核心素養視域下的高中物理“大”單元教學聚焦效應與“小”著力點

林先鼎

摘 ? 要：傳統教材章節教學存在“知識分立，情境理想，方法隱性”的困境。凝練物理核心概念，系統建構物理知識，領悟至簡的物理思想，是學生核心素養提升的重要途徑。文章闡述高中物理大單元教學聚焦核心素養，緊抓精準 “小”著力點，形成物理觀念，發展科學思維，達到立德樹人的目的。

關鍵詞：核心素養；大單元教學；聚焦效應

當下教學存在重應試輕素養，重知識結果輕建構過程，重單點知識應用輕知識系統的關聯，重解題方法的訓練輕解決問題能力提升的特點。大單元教學從物理知識，科學的方法，能力的訓練等方面作出單元重構。本文將基于核心素養視域下大單元教學在高中物理教學中的有效應用進行探討，希望能夠有效促進學生核心素養的高效發展。

1 ?高中物理教材章節教學的困境與思考

傳統的物理教材以物理的知識推進為邏輯，從力和運動、功和能、電場、磁場、電磁感應等知識模塊為教材章節依次展開教學。教學邏輯和學生認知的邏輯并不同步，同時知識章節割裂，教學的情境與教學需求脫節，在知識系統，能力提升，素養發展上遇到了瓶頸，教學中存在“散、快、虛”的不足。

1.1 ?強調物理學科的單點知識，缺少系統“核心”概念

教材章節教學，學生在掌握各塊物理知識方面還不錯，但在應用系統的觀點分析物理問題方面頗為困難。例如在傳統的“勻變速直錢運動及規律”教學中，分別講授位移，速度，加速度等概念，但缺少有機聯系，缺少一個核心的大概念統領。教學中如能引入“宏觀物體的運動需要引入及相應的物理描述，通過模型建立及簡化可以準確描述特定的運動規律這一大概念為統領”[ 1 ]，這樣的核心概念促使學生的素養可以得到再次的提升。大單元教學中以核心大概念為目標，學生體會引入概念的必要性，經歷位移，速度，加速度等概念建立過程，自然就能用它們來描述直線運動；同時教學中讓學生參與建立質點模型的過程，體會抽象和極限的思維方法，應用勻變速直運動的規律解決或解釋生活中的具體問題，應是水到渠成的事。學生自主建構知識系統的過程中，以核心概念為中樞，觸類旁通，形成一個完整的知識網絡系統，強化物理觀念形成。

1.2 ?關注物理知識的結論，忽視“關鍵”能力點發展

隨著新一輪課改的深入，關鍵能力的培養已成新課程的重要目標。傳統教學以經驗教學為主導，關注物理必備知識的教授，忽視關鍵能力的發展。高中物理課時較少，為快速完成教學任務，在課堂中會著重突出教師的主體地位，以填鴨式方法講授相關理論知識。新課程要求除了要掌握必備的知識之外，還要發展關鍵的能力。傳統的教學在發展知識獲取的各種能力時，是零散的，隨機的，無意識的。學生信息提取，信息加工，信息整理，信息應用能力的發展需要系統、科學、有意識的訓練，而這正是傳統課堂最缺少的內容。例如高中物理必修一學完勻變速直線運動特點之后，在認識理解v-t，x-t圖像意義基礎上，補上應用圖象解碼物理規律的大單元教學，這樣才能讓學生掌握圖像元素的物理意義，領會圖像語言解決物理問題的巧妙性和形象性。特別是在應用v-t圖像分析追擊問題時，學生基于情境，抽象歸納建模，推理論證，借助圖像科學探究，學生思維認知能力實現螺旋式爬升。重視關鍵能力點大單元教學，要求教師能根據學情，打破知識的章節束縛，依據課標的要求，解碼多種語言（代數、圖像、圖形）表達物理規律的意義，發展學生關鍵能力。

1.3 ?注重物理情境創設，缺少原始問題的項目“自恰點”

當下大部分教師無情境不教學，但在教學中存在為情境而情境，生拉硬拽，對物理核心素養的發展幫助甚微，甚至浪費教學時間。特別是在物理的習題和考題中，所給的物理情境，只是穿衣戴帽。在真實情境解決物理問題時所要的物理量都已給出，以至于學生認為物理就是斜面上放物塊，就是彈簧彈物體等問題。放棄了物理問題的生態性，這樣也就放棄了學生創新能力，科學思維發展的過程。必須從真實的世界中，以物理的視角觀察復雜物理現象，建立物理的模型，解決問題，學生從內部效度和外部效度相結合的過程，將物理知識高效地內化，同時解決當下學生機械刷題，低效學習的問題。例如在學完牛頓第二定律時，以游樂園滑梯為項目，建立大單元教學。學生解決三個原始問題：①游客下滑的條件（μ

