面向學科核心素養的初中物理大單元教學
——以“電流和電路”大單元教學為例

張 喜

(武威市第十中學,甘肅武威,733000)

一、引言

《義務教育物理課程標準(2022年版)》提出,義務教育階段的物理教學應聚焦中國學生發展核心素養,培養學生適應未來發展的正確價值觀、必備品格和關鍵能力,引導學生明確人生發展方向,成長為德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。”[1]初中物理學科核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。以培育四項核心素養為目標的初中物理教學,需要創新教學模式,遵循初中物理不同單元教學內容間的聯系,以大單元教學模式幫助學生在學習物理的過程中形成邏輯縝密的思維鏈,實現學生的知識點遷移,完成物理學科核心素養的培育目標。[2]本文在了解當前初中物理教學動態的基礎上,明確初中物理教學存在的問題,結合大單元教學理論,以培育學生的物理學科核心素養為目標,選擇人教版“電流和電路”教學內容,設計了初中物理大單元教學,為其他學科的大單元教學設計提供經驗借鑒。

二、價值內涵

初中物理大單元教學指向初中物理學科核心素養的培育目標,是指按照特定的教學需求與規范,依據初中物理各單元內部間的邏輯關系,將不同單元的教學要素組織起來,形成結構完整、整體實施的整體性教學模式。初中物理大單元教學有三層內涵:第一,指向初中物理學科核心素養培育所強調的大觀念、大項目、大任務與大問題設計的整體性教學手段;第二,重視培育學生的物理能力、品格與物理觀念,以初中物理學科的育人目標為出發點設計新型教學模式[3-4];第三,以“單元”為單位進行整體教學設計,突破了傳統物理教學模式中以“課時”為單位的局限性。通過對大單元教學這種形式的整體設計,可以有效避免學生在學習物理過程中出現知識碎片化與技能割裂化的現象,并強調學生在解決問題過程中形成的知識與技能的遷移與再應用,幫助初中物理教學更有效地落實初中物理學科核心素養的培育目標。[5]

三、教學現狀

當前,常規的初中物理教學包括備課、教學、作業布置與批改、課后評價四個環節。以武威市第十中學(以下簡稱我校)為例,本文分別就四個環節的教學現狀展開以下討論。

第一,備課環節。教師多采取獨立備課模式,按照教材、教學參考書或優秀教學視頻進行備課。雖然學校會組織教師集體備課,但是在探討過程中很少有教師會提出備課中的疑問,集體備課難以達到預想效果。[6]教研組教師間缺乏有效的溝通,不同教師對教材內容重難點的區分差異較小,而對核心概念與重要概念的講解方式一般會有所區分。

第二,教學環節。依據初中物理教學40分鐘的課堂時長,不同教師的授課方式具有明顯差異。部分教師仍然沿用講授型授課模式,通過課件展示核心概念與重要知識點,串聯整堂課的教學,而部分教師會利用學案引導學生進行自主學習。在具體教學內容方面,對于常規的概念與規律教學,教師主要通過聯系生活實際,以實際現象引入新課教學內容。教師在講解完常規的概念與規律以后,會組織學生進行習題練習,以鞏固學生的知識點。對于實驗教學,教師與學生的角色定位較為明確,教師作為表演者,按照課本規定進行實驗演示。而學生作為觀察者與記錄者,無法真正參與到實驗操作中。因此,大部分學生無法獨立完成教材中安排的分組實驗。對于習題教學,教師重點關注學生完成習題的準確率,習題內容主要考查學生對物理概念與規律的了解與掌握程度,并根據學生完成習題的時間與準確性調整講解時間。受制于課時安排,教學活動通常無法滿足對應的教學目標要求[7]。

第三,作業布置與批改環節。我校積極響應“雙減”政策要求,嚴格把控初中學生家庭作業時間不超過90分鐘。大部分教師布置作業以相關練習題為依據,對學生當天所學知識內容進行考查。教師在批改作業時多按照正確答案進行批改,很少有教師會對學生答案進行分類,針對性地批改與評價。在完成章節學習內容后,教師通常會以試卷的形式布置單元綜合作業,任務量較大,對學生造成了一定的負擔。

