習。大觀念是教師建構知識聯系的指導，單元教學是教師引導學生深度學習的“法寶”。大觀念是學科觀念群中起著引領作用的觀念，是教師引領學生整體探究物理的指導。單元教學是指以大觀念為指導，以單元整體規劃為基礎，以課時教學設計為抓手，以情境、任務為要點，引導學生探究、把握知識聯系，建構知識結構，增強學習深度的教學活動[1]。以大觀念為指導地實施單元教學，可以使教師突破傳統教學觀念和教學方式限制，站在整體化角度，引導學生深度探究物理，促使學生建構知識結構，鍛煉相關能力，逐步養成核心素養，實現預期目標，增強物理教學效果。鑒于此，在實施高中物理教學時，教師樹立大觀念，并以此為指導，整合教學內容，設計單元教學，實施課時教學，評價單元教學，由此引導學生深度學習物理，發展物理核心素養。以力學單元為例，教師應用如下策略實施大單元教學設計：

一、研讀教材，整合教學內容

整合教材內容是大單元教學設計的基礎，也是實施大單元教學的基礎。大觀念引領教師打破現有教材界限，探尋知識聯系，建構知識聯系[2]。因此，在大觀念指導下，教師研讀教材，梳理知識，把握知識聯系，整合相關內容，由此建構出知識結構。

比如：力學內容分布于魯科版高中物理教材不同章節，包括質點、參考系、坐標系等。在研讀教材之際，教師列出物理教材中的全部力學知識點，并在邏輯思維以及教學經驗的作用下，探尋知識點的聯系，先將其劃分為三大力學內容：運動學、靜力學和動力學。接著，教師圍繞三大內容，繼續研讀力學知識點，整合有關知識點。如圍繞靜力學內容，教師整合了力的概念、三種常見力和物體的平衡這三個知識點。之后，教師細分知識點，建構知識結構。如力學概念——定義、三要素、矢量性、效果；三種常見的力——重力、彈力、摩擦力；物體的平衡——力的合成與分解、物體的平衡、共點力、物體平衡條件。實踐證明，通過這樣從上到下地研讀物理教材，不僅獲取了物理知識，發現了知識點的聯系，建構出了知識結構，還切實地增強了物理教學的邏輯性，便于推動單元教學發展。尤其，學生在系統的知識結構的作用下，可以深度學習物理，增強物理學習效果。

二、合理規劃，設計單元教學

設計單元教學是大觀念的實踐體現，也是引導學生深度學習的基礎。因此，在實施單元教學時，教師要依據單元內容，進行合理規劃，明確單元名稱、單元目標、課時數以及教學策略，借此指明單元教學方向。

以力學三種常見力為例，教師在研讀知識點之際，探尋其共同之處，由此設計單元名稱：相互作用力。首先，教師研讀課標，探尋教學要求，同時分析教材內容，設計單元教學目標：1.了解重力內涵及其特征；2.理解彈力的相關內容，概念、大小、方向以及胡克定律；3.了解摩擦力概念，掌握滑動摩擦力公式；4.理解、掌握力的合成與分解及平行四邊形定則。其次，教師研讀學生成長記錄袋，了解學生學情，如在初中階段，學生學習了與之相關的內容，探究重力做好準備。但部分高中生抽象思維不發達，在探究重力之際，會遭遇諸多問題。教師立足學生學情，準備用十個課時引導學生探究三種常見的力。最后，結合教學內容、學生學情，教師設計不同的教學策略。如，緊扣高中物理和初中物理關系，應用溫故知新法，引導學生回憶所學，探究新知；立足物理與生活的關系，創設生活情境，引導學生體驗情境，遷移已有認知，深度探究物理知識；呈現生活中的物理實例，引導學生探究，體會等效思想等。如此規劃、設計，不但使教師做到了心中有數，利于有依據地開展單元教學，還增強了單元教學的整體性，有利于增強單元教學效果。

三、緊扣課時，實施單元教學

課時教學是單元教學的“落腳點”。在設計大單元教學后，教師依據課時內容，發揮教學智慧，應用多樣方法引導學生探究，引導學生深度學習，促使學生扎實掌握物理知識，發展核心素養。以“牛頓第一定律”（動力學：牛頓運動定律的第一課時）為例，在實施課時教學時，教師應用如下方法：

（一）創設情境，引發思考

情境是單元教學的重要構成，是學生深度學習單元內容的載體。情境教學實踐證明，有效的教學情境可以引發學生思考，促使學生逐步探究，透過具體場景抽象物理結論[3]。所以，在實施課時教學時，教師先圍繞教學內容，創設教學情境，引發學生思考，為深度探究物理奠定基礎。

