基于大單元的初中物理實驗教學策略研究

【摘要】以大單元為優化初中物理實驗教學模式的關鍵抓手，以蘇科版初中物理教材為主要依托，從大單元內容的整合、大單元目標的設定、大單元情境的創設及大單元任務的布置四個方面，對基于大單元的初中物理實驗教學策略做出分析，旨在引領初中物理實驗教學從“知識本位”向“素養本位”轉化，推動學生物理核心素養發展。

【關鍵詞】初中物理；實驗教學；大單元；核心素養

作者簡介：徐欽丹（1998—），女，江蘇省常州市清潭中學。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《物理課標》）在“課程內容”部分指出，義務教育物理課程內容由“物質”“運動和相互作用”“能量”“實驗探究”“跨學科實踐”五個一級主題構成。其中，“實驗探究”主題充分彰顯了物理課程是一門以實驗為基礎，研究物質的基本結構、相互作用和運動規律，以提升全體學生核心素養為宗旨的自然科學課程?；诖耍P者便對基于大單元的初中物理實驗教學展開研究，以最大限度地彰顯初中物理實驗教學對于學生物理核心素養形成、發展所起的推動作用。

一、大單元教學內涵

大單元教學是一種以大單元為基本教學單位和學習單位，以能夠體現課程思想方法、思維方式和育人價值的大概念為統領，讓學生在教師的引導下開展結構化、系統化的學習活動的整體式教學模式。其中，大單元既可以是教材所設置的單元或章節，也可以是教師根據課程內容間的關聯，以課標為依據重新建構與整合而成的單元［1］。相較于以往以課時為基本單位的課程教學模式，大單元教學能夠將課程知識點間的邏輯關系與內在聯系以更加具體的形式呈現給作為學習主體的學生，引領學生形成條理更加清晰的知識脈絡與認知結構，逐步從淺層學習走向深度學習，獲得核心素養的形成與發展。

二、核心素養導向下實施初中物理實驗大單元教學的意義

《物理課標》在“課程目標”部分將義務教育階段學生在物理課程學習中所要培養的物理核心素養劃分為四個維度：能從物理學視角總體認識關于物質、運動和相互作用、能量等內容的物理觀念，能從物理學視角認識客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的科學思維，能基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想與假設、設計實驗與制訂方案的科學探究，能認識科學本質和了解科學、技術、社會、環境之間關系的科學態度與責任。

在以往的初中物理實驗教學中，部分教師會將物理理論知識教學和物理實驗探究割裂開來。這樣雖有可能提高學生在短期內的物理課堂學習效率與階段性物理學習成績，但難以讓學生深刻感受到物理理論知識、實驗及思想方法間的內在關聯，進而對學生物理核心素養的發展造成不利影響。

初中物理實驗大單元教學是以“實驗探究”主題為教學設計的核心，將與物理實驗相關的理論知識、科學探究方法等作為一個整體，讓學生在進行物理實驗活動的過程中實現知識遷移運用的教學模式。該教學模式一般需要按照整合大單元內容、設定大單元目標、創設大單元情境及布置大單元任務四個步驟來運用。其中，整合大單元內容與設定大單元目標在教師的教學設計階段進行，創設大單元情境和布置大單元任務在教師的教學實踐階段和學生的學習實踐階段進行。在大單元教學設計階段，教師可依據物理課程內涵與物理學習主題，整體把握物理理論知識與物理實驗之間的聯系，將相關內容整合為一個基本教學單位，并設定精準指向學生物理核心素養發展的教學目標；在大單元教學實踐階段，教師則可以情境和任務為載體，引領學生從整體出發，綜合應用類比、推理、建模、概括、總結、歸納、對比等多種方式，探索物理理論知識與物理實驗間的聯系，解決在物理實驗中遇到的種種問題，逐步發展問題解決能力、創新實踐能力和物理核心素養，進而取得良好的教學與育人效果［2］。由此可見，在核心素養導向下實施初中物理實驗大單元教學設計及實踐，能夠讓學生親身經歷知識形成的完整過程，從而獲得物理核心素養的提升。

