基于新課標素養導向的物理大單元教學實踐與思考

摘 要：本文以培養學生物理核心素養為目標，以“制作一個簡易的可調速吸塵器”為核心驅動任務，展開項目化大單元教學設計與實踐。學生可以在完成核心驅動任務和子任務的過程中提升自主學習能力和解決問題的能力，并在體驗從物理走向日常生活和工程實踐的過程中，發展物理核心素養。最后，本文從任務設計、活動設計、教學過程和教學策略四個方面為大單元教學設計提供借鑒與思路。

關鍵詞：大單元教學；核心素養；項目化學習

2014年，教育部頒布了《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》，文中提出要研究制訂學生發展核心素養體系和學業質量標準。在此背景下，《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）也明確了物理核心素養包含物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任。《課程標準》指出，教學設計要從設計一個知識點或課時轉變為設計一個大單元。^［1］大單元教學將打破教材章節限制，加強各知識點間的聯系，這有助于學生建構起結構化、系統化的知識脈絡，并且將所學知識運用于解決實際問題。如何進行單元設計成為了教育者探索和實踐中需要思考的問題。鐘啟泉教授指出單元設計應以“主題—探究—表達”的“登山型課程”單元編制來設計。^［2］這樣的一個大單元需要圍繞一個主題展開，為了探究這一主題，可以運用搭建問題鏈和發布子任務的方式，引導學生合作完成研究和項目任務。從物理學科的角度，通過項目化大單元學習的方式，學生可以完整體驗物理從課堂理論走向日常生活和工程實踐的過程，從而培養自主學習和解決問題的能力。基于學生發展和《課程標準》的要求，本文通過項目化學習的方式，以“制作一個簡易的可調速吸塵器”為核心任務，結合滬教版物理九年級第一學期中“流體的壓強和流速”和“電路”這兩個章節的學習內容，展開對大單元教學實踐的探索。

1 核心素養導向的單元學習功能和價值

1.1 單元學習功能分析

大氣壓強是一個看不見、摸不著的概念，學生從六年級時就開始學習相關知識。而“壓力與壓強”作為滬教版物理九年級第一學期的一個重要章節，需要學生對初中物理力學進行深入學習。滬教版初中物理教材的課程安排表明，第六章“壓力與壓強”的教學核心部分主要包括對固、液體壓強和大氣壓強的學習，對于流體的壓強和流速的關系的探索，由于課時緊湊，師生在課堂上往往沒有太多時間進行探討。盡管流體與流速問題在生活中非常常見，與生活實踐息息相關，但仍存在學生不容易理解的部分。通過項目化學習的方式，這一小節的內容可以和下一章內容“電路”相聯系。本節課的教學內容將圍繞核心驅動任務“制作一個簡易的可調速吸塵器”展開。學生需要通過自主學習，理解流體壓強與流速的關系，以及展開對電流、電壓、電阻及其之間的關系的定量研究，最終掌握歐姆定律和滑動變阻器的原理與使用方法。

學生在構建單元知識脈絡的同時，逐步推進吸塵器的設計和制作任務。完成本單元的核心驅動任務不僅僅可以將教材第六章“流體的壓強和流速”這一小節與第七章“電路”聯系起來，當學習了下一章的串聯、并聯電路以及后續的電功和電功率之后，學生還可以繼續對吸塵器“升級改造”，實現大單元之間的連貫。單元內容結構如圖1所示。

1.2 單元學習價值分析

1.2.1 單元內容與核心素養

單元教學內容與核心素養的相關程度見表1。

1.2.2 單元學習價值

這一單元學習過程中，為了完成核心任務，學生不僅需要掌握物理知識，還需要將其與數學、勞技、美術、語文等學科的知識融會貫通，這體現了本項目學習的跨學科性。學生除了設計和制作簡易吸塵器外，還需要借助在語文課上學到的說明文表達方法和技巧來撰寫吸塵器的產品說明書，同時學生也要將成品展示給大家并解說其工作原理、發表學習感悟和參與小組互評。這樣的項目化學習形式與前文提到的單元教學“主題—探究—表達”的形式相契合。通過這種學習形式，學生既能掌握流體壓強與電路的知識，又能鍛煉解決問題的綜合能力和科學表達能力，并養成良好的科學思維習慣。

2 單元核心驅動任務分析

本單元的核心任務是“制作一個簡易的可調速吸塵器”。學生通過了解流體流速與流體壓強的關系，掌握吸塵器吸入輕小灰塵的原理；通過閱讀課本與相互交流明白電流產生的原因，初步認識電流，并學會用電流表測電流大小；在解決如何獲得持續電流這一問題的過程中，認識電壓，學會用電壓表測電壓，學會搭建電路來驅動扇葉轉動；通過探究導體中電流與電壓的關系，了解和掌握歐姆定律；建立電阻的概念，嘗試通過更換電阻改變吸塵器的吸力大小；通過探討決定電阻大小的因素，理解滑動變阻器的作用和使用方法，并嘗試將滑動變阻器等電路元件應用在吸塵器內部的電路設計之中，從而獲得可調節吸力大小的吸塵器，最終完成核心任務。