在“牛頓第一定律”課堂導入環節，教師用生動的語言進行描述：“相信大家都有坐公交車的經歷。現在，請大家發揮想象力，假設自己正在一輛疾馳的公交車上。老師是公交車司機。當老師做出指示時，請大家做出反應。”學生受此吸引，高度集中注意力。教師趁勢扮演司機角色，并給出指示：“公交車正在疾馳，突然路口竄出一只小狗。司機緊急剎車。”此時，學生遷移生活經驗，做出反應：身體前傾。立足學生反應，教師繼續指示：“小狗跑進了一家商店。司機啟動公交車。”大部分學生做出反應：身體后仰。教師及時肯定學生的前后反應，并提出問題：“為什么大家會做出這樣的反應呢？”在已有物理認知和生活認知的作用下，學生紛紛提到“慣性”。教師賞識學生，并繼續引導：“如果公交車上的某個乘客手中拉著一個氫氣球。在汽車前進的過程中，這個氫氣球會如何運動呢？”學生就此給出不同回答，“向前運動”“向后運動”。教師對學生給出的回答不做評價，而是鼓勵他們課后自主體驗，探尋問題答案。接著，教師發問：“在公交車行駛的過程中，為什么乘客和氫氣球會這樣動，或那樣動呢？其實，運動過程中有加速、減速，為什么事物會這樣運動呢？事物運動的原因是什么呢？”在初中物理的支撐下，學生輕松答出“力”。于是，教師引出本節課題，引導學生深度探究力。如此創設情境，調動了學生的興趣，引發了學生思考，促使學生走進物理課堂。尤其，通過體驗情境，學生遷移已有認知，有利于建構新舊知識聯系，為建構完整的知識結構打好基礎。

（二）回顧歷史，自主思考

課標闡述了物理史之于物理教學的重要性，要求教師聯系物理知識點，挖掘物理史資源，并用其創設相關活動，引導學生思考。在物理課堂上，教師結合教學需要，應用適宜方式展示物理史內容，促使學生逐步深入思考，建構物理認知，同時發展物理核心素養。

比如：在“牛頓第一定律”課堂上，教師先播放微課，引導學生觀看、經歷中外物理學家探究力的過程。在此過程中，不少學生感受到科學研究是一項具有曲折性的活動。微課中提到了伽利略的“雙斜面”實驗。教師以此實驗為重點，繼續呈現物理史內容。在此次呈現的過程中，教師動手操作，在講桌上推動黑板擦，并向學生提出問題：“當撤去力后，黑板擦最終會不會停下呢？為什么呢？”學生聯系微課內容和生活經驗，提到“摩擦力”。教師肯定學生回答，并引出伽利略提出的觀點，同時鼓勵學生閱讀課件內容（理想實驗的文字內容）。通過閱讀，學生初步了解理想實驗內容。教師把握時機，用課件展示伽利略的“雙斜面”實驗圖，并鼓勵學生閱讀教材，描述實驗內容。在學生描述時，教師認真傾聽，提出問題，如“根據理想實驗內容，小球在運動的過程中會到‘無限遠，對應減速的時間也就是‘無限長。在此過程中，速度的變化是‘無限慢。那么，‘無限慢是什么意思呢？”“在理想實驗中，小球要永遠運動。在這樣的情況下，水平斜面要無限長。世界上有沒有無限長的水平斜面呢？”等。在這些問題的驅動下想，學生積極思考，深度探究，一步步地了解伽利略的“雙斜面”實驗內容，尤其探究到其背后蘊含的物理內容，順其自然地增強物理認知。同時，不少學生在思考、解決問題的過程中，不斷增強思維深度，切實發展科學思維能力，形成科學態度與責任感，有利于增強物理核心素養發展效果。

（三）操作實驗，深度探究

實驗是學生學習物理的方法之一，也是必須掌握的物理內容[4]。課標要求教師立足實驗重要性，應用多樣方式演示、操作實驗，驅動學生深度探究。由此可見，實驗是學生深度學習物理的支撐。所以，在物理課堂上，教師依據教學內容，編創實驗，引導學生操作，借此深度探究物理知識。

