學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的初中物理單元教學(xué)設(shè)計

收稿日期：2024-01-16

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

作者簡介：萬炎樺（1988-），男，中學(xué)一級教師，研究方向為物理教學(xué)。

摘" 要：以人教版初中物理“電壓 電阻”的單元教學(xué)設(shè)計為例，研究如何遵從學(xué)生認知規(guī)律，設(shè)計教學(xué)過程，發(fā)揮單元教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的作用。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；單元教學(xué)；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(wù)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(xué)科核心素養(yǎng)。如何在初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，使其形成一定的關(guān)鍵能力和必備品格是每一位教師都應(yīng)該思考的問題。

單元教學(xué)作為形成階段性成果，促進能力進階的重要節(jié)點，可以引導(dǎo)學(xué)生形成對知識的整體認識，滲透單元觀念。如何形成教學(xué)評一體化的單元設(shè)計，實現(xiàn)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的目的呢？筆者圍繞單元教學(xué)步驟（圖１），以人教版初中物理“電壓 電阻”的教學(xué)為例，分析如何遵從學(xué)生認知規(guī)律，建立教學(xué)序列，發(fā)揮單元教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的作用。

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圖１" 單元教學(xué)實施的步驟

筆者研讀課標、領(lǐng)會教材設(shè)計用意、了解學(xué)情后，確立單元教學(xué)主題，設(shè)定單元目標，從終結(jié)性評價、表現(xiàn)性評價兩方面設(shè)計單元評價內(nèi)容與單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定大單元教學(xué)課程與課時安排、教學(xué)評活動，設(shè)計后期作業(yè)與檢測。

1" " 分析大單元脈絡(luò)，確定單元學(xué)習(xí)主題

設(shè)計單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，教師需要通過對課標、教材、學(xué)情的分析，找出單元內(nèi)容蘊含的關(guān)鍵物理學(xué)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(xué)為例展開具體闡述。

1.1" nbsp; 明確課標要求

課標要求，學(xué)生能從能量轉(zhuǎn)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(lián)電路和并聯(lián)電路；說出生產(chǎn)生活中采用簡單串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的實例；了解串聯(lián)電路和并聯(lián)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(nèi)容

分析人教版物理九年級第１５、１６章教材內(nèi)容，我們發(fā)現(xiàn)這兩章致力于讓學(xué)生形成電荷、電流、電路、電壓、電阻等電學(xué)基本概念。知識形成的路徑是觀察現(xiàn)象、得出概念、探究規(guī)律、理解本質(zhì)、拓展應(yīng)用。

通過對課標、教材內(nèi)容的分析，發(fā)現(xiàn)電流概念是從現(xiàn)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(chǎn)生原因”“影響電流的因素”三大主題的重要銜接環(huán)節(jié)，必須要完成好學(xué)習(xí)“電流影響因素定量分析”的基礎(chǔ)準備和引導(dǎo)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(guī)律——“串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律和改變電阻絲長度制作變阻器”的教學(xué)，更要引導(dǎo)學(xué)生理解“電流是如何產(chǎn)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(xué)生對“電流影響因素的定量分析”的認知。

2" " 解讀課標內(nèi)容，確定素養(yǎng)目標

根據(jù)章節(jié)內(nèi)容與核心素養(yǎng)的關(guān)聯(lián)，結(jié)合學(xué)習(xí)主題承載的物理學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科思想方法，進行學(xué)情分析、多方論證，生成單元教學(xué)目標，得到了章節(jié)內(nèi)容與核心素養(yǎng)關(guān)聯(lián)圖（圖２），以及“電壓 電阻”的單元目標分類（表１）。

分析相關(guān)內(nèi)容后，發(fā)現(xiàn)該部分的目標主要有：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xiàn)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(lián)分壓、并聯(lián)電壓相等的內(nèi)容學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生認識電路中的能量轉(zhuǎn)化，了解電流、電壓、電阻之間的相互影響，關(guān)注現(xiàn)象間的因果關(guān)系；通過實驗探究串、并聯(lián)電路中電流和電壓的規(guī)律以及影響電阻大小的因素等探究活動，引導(dǎo)學(xué)生思考問題、探究問題、解決問題，在發(fā)現(xiàn)問題、分析現(xiàn)象、收集證據(jù)、進行解釋與交流等過程中發(fā)展其探究意識和實踐能力；在實驗探究的過程中，引導(dǎo)學(xué)生尊重客觀事實，嚴謹、客觀地辨析數(shù)據(jù)，提出質(zhì)疑、分析總結(jié)等，發(fā)展其科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

