單元設計視域下的初中物理實驗教學

作者簡介：龔琪（1970～），男，漢族，上海人，上海市傅雷中學，研究方向：初中物理。

摘 要：單元設計視域下構(gòu)建初中物理實驗教學，有利于為學生搭建探究、自主的學習空間，幫助學生構(gòu)建知識體系，理解物理概念，對培養(yǎng)學生物理素養(yǎng)具有積極的意義。物理實驗教學應以多元智能理論、認知理論為依據(jù)，堅持系統(tǒng)性、趣味性、探究性、學生本位主義原則進行物理實驗教學。但是從現(xiàn)階段單元設計視域下初中物理實驗教學存在實驗內(nèi)容缺乏整合規(guī)劃、實驗內(nèi)容不豐富等問題，這些都不利于保證物理實驗教學質(zhì)量，教師應從單元設計視域下，加強物理實驗整體規(guī)劃，豐富實驗內(nèi)容、創(chuàng)設物理實驗情境等，基于單元設計形成科學的物理實驗教學，為促進學生物理核心素養(yǎng)能力的提升創(chuàng)造有利條件。

關鍵詞：單元設計；物理實驗教學；初中物理

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8918（2023）32-0121-04

初中物理知識相對抽象，學生難以理解，單元設計視域下，知識點多，錯綜復雜，將物理實驗融入單元教學中，可以為學生創(chuàng)建一個直觀的學習情境，降低物理學習難度，激發(fā)學生學習興趣，使學生以積極的心態(tài)投入物理學習情境中。

一、單元設計視域下的初中物理實驗教學的意義

單元設計視域下，教師以某個主題、某個學習內(nèi)容構(gòu)建知識體系，知識具有系統(tǒng)性，需要學生理解知識之間的來龍去脈，掌握知識點之間的聯(lián)系，從而運用所學物理知識解決現(xiàn)實問題。實驗是初中物理教學中的重要內(nèi)容，有助于幫助學生理解物理概念，掌握物理規(guī)律。單元設計視域下，物理實驗按照單元學習目標構(gòu)建物理實驗內(nèi)容，設計物理實驗方法，使其和單元教學內(nèi)容相輔相成。學生在單元學習目標的引導下通過物理實驗方法，掌握知識，提升能力，形成系統(tǒng)的知識體系，這對培養(yǎng)學生物理思維，提升解決問題的能力具有重要的價值。

《義務教育物理課程標準》中提出了核心素養(yǎng)目標，其中包括科學探究、物理思維、物理觀念以及應用等，這些目標的實現(xiàn)，通過傳統(tǒng)的講解、做題很難實現(xiàn)，需要為學生構(gòu)建深入學習、主動參與、積極探究的學習過程。單元設計視域下，將物理實驗貫穿單元學習中，有助于加深學生對物理概念的理解，形成思考、探究的學習過程，使學生能夠更好地理解物理概念，實現(xiàn)提升學生解決問題能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的目的。

二、單元設計視域下的初中物理實驗教學的理論依據(jù)和原則

（一）單元設計視域下的初中物理實驗教學的理論依據(jù)

高質(zhì)量的教學需要遵循學生認知、教師教學、物理學科學習等規(guī)律，以科學的理論為指導進行實驗教學。其一，認知發(fā)展理論。人在每個年齡階段的認知特點不同，需要根據(jù)認知特點進行教學。初中階段的學生處于認知第四個階段，即形式運算階段，這個階段的學生具備一定的邏輯推理能力，能夠進行探究教學，因此，單元視域下的實驗教學應構(gòu)建具有探究意義的實驗。其二，馬斯洛需求理論。馬斯洛的五種需求中，提出了自我實現(xiàn)是最高的需求，教師在實驗教學中應尊重學生，并作好實驗教學引導，使學生在實驗學習中獲得成就感，提升自信心，最終被尊重、被認可。其三，建構(gòu)主義學習理論。單元教學視域下的實驗教學也應強調(diào)學生學習自主性，重視學生主動參與，提升學生學習積極性，以此達到理想的學習效果。其四，多元智能理論。多元智能理論強調(diào)學生有多種智力，包括創(chuàng)新、實踐、閱讀等能力，物理實驗教學中教師應加強學生多種能力培養(yǎng)，為學生發(fā)展助力。

