學科核心素養視域下的初中物理單元教學設計

收稿日期：2024-01-16

基金項目：重慶市教育科學“十四五”規劃2021年度課題“基于深度學習的初中物理線上線下教學融合的實踐研究”（2021-04-521）。

作者簡介：萬炎樺（1988-），男，中學一級教師，研究方向為物理教學。

摘" 要：以人教版初中物理“電壓 電阻”的單元教學設計為例，研究如何遵從學生認知規律，設計教學過程，發揮單元教學在培養學生核心素養方面的作用。

關鍵詞：核心素養；單元教學；電壓；電阻

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2024）4-0087-6

《義務教育物理課程標準（２０２２年版）》（以下簡稱“課標”）中明確提出了物理學科核心素養。如何在初中物理教學中培養學生學科核心素養，使其形成一定的關鍵能力和必備品格是每一位教師都應該思考的問題。

單元教學作為形成階段性成果，促進能力進階的重要節點，可以引導學生形成對知識的整體認識，滲透單元觀念。如何形成教學評一體化的單元設計，實現發展學生核心素養的目的呢？筆者圍繞單元教學步驟（圖１），以人教版初中物理“電壓 電阻”的教學為例，分析如何遵從學生認知規律，建立教學序列，發揮單元教學在培養學生核心素養方面的作用。

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圖１" 單元教學實施的步驟

筆者研讀課標、領會教材設計用意、了解學情后，確立單元教學主題，設定單元目標，從終結性評價、表現性評價兩方面設計單元評價內容與單元學習內容，確定大單元教學課程與課時安排、教學評活動，設計后期作業與檢測。

1" " 分析大單元脈絡，確定單元學習主題

設計單元學習內容，教師需要通過對課標、教材、學情的分析，找出單元內容蘊含的關鍵物理學知識、物理思想方法、核心價值觀念等［1］。下面以“電壓 電阻”的教學為例展開具體闡述。

1.1" nbsp; 明確課標要求

課標要求，學生能從能量轉化的角度認識電源和用電器的作用；知道電壓、電流和電阻；會看、會畫簡單的電路圖，會連接簡單的串聯電路和并聯電路；說出生產生活中采用簡單串聯電路或并聯電路的實例；了解串聯電路和并聯電路中電流、電壓的特點；會使用電流表和電壓表［2］。

1.2" " 解讀教材內容

分析人教版物理九年級第１５、１６章教材內容，我們發現這兩章致力于讓學生形成電荷、電流、電路、電壓、電阻等電學基本概念。知識形成的路徑是觀察現象、得出概念、探究規律、理解本質、拓展應用。

通過對課標、教材內容的分析，發現電流概念是從現象上描述電流的大小和形成，電壓和電阻是定性分析電流大小的影響因素，歐姆定律則是定量研究電流大小的決定因素。綜合分析后得出：人教版物理九年級第１５、１６、１７章的大概念是“影響電流的因素”；而本章作為“電流”“電流產生原因”“影響電流的因素”三大主題的重要銜接環節，必須要完成好學習“電流影響因素定量分析”的基礎準備和引導過渡，因此本章不僅要完成教材中單元物理概念——“電壓 電阻”以及重要物理規律——“串、并聯電路中電壓的規律和改變電阻絲長度制作變阻器”的教學，更要引導學生理解“電流是如何產生的”和“電流大概念下的影響因素定性分析”兩個主題，助推學生對“電流影響因素的定量分析”的認知。

2" " 解讀課標內容，確定素養目標

根據章節內容與核心素養的關聯，結合學習主題承載的物理學科核心素養和學科思想方法，進行學情分析、多方論證，生成單元教學目標，得到了章節內容與核心素養關聯圖（圖２），以及“電壓 電阻”的單元目標分類（表１）。

分析相關內容后，發現該部分的目標主要有：引導學生學習電壓、電流形成的原因，了解生活中的各種電壓，知道電阻的存在，知道滑動變阻器在生活中的廣泛運用等，目的在于使其理解宏觀電路現象形成的微觀原因；通過對電源、電壓概念，電流形成的條件、串聯分壓、并聯電壓相等的內容學習，引導學生認識電路中的能量轉化，了解電流、電壓、電阻之間的相互影響，關注現象間的因果關系；通過實驗探究串、并聯電路中電流和電壓的規律以及影響電阻大小的因素等探究活動，引導學生思考問題、探究問題、解決問題，在發現問題、分析現象、收集證據、進行解釋與交流等過程中發展其探究意識和實踐能力；在實驗探究的過程中，引導學生尊重客觀事實，嚴謹、客觀地辨析數據，提出質疑、分析總結等，發展其科學態度與責任。