3" " 立足主體，依據(jù)學(xué)情，確定教學(xué)策略

教學(xué)不只是教師的教，更是學(xué)生的學(xué)。因此，要做好單元教學(xué)活動設(shè)計，需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)起點（知識和能力儲備）、學(xué)習(xí)重難點和學(xué)習(xí)策略進行精準把握。立足學(xué)情，基于學(xué)生，是做好教學(xué)的前提，也是提升教學(xué)效果的有力保障。

１．學(xué)習(xí)起點分析

在知識儲備方面，通過第１５章《電流和電路》的學(xué)習(xí)，學(xué)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(lián)電路中電流的規(guī)律。

在能力儲備上，經(jīng)過第１５章《電流和電路》的學(xué)習(xí)，學(xué)生以下能力已得到提升：

①模型建構(gòu)和抽象思維能力：知道用線段、符號簡化復(fù)雜的電學(xué)元件，會根據(jù)實物圖畫出電路圖，能根據(jù)電路圖連接實物圖等。

②實驗操作和科學(xué)推理能力：知道電荷間的相互作用規(guī)律，了解串、并聯(lián)電路的特點，理解串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律等，具備了類比推理、遷移學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

③綜合分析和質(zhì)疑創(chuàng)新能力：會識別、判斷通路、斷路、短路三種電路狀態(tài)，能按要求設(shè)計簡單的串、并聯(lián)電路，會正確使用電流表，能運用串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律解決簡單的實際問題等。學(xué)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(shè)計能力，能夠生成自己的認識，有闡述、設(shè)計的邏輯，能夠表述自己的觀點。

本章的學(xué)習(xí)對學(xué)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(xué)生充分動手體驗獲得直接感知，是本章教學(xué)設(shè)計要重點考慮的地方。

２．學(xué)習(xí)重難點分析

依據(jù)課標、教材、學(xué)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(jié)出串、并聯(lián)電路電壓的關(guān)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(shè)計實驗、觀察記錄、分析并得出串、并聯(lián)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(xué)習(xí)策略分析

根據(jù)學(xué)生的知識儲備、能力儲備以及教學(xué)重難點分析，我們確立了如下的教學(xué)策略：

（１）類比建構(gòu)策略

本章教學(xué)遵循“現(xiàn)象、概念、規(guī)律、本質(zhì)、應(yīng)用”的思維發(fā)展規(guī)律，設(shè)計對電壓、電阻的認知。據(jù)此可在本單元教學(xué)中，通過“幾個水果足以點亮一排發(fā)光二極管”的現(xiàn)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(zhì)作用。

（２）創(chuàng)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(chuàng)設(shè)真實、新奇、生動的情境，為學(xué)生提供鮮明的感知，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并激活學(xué)生思維，激發(fā)其想象。如第一節(jié)引入水果電池，觀察水果使二極管發(fā)光的現(xiàn)象；第四節(jié)引入“你能‘吹滅’發(fā)光的小燈泡嗎”。

（３）活動助推策略

根據(jù)學(xué)習(xí)目標和相關(guān)條件將問題轉(zhuǎn)化為指向目標的活動和思考任務(wù)，在問題驅(qū)動下讓學(xué)生經(jīng)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(fā)現(xiàn)規(guī)律，領(lǐng)悟方法，開啟心智。如本章節(jié)的單元核心任務(wù)，“利用滑動變阻器、小燈泡、干電池、導(dǎo)線、開關(guān)制作一個可以調(diào)節(jié)亮度的‘臺燈’，并說明它的工作原理”。在解決具有挑戰(zhàn)性的活動實踐中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識、發(fā)展能力。

（４）評價促進策略

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常因某一問題沒有得到及時解決，逐漸積累，出現(xiàn)知識脫節(jié)而造成學(xué)習(xí)困難。因此，教師需要在學(xué)習(xí)活動中適時嵌入評價任務(wù)，及時診斷教學(xué)，反饋調(diào)整教學(xué)，達成學(xué)生對知識的真正理解和深度學(xué)習(xí)。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?shù)姆绞竭M行反饋，可以讓學(xué)生學(xué)會自我反思和評估，也便于教師及時調(diào)整教學(xué)，改進教學(xué)。

（５）互助合作策略

合作交流是建構(gòu)學(xué)習(xí)中不可忽視的內(nèi)在因素，課堂討論、交流等互動能增加學(xué)生對問題的理解，促進高階思維的產(chǎn)生。比如，本單元第二節(jié)“串、并聯(lián)電路電壓的規(guī)律”是實驗探究課，教師可通過科學(xué)分組、現(xiàn)場調(diào)控、激勵創(chuàng)優(yōu)等方式促進學(xué)生開展合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計方案，交流探討，總結(jié)優(yōu)化，通過師生、生生互助合作，引導(dǎo)學(xué)生進入沉浸式探討交流學(xué)習(xí)狀態(tài)，促進學(xué)習(xí)真實、深入地發(fā)生。