三、基于大單元的初中物理實驗教學策略

下面筆者以蘇科版八年級上冊物理教材第三章“光現象”為例，分析基于大單元的初中物理實驗教學策略。

（一）依據物理學習主題，整合大單元內容

基于《物理課標》的相關要求，教師要以物理學習主題為依據，呈現層層遞進、環環相扣的物理課程內容。因此，教師在大單元教學設計階段可分解物理教材內容，并遵循初中生認知發展規律，按照由淺入深、由易到難的順序整合物理實驗大單元內容，以此為初中生形成完善、系統的物理認知結構夯實基礎。

教材的“光現象”這一章共包含“光的色彩 顏色”“人眼看不見的光”“光的直線傳播”“平面鏡”“光的反射”五個課時與綜合實踐活動“探究樹蔭下的光斑”。而課時五“光的反射”中的“探究光的反射規律”是本章物理實驗探究的核心課題，也是《物理課標》提到的“實驗探究”主題下的探究類學生必做實驗，對幫助學生認識光的相關規律、啟發學生探究平面鏡成像特點等有著重要作用。

由此，教師便可以“探究光的反射規律”為大單元主要物理學習主題，并以此為依據，按照如下方式設計教學內容：首先，將教材中的課時三“光的直線傳播”作為大單元教學的第一課時，并將該課時內容與教材中的課時一“光的色彩 顏色”、課時二“人眼看不見的光”內容串聯，旨在讓學生開展有關不同顏色的可見光與人眼看不見的光的物理實驗，深化學生對光的傳播特點及速度的認識。其次，將教材中的課時四“平面鏡”作為大單元教學的第二課時，以教材中的課時五“光的反射”的“讀一讀”板塊的主題“人眼怎樣看到平面鏡所成的像”為導入大單元教學的第二課時的問題，旨在引發學生對平面鏡成像特點的思考，促使學生主動進行假設，形成實驗方案，并合作展開物理實驗探究；同時設計擬在第二課時教學結束前提出的“凸透鏡、凹透鏡的成像特點分別是怎樣的？”這一問題，旨在將教材的第四章“光的折射 透鏡”內容融入本次大單元教學中，讓學生遷移運用在探究平面鏡成像特點時用到的物理實驗思路與方法，分析凸透鏡、凹透鏡的成像特點。最后，將教材中的課時五“光的反射”作為大單元教學的第三課時，旨在讓學生以不同顏色的可見光、平面鏡為主要實驗素材，基于光的傳播、平面鏡成像特點等事實，對反射光線與入射光線的方向等做出有理有據的猜想與假設，開展“探究光的反射規律”這項探究類物理實驗，促進學生對光現象與相關規律、原理的深度理解，在發展學生物理核心素養的同時，為學生后續探究光的折射做好鋪墊［3］。

（二）依據物理核心素養，設定大單元目標

圍繞初中物理實驗進行大單元教學設計及實踐的主要目的在于，克服以課時為基本單位的教學模式對學生物理核心素養形成的阻礙。因此，教師在完成大單元內容整合后，要以物理核心素養為依據設定大單元目標。在開展本次大單元教學設計工作時，教師可以制訂如下大單元目標。

1.物理觀念目標：認識光是沿直線傳播的，并通過進行驗證性的物理實驗，加深對光傳播特點及速度的理解。

2.科學思維目標：立足真實情境與問題，能對“人眼怎樣看到平面鏡所成的像”進行解釋說明，并通過進行物理實驗探究，把握平面鏡成像特點，簡單了解凸透鏡、凹透鏡成像特點。

3.科學探究目標：基于光學基本知識與相關事實，自主設計探究光的反射規律的物理實驗方案，掌握反射光線與入射光線的位置關系。

4.科學態度與責任目標：能從物理學的角度正確解釋與解決現實世界、社會生活中存在的光現象與光學問題。

在制訂出大單元目標后，教師可將其告知學生，讓學生通過閱讀與分析，明確大單元學習方向與思路，以此保障學生能通過整體學習大單元內容，主動形成以物理學習主題為核心的物理知識結構。