3" " 立足主體，依據學情，確定教學策略

教學不只是教師的教，更是學生的學。因此，要做好單元教學活動設計，需要對學生的學習起點（知識和能力儲備）、學習重難點和學習策略進行精準把握。立足學情，基于學生，是做好教學的前提，也是提升教學效果的有力保障。

１．學習起點分析

在知識儲備方面，通過第１５章《電流和電路》的學習，學生對摩擦起電的原因有所了解，對電流有感性和理性的認識，會識別電路、連接電路，會看、會畫電路圖，會使用電流表測量電流的大小，會探究串、并聯電路中電流的規律。

在能力儲備上，經過第１５章《電流和電路》的學習，學生以下能力已得到提升：

①模型建構和抽象思維能力：知道用線段、符號簡化復雜的電學元件，會根據實物圖畫出電路圖，能根據電路圖連接實物圖等。

②實驗操作和科學推理能力：知道電荷間的相互作用規律，了解串、并聯電路的特點，理解串、并聯電路的電流規律等，具備了類比推理、遷移學習的基礎。

③綜合分析和質疑創新能力：會識別、判斷通路、斷路、短路三種電路狀態，能按要求設計簡單的串、并聯電路，會正確使用電流表，能運用串、并聯電路的電流規律解決簡單的實際問題等。學生有了電流“流通”“阻礙”和“影響因素”等的概念和基本認識，具備基本的設計能力，能夠生成自己的認識，有闡述、設計的邏輯，能夠表述自己的觀點。

本章的學習對學生來說存在一定的理解難點，所以如何將抽象的概念、原理形象化，怎樣能讓學生充分動手體驗獲得直接感知，是本章教學設計要重點考慮的地方。

２．學習重難點分析

依據課標、教材、學情確定本章重點是“認識電壓，會使用電壓表測量電壓；通過實驗探究總結出串、并聯電路電壓的關系；建立電阻的概念；知道變阻器的工作原理”。本章難點是“通過類比法初步認識電壓，形成電壓的概念；能夠自主設計實驗、觀察記錄、分析并得出串、并聯電路電壓的特點；能通過實驗說明影響電阻大小的因素；能夠按要求正確連接變阻器”［3］。

３．學習策略分析

根據學生的知識儲備、能力儲備以及教學重難點分析，我們確立了如下的教學策略：

（１）類比建構策略

本章教學遵循“現象、概念、規律、本質、應用”的思維發展規律，設計對電壓、電阻的認知。據此可在本單元教學中，通過“幾個水果足以點亮一排發光二極管”的現象，了解電壓的存在，知道是電壓使自由電荷定向運動；通過類比水壓，知道電壓的本質作用。

（２）創境激趣策略

遵循“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，通過創設真實、新奇、生動的情境，為學生提供鮮明的感知，增強學生的學習興趣，并激活學生思維，激發其想象。如第一節引入水果電池，觀察水果使二極管發光的現象；第四節引入“你能‘吹滅’發光的小燈泡嗎”。

（３）活動助推策略

根據學習目標和相關條件將問題轉化為指向目標的活動和思考任務，在問題驅動下讓學生經歷觀察、實驗、分析、推理、想象、交流等活動，進而在交流、體驗與反思中形成概念，發現規律，領悟方法，開啟心智。如本章節的單元核心任務，“利用滑動變阻器、小燈泡、干電池、導線、開關制作一個可以調節亮度的‘臺燈’，并說明它的工作原理”。在解決具有挑戰性的活動實踐中引導學生建構知識、發展能力。

（４）評價促進策略

學生在學習過程中常常因某一問題沒有得到及時解決，逐漸積累，出現知識脫節而造成學習困難。因此，教師需要在學習活動中適時嵌入評價任務，及時診斷教學，反饋調整教學，達成學生對知識的真正理解和深度學習。通過課堂觀察、課堂提問、課堂展示、互動交流等多種方式，進行師生評價、生生評價，并采取恰當的方式進行反饋，可以讓學生學會自我反思和評估，也便于教師及時調整教學，改進教學。

（５）互助合作策略

合作交流是建構學習中不可忽視的內在因素，課堂討論、交流等互動能增加學生對問題的理解，促進高階思維的產生。比如，本單元第二節“串、并聯電路電壓的規律”是實驗探究課，教師可通過科學分組、現場調控、激勵創優等方式促進學生開展合作學習，引導學生設計方案，交流探討，總結優化，通過師生、生生互助合作，引導學生進入沉浸式探討交流學習狀態，促進學習真實、深入地發生。