4" " 依據(jù)學(xué)習(xí)目標，設(shè)計評價任務(wù)

單元學(xué)習(xí)評價主要是指教師根據(jù)單元學(xué)習(xí)目標，在學(xué)習(xí)過程中或者學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過師生對話、課堂觀察、日常作業(yè)、單元測試、個別輔導(dǎo)等多種方式，對學(xué)生在挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)中的表現(xiàn)以及核心素養(yǎng)達成情況等進行針對分析、診斷并改進的過程［1］。根據(jù)學(xué)情、目標以及章節(jié)的作用，筆者明確每節(jié)的評價目標、評價任務(wù)、評價標準和評價方式，并設(shè)計了單元評價任務(wù)，如表2—表5所示。

5" " 分解單元任務(wù)，設(shè)計進階活動

每個單元的學(xué)習(xí)都是由一組彼此關(guān)聯(lián)的、結(jié)構(gòu)化的、有邏輯的系列學(xué)習(xí)任務(wù)所構(gòu)成。而學(xué)生的成長需要層層遞進，漸漸伸展。遵循“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念，做到“每課有實驗，每課有側(cè)重”，設(shè)計出不同的問題或活動（圖3），讓學(xué)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(wù)：設(shè)計一個可以調(diào)節(jié)亮度的“臺燈”（圖4）。

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圖4" 可調(diào)節(jié)亮度的“臺燈”

操作建議：用學(xué)生電學(xué)實驗箱中的滑動變阻器、小燈泡、干電池、導(dǎo)線、開關(guān)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(shè)計一個可以調(diào)節(jié)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(xué)生分組進行展示與匯報，由學(xué)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(wù)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(dǎo)學(xué)生逐步理解電壓。通過生活中學(xué)生的感知直接點出電壓，降低電壓概念的教學(xué)難度；在已有的對電流表的連接和讀數(shù)的基礎(chǔ)之上，學(xué)生自主學(xué)習(xí)電壓表的說明書，學(xué)習(xí)連接和讀數(shù)，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(xué)物理”中為學(xué)生設(shè)置的小實驗，體驗電學(xué)實驗的趣味性，激發(fā)學(xué)生實驗探究的欲望。

單元任務(wù)二：了解串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律（２課時）

通過學(xué)生動手制作水果電池，深化學(xué)生對電源電壓的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；學(xué)生在連接電路的基礎(chǔ)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(guī)范實驗操作，得出實驗結(jié)論。在實驗探究過程的各個環(huán)節(jié)中，應(yīng)重視探究的過程與方法，教師需要重點把握的幾個環(huán)節(jié)：猜想或假設(shè)、設(shè)計實驗、評估和交流；在實驗過程中對學(xué)生的交流給予充分的重視，重視培養(yǎng)全體學(xué)生的參與意識；通過閱覽ＳＴＳ的內(nèi)容，鼓勵學(xué)生向社會公眾宣傳廢舊、劣質(zhì)電池的危害，并參與到廢舊電池的回收管理中。

單元任務(wù)三：知道電阻及電阻大小的影響因素（１課時）

通過小魔術(shù)改變燈泡亮度，引導(dǎo)學(xué)生分析是什么原因?qū)е铝藷襞莸牧炼劝l(fā)生變化，理解電阻的概念；通過演示實驗，讓學(xué)生觀察、比較、分析，確認導(dǎo)體對電流有阻礙作用，把電阻概念的教學(xué)變得直觀、生動、具體；通過學(xué)生對決定金屬導(dǎo)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(guān)系；向?qū)W生介紹并指導(dǎo)閱讀材料“科學(xué)世界”中的半導(dǎo)體和超導(dǎo)現(xiàn)象，利用電阻的知識，進一步說明導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別，開闊學(xué)生眼界，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

單元任務(wù)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(zhàn)“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(xué)習(xí)作鋪墊；通過演示實驗和探究活動，促進學(xué)生對變阻器工作原理的理解，使其學(xué)會滑動變阻器的正確連接和使用；通過“動手動腦學(xué)物理”等題目的訓(xùn)練，讓學(xué)生在聯(lián)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(jié)束語

單元教學(xué)需要充分發(fā)揮“單元”主題作用，發(fā)揮教學(xué)評的一致性的作用，精準把握學(xué)生前備知識、學(xué)習(xí)疑難知識以及學(xué)科育人價值，明確學(xué)習(xí)目標、制訂評價任務(wù)、設(shè)計教學(xué)活動，最終促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻：

［1］李春密．核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理教學(xué)設(shè)計［Ｍ］．北京：北京師范大學(xué)出版社，２０１９．

［2］中華人民共和國教育部．義務(wù)教育物理課程標準（２０２２年版）［Ｓ］．北京：北京師范大學(xué)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(fā)中心．義務(wù)教育教科書教師教學(xué)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）