第四,課后評價環節。教師的課后評價方式主要是作業批改與成績反饋,大多教師嚴格按照參考答案進行評價,少數教師可以做到根據學生水平的差異進行個性化評價。在單元測試結束后,我校會根據班級學生在單元測試中的平均分對班級學生的單元學習情況進行整體性評價。在整套評價體系中,教師側重于學生的準確率與成績分數,忽視了學生物理思維與能力的培養,導致大部分學生在解決實際情境中的物理問題時表現不佳。

綜上,雖然目前初中物理教學的各環節環環相扣,但是大多教師在教學過程中沿用傳統教學模式。學生在此學習模式中的普遍表現為,對物理概念與規律的死記硬背,以題海訓練的方式形成應對簡單情境問題的思路,對復雜或變型的情境問題則無從下手,缺少物理思維。久而久之,部分學生對物理學習失去了興趣,產生排斥心理。

四、教學設計

初中物理大單元教學設計過程中需要注重知識銜接的規劃與不同單元間的認知邏輯,形成“知識結構化—物理觀念形成—物理思維養成—物理問題解決”的知識與技能養成過程。大單元教學設計流程如圖1所示。

本文根據上述大單元教學設計流程,進一步對其進行了簡化,分成教學目標與學情分析、大單元教學內容分析、學習過程設計和作業與檢測設計。

圖1 大單元教學設計流程

(一)學情與單元教學目標分析

初中教學階段學生對“電現象”具有基本的感官認知,但由于缺乏專業知識的引導,相關認知僅停留于自我經驗層面。通過規律學習后,學生能夠初步了解物質世界的運動觀,結合已經學習的物理經驗總結電學知識內容,領悟初中物理教學中深度學習的內涵。初中物理大單元教學有助于學生改變既有的知識經驗和認知方式,重新構建知識概念體系,重塑思維方式,掌握并養成全新的學習方法和學習習慣。在“電流和電路”大單元教學中,需要學生進行自我思辨和概念學習過程,并養成科學的學習習慣與學習素養。

本文以“電流和電路”大單元為例進行學習目標設計,其中需要綜合考慮物理學習核心素養,重點明確單元教學的培養方向與期望學生學習掌握的知識內容。本單元的教學目標具體內容如表1所示。

表1 “電流和電路”大單元教學目標

(二)單元教學內容分析

“電流和電路”大單元課程教學內容由力、熱、聲、磁、光、電等自然界要素組成。結合課程教學目標要求,初中物理大單元設計的主要內容包括兩種電荷、電流和電路、串聯和并聯、電流測量。大單元教學內容的設置以培養學生的物理觀念和科學思維為主要目標。本單元以電流和電路的物理概念為主,在明確物理基本規律基礎上進行核心知識講解。其中,“電流的測量”與“探究串并聯電流中電流的規律”中涉及學生科學素養培養的內容比較多,因此本次單元教學內容設置中需要將學科本質貫穿其中,并著重培養學生的科學態度與責任意識,如在本單元的“兩種電荷”中認識原子及其結構的科學本質等內容,包含了相應的學生實驗活動內容,涉及對學生多種意識的培養。初中物理“電流和電路”大單元教學內容的知識結構如圖2所示。

結合本文所確定的“電流和電路”大單元教學內容知識結構,確定了本次單元教學內容的整體架構,其中包含單元教學內容的大任務與子任務、課時內容與指向核心素養與教學課時分配情況,具體內容如表2所示。

圖2 初中物理“電流和電路”大單元教學內容的知識結構

按照上述教學內容,教師引導學生使用本單元的物理知識總結發現“電流和電路”單元中的物理規律,并完成教學實驗。本次大單元教學設計中將所有內容進行了整合,以學習單元大任務為驅動實現單元學習,在此基礎上確定單元名稱和相應的教學課時分配,從而實現大任務的有效分解,在完成相應的子任務后即可完成全部單元教學內容。