（二）單元設計視域下的初中物理實驗教學的原則

單元設計視域下的初中物理實驗教學應具有系統(tǒng)性、邏輯性、趣味性、探究性等特點，學生才能通過實驗教學構(gòu)建單元知識體系，提升學習質(zhì)量。因此，實驗教學應遵循以下原則：第一，系統(tǒng)性、邏輯性原則。單元設計視域下，教師所構(gòu)建的知識點具有系統(tǒng)性，各個知識點之間具有邏輯性，因此實驗教學也應根據(jù)單元學習內(nèi)容進行組織、規(guī)劃，應和單元學習內(nèi)容保持一致，起到輔助知識學習、深化知識學習的目的，使學生能夠通過教師所設計的實驗教學內(nèi)容，能夠構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，運用所形成的物理知識結(jié)構(gòu)解決現(xiàn)實問題。第二，趣味性原則。單元設計視域下，所學的知識多，學生需要自主學習，具有較強的學習動力，學生才能掌握好物理知識。物理實驗教學中，教師需要設計趣味性實驗，激發(fā)學生學習欲望，為單元教學助力。第三，探究性原則。物理實驗教學應摒棄傳統(tǒng)的“教師做、學生看”的實驗教學方式，應讓學生自己參與實驗，并設置一些疑問、懸念、小錯誤等，讓學生通過探究發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，使學生感受實驗學習的快樂。第四，遵循學生本位主義原則。單元設計視域下的實驗教學內(nèi)容、方法等均需要以學生為中心，了解學生知識掌握情況、學習能力情況等，學生才有能力完成實驗，通過物理實驗學習知識，掌握技能。

三、單元設計視域下的初中物理實驗教學面臨的問題

（一）實驗缺乏有機整合，整體規(guī)劃不科學

單元設計視域下教師所進行的物理實驗內(nèi)容規(guī)劃不科學，難以通過實驗教學內(nèi)容形成系統(tǒng)的知識體系。首先，物理實驗少。教師只針對關鍵的知識、難以理解的知識設計了實驗，實驗并沒有貫穿整個單元學習，實驗少，實驗之間銜接性差，學生難以通過實驗構(gòu)建單元知識體系。其次，實驗和單元知識內(nèi)容不同步，比如，實驗在知識學習之前，學生未掌握知識，很難理解實驗內(nèi)容，并完成實驗。第三，各個實驗之間銜接不科學，缺乏整體規(guī)劃。各個實驗之間并未形成遞進、相輔相成的關系，難以通過實驗構(gòu)建健全的知識體系。

（二）單元實驗內(nèi)容不夠豐富，學生學習體驗較差

教師所組織的單元實驗內(nèi)容多為教材實驗，教材實驗內(nèi)容學生非常熟悉，在單元學習中實驗興趣低，部分學生往往忽略教師所設計的實驗。另外，部分教師也會收集一些其他的實驗內(nèi)容，這些實驗內(nèi)容大多來自互聯(lián)網(wǎng)，缺乏創(chuàng)新，學生通過自己搜索，即可獲得實驗步驟，難以培養(yǎng)學生探究能力。此外，部分教師雖然創(chuàng)新了實驗內(nèi)容，但是實驗內(nèi)容趣味性弱，所需要的實驗工具難以找到，而且實驗中所涉及的知識，學生并未掌握，導致實驗內(nèi)容難度大，學生難以在實驗學習中獲得良好的學習體驗。

（三）實驗教學方法不科學，有待優(yōu)化提升

單元視域下的實驗教學中，教師主要采用自己做實驗、學生觀察實驗現(xiàn)象的方法進行教學，學生參與性低，難以激發(fā)學生思考、探究意識；另外，實驗教學中部分教師雖然讓學生自主參與實驗，但是擔心學生不會實驗，寫了詳細的實驗步驟，部分學生在實驗教學中缺乏思考，只是機械地按照教師提供的步驟進行教學，這樣的實驗教學很難滿足學生能力培養(yǎng)需求；此外，教師對學生的實驗指導缺乏科學性，學生在自主實驗中會遇到一些困難，教師對學生思維、能力方面了解少，只是按照自己的思路進行引導，限制了學生思維發(fā)展，導致學生難以通過實驗獲得知識，提升能力。

（四）實驗缺乏情境創(chuàng)設，難以發(fā)揮實驗教學價值

單元設計視域下的教學設計應為進入情境、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的學習情境，讓學生在具體的學習情境中學習。但是教師所設置的實驗教學缺乏情境創(chuàng)設，學生通過實驗雖然能明確實驗原理，但是不明白實驗的目的，需要解決的問題。另外，單元設計視域下，涉及的知識點多，學生在學習中出現(xiàn)了盲目學習的狀態(tài)，教師很少設置物理實驗情境，讓學生通過物理實驗的帶動，重塑學習熱情，從心理上降低學生學習壓力，讓學生在直觀的物理實驗情境中掌握物理知識。