4" " 依據學習目標，設計評價任務

單元學習評價主要是指教師根據單元學習目標，在學習過程中或者學習結束后，通過師生對話、課堂觀察、日常作業、單元測試、個別輔導等多種方式，對學生在挑戰性學習任務中的表現以及核心素養達成情況等進行針對分析、診斷并改進的過程［1］。根據學情、目標以及章節的作用，筆者明確每節的評價目標、評價任務、評價標準和評價方式，并設計了單元評價任務，如表2—表5所示。

5" " 分解單元任務，設計進階活動

每個單元的學習都是由一組彼此關聯的、結構化的、有邏輯的系列學習任務所構成。而學生的成長需要層層遞進，漸漸伸展。遵循“以學生發展為本”的教學理念，做到“每課有實驗，每課有側重”，設計出不同的問題或活動（圖3），讓學生進行探究。

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圖3" "本章的兩條知識主線

本章單元核心任務：設計一個可以調節亮度的“臺燈”（圖4）。

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圖4" 可調節亮度的“臺燈”

操作建議：用學生電學實驗箱中的滑動變阻器、小燈泡、干電池、導線、開關等器材（或自行購買其他器材，如電位器等）將電路連接起來，設計一個可以調節燈泡亮度的電路，最后利用身邊的廢舊材料對小臺燈進行“美化”。

評價與反饋：學生分組進行展示與匯報，由學生代表和教師共同打分評出“最實用小臺燈”“最美小臺燈”“功能最強大小臺燈”等獎項。

單元任務一：知道電壓并能夠利用電壓表測量電壓（１課時）

按照“感知電壓存在—電壓形成電流—認識電壓高低”的順序引導學生逐步理解電壓。通過生活中學生的感知直接點出電壓，降低電壓概念的教學難度；在已有的對電流表的連接和讀數的基礎之上，學生自主學習電壓表的說明書，學習連接和讀數，并通過與電流表的類比，掌握電壓表的使用方法；通過“想想議議”和“動手動腦學物理”中為學生設置的小實驗，體驗電學實驗的趣味性，激發學生實驗探究的欲望。

單元任務二：了解串、并聯電路中電壓的規律（２課時）

通過學生動手制作水果電池，深化學生對電源電壓的理解，激發學生的學習興趣；學生在連接電路的基礎上，鞏固電路連接知識，再使用電壓表測量電壓，熟悉電壓表的使用，規范實驗操作，得出實驗結論。在實驗探究過程的各個環節中，應重視探究的過程與方法，教師需要重點把握的幾個環節：猜想或假設、設計實驗、評估和交流；在實驗過程中對學生的交流給予充分的重視，重視培養全體學生的參與意識；通過閱覽ＳＴＳ的內容，鼓勵學生向社會公眾宣傳廢舊、劣質電池的危害，并參與到廢舊電池的回收管理中。

單元任務三：知道電阻及電阻大小的影響因素（１課時）

通過小魔術改變燈泡亮度，引導學生分析是什么原因導致了燈泡的亮度發生變化，理解電阻的概念；通過演示實驗，讓學生觀察、比較、分析，確認導體對電流有阻礙作用，把電阻概念的教學變得直觀、生動、具體；通過學生對決定金屬導體電阻大小的幾個因素的探究，得出電阻大小與材料種類、長度、橫截面積等的關系；向學生介紹并指導閱讀材料“科學世界”中的半導體和超導現象，利用電阻的知識，進一步說明導體與絕緣體的區別，開闊學生眼界，提高學生學習興趣。

單元任務四：理解變阻器的工作原理，會使用滑動變阻器改變電壓和電流（１課時）

新課引入通過挑戰“吹滅”小燈泡，解釋小燈泡被“吹滅”的原因，分析改變小燈泡亮度的方法，為變阻器的學習作鋪墊；通過演示實驗和探究活動，促進學生對變阻器工作原理的理解，使其學會滑動變阻器的正確連接和使用；通過“動手動腦學物理”等題目的訓練，讓學生在聯系實際、解決具體問題的過程中，鞏固深化“影響電阻的因素”等知識。

6 結束語

單元教學需要充分發揮“單元”主題作用，發揮教學評的一致性的作用，精準把握學生前備知識、學習疑難知識以及學科育人價值，明確學習目標、制訂評價任務、設計教學活動，最終促進學生學科核心素養的發展。

參考文獻：

［1］李春密．核心素養導向的高中物理教學設計［Ｍ］．北京：北京師范大學出版社，２０１９．

［2］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（２０２２年版）［Ｓ］．北京：北京師范大學出版社，２０２２：24．

［3］人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心．義務教育教科書教師教學用書 物理九年級全冊［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１５：６．

（欄目編輯" " 李富強）