表2 初中物理“電流和電路”大單元教學內容設置情況

(三)單元學習過程設計

在“電流和電路”大單元教學中,教師結合教學目標與學情特點,對教學過程設計結構進行了設定。本次大單元學習過程設計以任務思考形式的學習過程為主,在明確的教學任務安排設置下,確定相應的指向學習目標,提高物理教學質量。本次大單元學習過程設計中,以“串聯和并聯”學習內容為主進行了案例設計,具體內容如下。

任務一:進行知識點回顧

引導學生思考如下兩個問題:

1.簡單電路有哪幾部分構成?

2.如果要得到持續不斷的電流,電路需處于什么狀態?

任務二:核心問題探討

引導學生思考生活中常見的電路;觀察課堂教學演示實驗并進行思考,總結分析串聯電路的特點;了解并聯電路的特點,在單獨使用電器時,應通過什么方式進行連接。

任務三:自主小結

結合教學內容明確串聯與并聯電路的連接特點、電流路徑、開關作用,并明確用電器之間是否存在著相互影響作用。

任務四:進行學后反思

通過本單元學習,請簡要闡述對串聯和并聯電路圖的認識情況;結合本單元教學內容能夠列舉出相應的生活實例。

(四)作業與檢測設計

作業與檢測設計可分為大單元作業設計與大單元任務設計。大單元作業設計的基本框架內容包括單元標題、作業編號、作業類型、題目、答案、解題思路、設計意圖等。在大單元作業內容設計中,需要考慮到不同類型題目混合的情況,既要加入一定量的原題,也要結合學生的生活實際設計一定量的改編題。下面以筆者設計的一道改編題進行分析。

據報道,湖南某加油站一位身穿化纖材質睡衣的車主在接觸車油箱蓋時,手部積累靜電瞬間放電,形成了電火花,并在油箱口附近瞬間形成火焰。如果你是這位車主,下列選項中不能采取的手段是( )。

A.在加油前先洗手

B.秋冬季盡量不穿化纖類衣服

C.立即停止加油作業,并將加油槍口遠離油源

D.原地使用手機報警

本道題的正確答案為D,屬于生活情境題,考查知識點較為復雜,既考查導體、靜電產生的相關知識,也考查關于電磁輻射的相關知識。很多學生在實際生活中均經歷過這一場景,若能正確回答該問題,說明學生已經掌握了相關知識點,并可以在生活中注意靜電在特殊場合下的危害,以及面對危險場景應該如何避免危害的問題,具有一定的物理觀念、科學思維與科學倫理。

在設計題目時,教師需要注重對學生物理思維的考查,切忌僅局限于對知識點的考查,需要將其應用至實際生活情境中,增強學生的知識遷移能力。

大單元任務設計需要側重于引導學生挖掘物理領域的人文底蘊與情懷。如 “大家都知道,德國物理學家歐姆總結出導體中電流跟電壓和電阻之間的定量關系。為了紀念他,人們用他的名字來命名的單位,那么就請大家利用網絡搜集一下歐姆的故事,并談一談自己的感受,并制作成PPT進行匯報”這一發言。

五、結語

面對當前初中物理教學模式難以適應物理學科核心素養培育目標的問題,初中物理教學必須一改傳統教學理念與手段,以整體性思維觀察構建初中物理不同單元之間的聯系,對整體教學內容進行重構,規劃設計大單元教學模式。本文以“電流和電路”大單元教學為例,按照教學目標與學情分析、單元教學內容分析、學習過程設計和作業與檢測設計的流程,設計了“電流和電路”大單元教學。這種大單元教學模式,不僅有利于幫助學生發現物理知識間的聯系,形成縝密的物理思維,而且有利于物理教學切實實現學生物理學科核心素養的培育目標。