（五）教學評價不合理，需要進一步完善和創(chuàng)新

單元設計視域下的物理實驗教學評價主要以知識評價為主，評價內(nèi)容中很少涉及學生學習態(tài)度、實驗方法、學習能力、合作能力、物理思維等方面評價，關注學習結(jié)果，忽視學習過程，教學評價不合理，難以引導學生構(gòu)建科學的學習過程。另外，評價方式單一，以書面評價為主，書面評價很難考查物理實驗教學中動手能力、操作能力、創(chuàng)新能力等，導致評價不科學。此外，評價主體單一，以教師評價為主，缺乏學生自我評價、其他學生評價等，使學生難以全面了解自己，引導學生構(gòu)建科學的學習方式。

四、單元設計視域下的初中物理實驗教學的有效策略

（一）立足大單元教學情境，整體規(guī)劃實驗內(nèi)容

單元設計視域下應科學規(guī)劃物理實驗內(nèi)容，使物理實驗具有系統(tǒng)性、整合性，能夠起到輔助單元物理學習的目的。第一，應根據(jù)單元學習內(nèi)容構(gòu)建物理實驗內(nèi)容。單元學習中學生需要掌握哪些知識，哪些概念，是按照怎樣的思考進行設計的，物理實驗也應和單元學習內(nèi)容相輔相成。第二，突出整體性，具有循序漸進的引導效果。實驗內(nèi)容應按照概念認識、概念理解、概念應用的方式構(gòu)建實驗內(nèi)容，使學生通過實驗內(nèi)容學習，達到螺旋式上升的學習效果。

例如，滬教版初中物理八年級上冊中以《光》進行單元教學設計，所包含的學習內(nèi)容主要有光的反射和折射、透鏡成像和光的色散四項學習內(nèi)容。在進行單元實驗內(nèi)容規(guī)劃時，應根據(jù)單元學習內(nèi)容、學生認知規(guī)律作好實驗規(guī)劃。主要包括以下實驗：①光的折射現(xiàn)象實驗（其目的是讓學生理解光的折射）。②光的折射點實驗。③認識凹凸透鏡，辨別凹凸透鏡，設置凸透鏡成像實驗。④運用凸透鏡觀察物體。⑤制作顯微鏡實驗。通過以上實驗內(nèi)容，可以看出所設置的實驗是基于“光”單元學習內(nèi)容的邏輯所設置的實驗，是按照光的傳播到成像規(guī)律組織的實驗內(nèi)容，按照由簡單到復雜的認知特點，符合學生認知規(guī)律，有利于幫助學生構(gòu)建一個系統(tǒng)的實驗學習過程，使學生通過實驗，形成深入的學習。

（二）豐富單元實驗內(nèi)容，豐富學生學習體驗

單元設計視域下涵蓋的知識點多，為了幫助學生更好地掌握知識點，教師應為學生提供豐富的實驗內(nèi)容，讓學生能夠通過實驗完成單元學習任務。第一，教師應為學生提供多樣化的實驗內(nèi)容，讓學生可以選擇自己感興趣的實驗。相同的知識點，涉及的實驗有很多種，教師可以提供多個實驗，提升學生實驗可選擇性。第二，設置創(chuàng)新型小實驗。創(chuàng)新型小實驗可以調(diào)動學生參與的積極性，讓學生在實驗學習中保持高度的熱情，教師應融入一些創(chuàng)新型小實驗，提升學生學習體驗。第三，學生自己設計實驗。學生可以根據(jù)知識點，自己借助網(wǎng)絡或者教師和家長的幫助自己設計實驗，這樣不僅可以調(diào)動學生積極性，而且還能拓寬學生視野，提升學生學習能力的目的。

例如，滬教版初中物理八年級下冊第四單元《運動和力》的學習內(nèi)容中，以靜摩擦力為例，教師可以設置豐富的實驗內(nèi)容，讓學生選擇適合自己的實驗內(nèi)容。如：關于靜摩擦力的實驗：①“誰滾下去得快”實驗。準備兩個裝滿礦泉水和沙子的礦泉水瓶，將兩個瓶子并列放在斜面的頂端，觀察瓶子滾下去的速度。②“捅不破的紙”實驗。用紙包住未裝有沙子的塑料管，用木棍捅，紙張破裂；在塑料管中裝上沙子，搖勻后，紙不會破。③“筷子提米”實驗。在裝滿大米的瓶子中插入木棍，能夠順利提起瓶子。

（三）創(chuàng)新實驗教學方法，激發(fā)學生實驗興趣

單元設計視域下教師應關注學生自我學習能力，讓學生通過實驗完成知識的構(gòu)建，加深對知識的理解，形成物理思維。教師實驗教學中應為學生創(chuàng)造探究空間，讓學生通過自主思考的方式，深化概念學習，把握物理學習規(guī)律。如小組合作實驗教學方法，通過合作的方式完成實驗學習任務。另外，教師還可以設置實驗索引，實驗索引不是全部的實驗步驟，教師只簡單地進行提示，引導學生如何開展實驗，既避免了學生無法開展實驗，也給學生預留了思考空間。對能力強的學生教師還可以設置“自創(chuàng)實驗”的方式，讓學生運用所學知識自己設計實驗。此外，教師應采用科學的實驗指導方法，在做實驗中學生遇到問題之后，教師應了解學生所存在的困難，這些困難是哪些原因造成的，如果是知識掌握不牢固，教師應引導學生重新學習知識點；如果是操作困難，可以引導學生通過向其他學生尋求幫助的方式完成；如果是學習態(tài)度問題，應對學生進行心理引導等。