3 單元學習目標

經過本單元的學習后，學生在學科知識方面應當有以下收獲。

A1：知道流體壓強與流速的關系；

A2：能夠列舉生活中由流體流速變化帶來的壓力差導致的事件及其在生活中的應用；

A3：了解電路的基本原理，通過類比法建立電流、電壓的概念；

A4：經歷簡易吸塵器原理分析，了解電路的基本組成；

A5：能夠使用電流表、電壓表測電流和電壓；

A6：理解歐姆定律公式；

A7：明白如何使用滑動變阻器改變電路電流和電壓。

此外，在學科素養和通用素養方面，學生的應當獲得以下收獲。

B1：經歷探究流體的壓強與流速關系的實驗過程，辯證地感受流體的壓強；

B2：通過實驗探究電流與電壓的關系，確定電阻大小的因素，體會控制變量法在科學研究中的應用；

B3：經歷用函數和圖像對實驗數據進行處理和分析的過程，學會使用工具輔助研究；

B4：通過了解各種電路元器件及其在應用中的設計與制作，體會物理與生活、生產的緊密聯系；

B5：通過撰寫產品說明書，將語文學習的說明文寫作方法與技巧付諸實踐，提升語言應用能力；

B6：通過展示交流與評價，在講解制作過程和原理的過程中，提升科學表達能力，樹立自信心，激發持續的探究興趣。

4 大單元項目流程

本文所設計的大單元項目流程表如表3所示。

5 單元重點活動設計

5.1 活動素材

PPT模板、漏斗、乒乓球、塑料瓶、導線、小馬達、扇葉、電池盒、紙箱、亞克力板、紗布、水槽、白紙、電流表、電壓表、電位器等。

5.2 活動安排與評價

項目活動始終圍繞完成驅動性任務——“制作一個簡易的可調速吸塵器”及其分解后的子任務來設計，每個環節都有對應的學習目標和階段性作品成果要求，最后根據對應學習目標的完成情況形成過程性評價表（見表4）。

6 單元活動評價表

基于大單元項目學習活動，本文所設計的單元活動評價表如表5所示。

7 大單元教學實踐與思考

7.1 核心任務下應設置梯度子任務

大單元學習的核心項目和任務需要較長的課時和課后活動來完成，而學生的學習認知也會隨課程和項目的推進而不斷拓寬和深入。若是一開始就讓學生以完成最終的核心任務或解決核心問題為目的，學生可能會因為已有認知的局限而手足無措，找不到切入點。例如本文舉例的“制作一個簡易的可調速吸塵器”，若是沒有把任務拆解成“吸塵”“調風速”“連續調速”這三個子任務，學生可能在一開始接受核心任務的時候，就會因為核心任務太難，而失去探索的信心和動力。因此，在課程設計的時候，教師需要考慮到學生的學情，圍繞核心關鍵任務設置具有梯度的子任務。在教學過程中要為學生搭建層層遞進的問題，引導他們從課內外資料和小組討論中得到啟發，進而通過設計實驗或調研等方式去尋求完成子任務的方法。

7.2 活動環節設置應緊扣課程標準

教學應當以培養學生核心素養為總目標，無論采用傳統課堂教學還是項目化學習的形式，為了實現教學目的，需要時刻遵循課程標準、圍繞學科核心知識框架展開教學活動。換而言之，活動環節的設置不僅僅是為了“活動”而活動，不能讓學生在課堂中只是“湊熱鬧”而一無收獲。正如項目化學習雖然是以制作簡易的可調速吸塵器為最終的任務，但學生學習的目的并不是在吸塵器本身，而是在整個項目學習過程中逐漸掌握《課程標準》要求的知識、技能，并培養自身的物理學科核心素養。

7.3 教學過程應始終以學生為學習主體

現代教學核心理念之一是以學生發展為中心，重視學生的主體地位。學生作為學習的主體，意味著他們在教學活動中應處于主動、積極的位置，而不是被動地接受知識。因此在教學過程中，應注重培養學生的自主學習能力，比如鼓勵他們自主從網絡和書籍查閱資料、自主設計實驗完成探究、自主設計問卷和研究方案進行實地考察等學習活動。在課堂中，雖以教師為主導，但更多的問題和對應的解答應當讓學生自己去發現。例如在對吸塵器結構進行分析的時候，可以先讓學生小組討論需要用到哪些結構并且實現何種功能，如有需要補充，可以通過展示家用吸塵器的圖片讓學生自己去發現，而非教師自問自答。

7.4 教學策略應注重提高學生自我話語形成

不少學生在課堂上回答問題時，僅僅是將查閱的資料或是課本里的關鍵語段朗讀一遍。學生在這一活動環節中收獲的只有獲取和篩選信息的能力，而沒有鍛煉自己思考的能力。核心素養對于科學表達能力是十分注重的，因為科學表達需要學生將新獲得的知識納入自己的認知結構，通過表達的形式再次加工和內化。因此，教學策略應注重提高學生自我話語的形成。比如課堂上如果有學生在解釋吸塵器吸收紙屑的原理時，原封不動地把課本中關于流體壓強與流速的關系朗讀了一遍，這時教師要有意識地引導學生用自己的語言再解釋一遍，從而引導和幫助學生實現語言能力和思維能力的協同發展，提升科學解釋和表達能力，加快培養學生的物理核心素養。

參考文獻

［1］崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計［J］.上海教育科研，2019（4）：1.

［2］本刊記者，張肇豐.基于核心素養的單元教學設計——第十屆有效教學理論與實踐研討會綜述［J］.上海教育科研，2016（2）：18-21.