（三）依據物理課程性質，創設大單元情境

物理學在人類生產生活方式變革、人類文明與社會進步等方面起到了促進作用。同時，《物理課標》也在“課程理念”部分指出，義務教育物理課程要從生活走向物理、從物理走向社會，加強與生產生活、社會發展及科技進步的聯系。所以，教師在大單元教學實踐階段，要重視對陶行知的生活教育理念的應用，依據物理課程性質，為學生創設與現實生活有密切關聯的大單元情境，引發學生對物理實驗探究的好奇心與興趣，進一步加深學生對物理課程內涵的認知［4］。

在本次大單元教學中，教師可利用多媒體設備為學生播放關于自行車尾燈在夜晚“發光”的視頻，以此創設貼近生活的真實情境。之后，為了激發學生的探索欲與實驗興趣，揭示物理學習主題，實現流暢導入，教師可在情境中提出以下具有一定啟發性、開放性和引導性的問題：“自行車的尾燈本身并不發光，可是為什么晚間行駛在道路上的自行車尾燈會亮呢？其中蘊含了怎樣的科學原理？”

（四）依據物理研究階段，布置大單元任務

讓學生像科學家一樣進行物理實驗與科學探究，是在大單元教學中推動學生物理核心素養提升的有效途徑。一般情況下，科學家研究物理的過程可劃分為發現問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、得出結論五個階段。通過在大單元情境中的觀察、分析與思考，學生已經歷發現問題這一階段，因此教師在為學生布置大單元任務時，就可以任務為支架，促進學生順利開展其余四個階段的研究活動。在本次大單元教學中，教師可在科學劃分物理實驗探究小組的基礎上，為各個小組布置如下任務。

1.猜想與假設階段任務：收集整理資料，調查自行車尾燈的結構，結合所學的光的傳播與平面鏡成像的相關內容，對當有光線照射到自行車尾燈時的反射光線和入射光線的方向等提出合理的猜想與假設。

2.設計實驗與制訂計劃階段任務：依據猜想、假設，設計實驗方案。

3.進行實驗與收集證據階段任務：按照方案進行實驗探究，采集實驗數據。

4.得出結論階段任務：以實驗過程、數據與現象為依據，形成與光的反射、平面鏡成像有關的實驗結論，并對自行車尾燈在夜晚“發光”的現象做出科學解釋與說明。

如此，學生便會在以上大單元任務的驅動下，以小組合作的方式，開展物理理論知識學習、物理問題解決、物理實驗探究等綜合性較強的物理學習和實踐活動，親身經歷科學家進行物理研究的一般過程，認識到物理實驗在物理課程中的重要性，其物理學習效率、物理實驗能力和物理核心素養也會在解決各類復雜、多元的問題中得到逐步提升。

結語

綜上所述，在核心素養導向下的初中物理實驗教學中，以大單元為基本教學單位，引領學生開展結構化的物理實驗探究活動，既能有效彌補傳統的以課時為基本單位的物理實驗教學模式的不足，發展學生的物理核心素養，也有益于新課標理念的貫徹與立德樹人根本任務的落實。因此，初中物理教師在實際開展實驗教學時，要在準確把握大單元教學內涵及意義的基礎上，對大單元內容、目標、情境、任務進行設計與優化，以此更好地發揮初中物理實驗教學的多重育人功能，促進初中生全面發展。

【參考文獻】

［1］ 魯建慶.初中物理實驗教學中應用多媒體的實踐探析［J］.廣西物理，2022，43（4）：98-100.

［2］ 黃紅錦.關注實驗教學，培養科學素養：淺談高中物理實驗優化教學的舉措［J］.廣西物理，2022，43（3）：139-141.

［3］ 陳選.初中物理實驗操作考試與實驗教學策略［J］.中學課程輔導，2022（19）：9-11.

［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.