2 ?高中物理大單元教學的“聚焦”效應

大單元教學是一種從知識學習走向發展學科核心素養的自主建構教學，是“教”與“學”再構化和系統化的進階教學。大單元通過具有相同屬性大概念將物理概念規律以串聯或并聯的形式連接整合成課程體系。大單元教學從宏觀上加強對有的概念，規律，模型，方法，思想相互聯系教學，整個大單元的教學內容緊緊圍繞一條主線展開，培養具有更加宏觀系統的思維。因此大單元教學對進階學習，終身發展有極大的幫助。

2.1 ?經歷概念、規律的建構過程，凝練物理的“核心”概念

在傳統的教學過程中，部分教師為了所謂快速完成教學的任務，放棄建構的過程，這樣的教學貌似快，實則欲速不達。通過大單元教學讓學生提出物理大問題、解決問題的大思路，經歷概念建立過程，知道引入概念的必要性，掌握概念的物理意義，領悟研究物理問題的方法，凝練物理的核心概念。故大單元中的教學內容具有更強的系統性，能夠幫助學生更好構建結構化知識體系。例如學生在經歷重力，萬有引力，電場力，安培力，概念建構之后，引入場力的大單元教學。提出場力的大概念“利用場可以解釋物體對其周圍一定距離的物體產生作用”[ 1 ]。這樣的核心概念提煉過程只有在大單元的教學中，經歷建構系統的比對，深度思考、歸納才能提煉形成，是從這些凌亂概念中提煉出一個內核，形成一個有機的系統。凝練核心的概念的過程促進了學生運動與相互作用物理觀念的高度發展。

2.2 ?顯化物理學科方法和思維，領悟科學研究“至簡”思想

2017版的新課程標準已經將科學的方法和思想納入體系。例如在必修一1.1.3條目中提出：理解勻變速直線運動的規律，能運用其解決實際的問題，體會科學思維中的抽象方法和物理問題研究中極限方法[ 2 ]。可見 物理方法思想的教育是物理教學的重要目標。傳統的物理教學在物理的方法教學上采用隨機，隱性，學生在物理學科的方法掌握上也是盲目的、被動的。大單元教學從單元教學目標設計上就將科學的思維方法的顯化定位為教學的目標。例如在靜電場這一大單元教學時顯化類比的方法，“大統一”思想。從質點到點電荷理想模型的建構過程，深刻體會理想化方法；從行星運動的圓周模型，類比電子圍繞原子核圓周運動經典運動模型；從萬有引力引類比出庫侖力提供圓周的向心力，強化運動與相互作用的觀念，理解“電力”與“地力”的大統一；從卡文迪許的扭秤實驗到庫侖扭秤，感受放大法的魅力；從萬有引力到庫侖力表達式的相似性，深刻領悟類比思想的強大，再次領略物理世界的“大道至簡”“大統一”的高階思想。

2.3 ?受激物理問題真實情境，促進“進階”教學的有效發生

平常教材章節教學中創設物理情境，是為單節的知識學習服務。表現為知識指向明顯，單點關聯，相互干擾較少的特點。大單元教學中的真實情境是從學生生活、生產緊密相聯系“原生態”環境中提取而成。這些情境多點關聯，相互干擾，學生需經過抽象分析，歸納整理，建立模型，推理論證等復雜的心理過程，才能達到教學目標。這些真實情境能夠讓學生經歷更完整的系統思維過程，提升學生運用物理知識解決實際問題的能力，發展學生的物理學科核心素養。例如在學習交變電流這一章時，讓學生親臨實際生活的大情境：即發電廠所發的電并沒有直接輸送給用戶。中間需要電網公司的調解兩個現實的問題：（1）電網公司對發電廠向電網輸電有何要求？（2）用戶、電網公司和發電廠三者之間如何實現三者的公平交易？要解決這樣的真實大情境“原生態”問題自然就將描述交變電流特性的物理量家族（周期、頻率、相位、初相位、峰值）引入課堂。要解決第二個問題自然就將交變電流的產生過程（電功計算，有效值概念）引入課堂教學。脫離了實際情境，高度抽象與模型化的物理知識會讓學習缺少“物理”獨特味道，而基于真實問題構造大情境能讓原本抽象的理論及其應用顯得具有人間煙火氣，促進教學不斷“進階”，學習也變得更有意義[ 3 ]。

3 ?核心素養導向下高中物理大單元教學“小”著力點

3.1 ?物理觀念導向下的核心概念單元教學“精準點”