例如，滬教版初中物理九年級上冊《壓力與壓強》單元學習中，壓力實驗中，以小組合作的方式進行教學，要求以小組為單位，設計壓力實驗，發(fā)揮小組成員的智慧，設計實驗內(nèi)容，填寫實驗研究報告；另外，教師也可以提供實驗內(nèi)容，比如“壓力小桌”實驗，在鋪設有保鮮膜的框架中，桌子以不同的狀態(tài)放置，看看哪種狀態(tài)能夠戳破保鮮膜。①小桌腿朝下放在保鮮膜上。②小桌腿朝下，并放上四個鐵塊放在保鮮膜上。③小桌面朝下，桌腿朝上，放置四個鐵塊。通過設置實驗索引，讓學生觀察不同狀態(tài)下的情況，讓學生明確壓力作用效果和受力面積、壓力大小有關。

（四）基于解決問題創(chuàng)設實驗情境，提升實驗教學質(zhì)量

單元設計視域下，所設計的知識結(jié)構(gòu)是按照概念學習、應用、解決問題的情境進行設計的，實驗也應按照該思路，為學生創(chuàng)設問題情境，使實驗學習沿著問題情境進行，讓學生明確實驗的目的，深化實驗學習，而不是盲目地進行實驗。

例如，滬教版初中物理八年級下冊第四單元《運動和力》的教學中，從生活的角度設置實驗情境，為學生創(chuàng)建一個“問題情境”，設置以下問題：①通過實驗的方式，如何減少摩擦力，輕松切菜？②為什么廚房的水壺、刀柄、鍋鏟處有花紋，設置一個沒有花紋的鍋鏟，進行做飯實驗，說說沒有花紋的鍋鏟使用中的感受。通過設計問題情境，既深化了學生對摩擦力的理解，也明確了實驗的目的以及對生活的用途，提升了學生運用知識解決問題的能力。

（五）完善和創(chuàng)新教學評價，培養(yǎng)學生持續(xù)學習動力

單元設計視域下的教學實驗評價應基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標進行設計，保證所設計的教學評價科學合理，能夠?qū)W生學習起到理想的引導效果。首先，完善評價內(nèi)容，教師應融入動手能力、創(chuàng)新能力、思維能力、合作精神、實驗學習態(tài)度等方面評價，通過設置科學的評價內(nèi)容，對學生實驗學習進行引導。其次，創(chuàng)新評價方式。應采用實驗評價法、日常綜合表現(xiàn)評價法對實驗教學學習成果進行評價。最后，完善評價主體。單元設計視域下，重視學生自我學習，實驗教學中融入學生自我評價。另外，一些實驗是以小組合作或者在其他學生幫助下完成的，因此應融入其他學生評價。此外，一些實驗是課后完成的，需要家長配合完成，因此還需要融入家長評價，通過多方面的評價獲得全面的信息，使學生更好地了解自我，糾正自身在學習中存在的問題。

五、結(jié)論

新課標的提出，為初中物理教學指明了方向，教師應從學生發(fā)展的角度構(gòu)建課程。單元教學重視知識結(jié)構(gòu)的建設，在單元教學中融入物理實驗，有助于學生理解物理知識，提升學生對物理概念的認知，教師應加強物理實驗內(nèi)容整體規(guī)劃，并采用科學的方法進行實驗教學，并創(chuàng)設實驗學習情境，完善和創(chuàng)新評價等，以此保證實驗教學的科學性，促使學生通過物理實驗獲得知識，提升綜合能力。

參考文獻：

［1］章小強.基于科學思維的高中物理實驗復習大單元教學方案探究［J］.數(shù)理天地（高中版），2023（8）：66-68.

［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］井瀾濤.基于初中物理學科核心素養(yǎng)的大單元教學設計實踐研究［D］.上海：華東師范大學，2021.

［4］韓磊.基于大單元教學背景下初中物理實驗教學的探索——電流熱效應的影響因素［J］.中小學實驗與裝備，2021，31（3）：29-31.

［5］柳延東.勤于實踐 勇于創(chuàng)新 提高實驗教學效果——以熱能轉(zhuǎn)化為機械能教學實驗裝置的研究與設計為例［J］.廣西民族師范學院學報，2012，29（3）：75-78.