在“牛頓第一定律”課堂上，教師在講到“慣性與質量”這一知識點時，為了使學生探尋影響慣性的因素，教師邀請一男一女兩名學生到講臺上操作實驗。其中，女同學吹沒有裝水的乒乓球，男同學吹裝滿水的乒乓球（注：學生不知道乒乓球中裝滿水）。其他學生認真觀看，發現一個乒乓球被吹動了，一個沒有被吹動。此時，學生產生懷疑，迫切地想知道出現此現象的原因。于是，教師解開實驗秘密，并就此做出解釋：“裝滿水的乒乓球，其質量較大，不容易被吹動。而未裝水的乒乓球，質量較小，很容易被吹動。這說明了物體的質量越大，其慣性越大。質量是決定慣性大小的唯一因素。”在學生建構認知后，教師繼續操作實驗。在此次實驗中，教師向學生呈現一個裝有水的瓶子，提出問題；“快速向前推動瓶子，在瓶子向前運動時，其中的氣泡會向哪個方向運動？”學生就此給出不同回答，有向前，還有向后。教師不做評價，而是直接進行演示。學生將注意力集中在瓶子上，發現氣泡向前運動。一些學生因此提出問題：“為什么會出現這樣的現象？”教師表揚學生積極發問行為，并鼓勵他們與小組成員合作。在合作之際，學生回顧實驗現象，遷移已有認知，提出各種個性觀點，碰撞思維，得到問題答案：“相同體積水的質量比空氣密度大。在這樣的情況下，慣性就越大，保持靜止狀態的能力越強。”教師肯定學生的探究所得，并引導其回憶情境問題，試著用物理所學回答問題。實踐證明，學生通過與物理實驗“互動”，不但扎實地掌握了物理知識，還解決了相關問題，實現了學以致用，切實增強學習深度。同時，一些學生因此鍛煉科學思維能力，有利于發展物理核心素養。

四、貫穿教學，實施單元評價

教學評價是單元教學不可或缺的一部分，是促使學生深度學習的“法寶”[5]。教育評價改革提倡教學評價多樣化。多樣化的教學評價包括評價內容多樣化、評價主體多樣化。

（一）評價內容多樣化

縱觀傳統教學，大部分教師將學生的知識學習情況作為主要的評價內容，忽視學生的核心素養發展情況，由此導致教學評價效果不盡如人意。針對此情況，教師以教學內容為基礎，以核心素養為重點，以深度學習為依據，設計評價量表，呈現多樣的評價內容，為進行教學評價提供依據。

比如：在實施力學單元教學時，教師圍繞科學探究這一素養維度，以復雜的外顯反應、適應和創新這三項深度學習目標層次為依據，設計了三個水平的教學評價內容：

水平一：探究生活中的物理現象，提出物理問題；與他人通力合作，制訂科學探究方案；操作物理實驗，從實驗現象中抽象為例知識，嘗試用物理知識解釋實驗現象。

水平二：體驗物理學習活動，分析事實或結論，發現并提出物理問題，就此做出假設；制訂物理探究方案，選用適宜物理工具，獲取數據，分析數據，得出物理結論；撰寫物理實驗報告，交流、反思物理探究過程和結果。

水平三：體驗真實的物理情境，多角度探究物理問題，做出科學假設；制訂有新意的探究方案，操作適宜工具，獲得數據，分析數據，得出結論；能用物理所學解釋物理現象；撰寫完善的物理實驗報告，反思物理學習過程和結果。

（二）評價主體多樣化

教師和學生是物理教學評價的雙主體。在實施單元教學評價時，教師既要發揮自身作用，立足整個教學過程，應用多樣方式，如即時評價，及時地給予學生評價，推動學生深度學習。還要將評價權力還給學生，引導學生反思，由此實現評價主體多樣化。

比如：在實施力學單元教學后，教師引導學生制作思維導圖，總結單元所學。在此過程中，教師鼓勵學生自主評價，邊制作導圖邊思考學習知識的方法以及學習問題。同時，學生要將思維導圖和反思內容展示于成長記錄袋，借此增強自主評價效果，為教師進行過程性評價提供依據。

結束語

綜上所述，在大觀念指導下有效實施物理單元教學，可以使學生深度學習物理，發展物理核心素養，增強物理教學效果。鑒于此，在實施高中物理教學時，教師可以以課標為指導，樹立大觀念，站在整體教學，整合教學內容，設計單元教學，組織課時教學，實施教學評價，從而使學生深度學習物理，建構知識結構，發展核心素養，提升物理教學質量。

參考文獻

[1]戴小民.大概念統攝下的高中物理單元教學設計與實踐——以“牛頓運動定律”教學為例[J].物理教學，2021，43（12）：10-13+66.

[2]李丹艷，李衛東.基于逆向思維的高中物理單元教學設計[J].物理通報，2021（11）：51-54+58.

[3]鄭小青.單元視角下高中物理教學中問題情境創設的實踐——以“力和力的平衡”單元教學為例[J].湖南中學物理，2021，36（8）：50-53.

[4]周素羽.基于學習進階的高中物理單元教學設計與實踐[D].重慶：重慶師范大學，2021.

[5]潘蘇東，童大振，汪大勇.中學物理單元教學設計流程的探討[J].物理教師，2021，42（04）：11-13+17.

本文系福建省三明市基礎教育科學研究2021年度立項課題“核心素養視域下高中物理‘力學單元設計實踐研究”研究成果，立項批準號：JYKT-21054。