以大概念為核心的大單元教學，學生在解決原生態問題中，發展物理核心素養。大概念單元教學，遵循學生的認知規律，注重學生的思維訓練，以宏觀的、整體的結構化知識為載體，提升學科各種關鍵能力。所以，教師在做教學設計時，關注促進學生認知思維發展的學習任務，設計引領學生層層深入的問題鏈。要基于新課標要求，提煉物理課程內容的大概念。以大概念為核心，將各個層級的概念、規律、原理、聯系建立起來，綜合考慮教學需求，使課程內容結構化，系統化。物理觀念導向下的大概念單元教學，梳理了各個子概念之間的關系， 實現單點知識走向系統知識的轉變。例如“電磁場和電磁波初步” 這一單元，在能量這一核心觀念的引導下分為“磁場、磁感線”“磁感應強度、磁通量”“電磁感應現象及應用”“電磁波的發現及應用”“能量量子化”五個主要子概念。學習本單元時，進一步瞄準場是物質的一種形式的“精準點”，認識場的方法是轉換法和類比法（將看不見摸不著的物質轉化成看得見摸得著的辦法）。研究場從物質的特性出發，深化密度概念，應用比值法這一數學工具，遷移電場研究思路。根據五個逐級進階的子概念實行進階教學。類比電場與磁場，電場強度與磁感應強度，電場線與磁感應線，來進一步理解磁場這種物質。在互逆思想的指導下，研究電磁感應現象及電磁感應中的能量問題，進一步理解電與磁的關系，電磁波的產生及應用。從量子化角度理解電磁學中的能量子，能級等子概念。這樣的進階教學厘清“父子”概念間邏輯關系，進一步深化了的物質觀念，提升了物質觀念的素養。

3.2 ?科學思維與創新導向下的“大思路”單元教學“抓手點”

科學思維與創新能力的發展是高中物理教學的重要目標。大思路單元教學是發展科學思維的重要途徑。物理學科大思路是物理知識學習或者應用中所涉及的認知方式、思想方法、跨學科概念等內容的統稱[ 4 ]。物理學科核心素養的發展是以原生問題作為依托，在物理教學中，創設貼近學生的生產、生活實際問題情境，依此提高學生建模能力，推動學生經歷問題、概念、規律的過程建構，完整的科學思維訓練。大思路單元教學應創設相對應的“大概念”問題情境，在核心問題情境中設置層層遞進的學科關鍵能力抓手。大單元教學中不僅緊抓推進素養提升的著力點，還要領悟學科知識背后分析問題和解決問題能力的“大思路”。教學中提煉物理學科研究大思維，厘清各個章節模塊相互關聯的知識和統領性方法的高階思維。例如在拋體運動這一章節教學中，明確化繁為簡的大思想“抓手點”，通過分析曲線運動的條件，掌握研究曲線運動的大方法—合成與分解的思路。學生在觀察各種拋體運動之后，建立平拋運動的模型。再將分解的思路遷移到典型的曲線運動（拋體運動）實現化曲為直。在力是改變物體運動狀態原因這一根本思路前提下，應用牛頓第二定律推理論證水平和豎直運動特點，最后通過實驗驗證這種猜想，自然就掌握研究曲線運動的一般方法。

3.3 ?科學探究、科學態度與責任導向下的大單元教學科學精神“執著點”

科學探究是學生掌握物理規律的重要途徑。學生在提出問題，獲取證據，得到物理結論，解釋物理的現象過程中發展觀念，提升科學思維素養，并培養了良好的科學態度與責任素養。物理學史是科學精神教育良好載體。證據論證意識，質疑創新精神，精益求精態度，科學獻身的勇氣，正是科學進步“執著點”。大單元教學關注科學探究發展中科學精神的“執著點”對學生核心素養發展大有好處。例如在萬有引力定律大單元教學中，通過物理學史讓學生領會科學家的執著之心，感受至簡，至真，至美的科學之心。人類探究宇宙的模型從托勒密地心說出發，經歷哥白尼日心說，到開普勒偏心輪模型，到完善橢圓模型，到開普勒歸納三大行星運動定律，最后到牛頓實現天力與地力的統一。這過程中每一次的理論模型突破，需要質疑，創新，需要精益求精的執著之心。物理學的發展是每一位科學工作者對科學的舍命執著，甚至是因愛獻身的結果。大單元教學中，從物理學史上挖掘教育素材，領教科學大師的執著使命，在科學探究中發展科學態度與責任的精神，達到立德樹人的教育需求。

4 ?結束語

綜上所述，教師應當立足于核心素養發展下開展高中物理大單元教學設計，以物理知識為支撐、以單元主題為內核、以深度學習為導向，從而促進學生的終生發展。大單元教學表現的形式多，體現知識的容量大，思維的寬度大，方法選擇多樣性，本質上來說，它是往教學的精準，道理的簡潔，方法的巧妙，思維的活絡，能力聚焦上發展。大單元教學充分顯示“散而有聚”“ 大而有核”“有知有能”教學思想，符合當下“減負增效”的需求，也適應學生的終生發展，讓學生的素養自主全面發展獲得更加堅實的基礎。

參考文獻：

［1］ 鄧靖武.大概念統攝下物理單元知識結構構建及教學探討[J].課程·教材·教法，2021（1）：119.

［2］ 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：12.

［3］ 鄧靖武，劉娜.以大情境統領課堂 克服情境創設碎片化[J].基礎教育課程，2020（11）（下）：63.

［4］ 李樹明.大概念視域下高中物理單元教學研究：以“機械能守恒定律”為例[D].固原：寧夏師范學院，2023：40.