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

收稿日期：2024-01-16

基金項(xiàng)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(shí)踐研究”（2021-04-521）。

作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)炎樺（1988-），男，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向?yàn)槲锢斫虒W(xué)。

摘" 要：以人教版初中物理“電壓 電阻”的單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例，研究如何遵從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)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(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " 文章編號(hào)：1003-6148（2024）4-0087-6

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０２２年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）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(wèn)題。

單元教學(xué)作為形成階段性成果，促進(jìn)能力進(jìn)階的重要節(jié)點(diǎn)，可以引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)知識(shí)的整體認(rèn)識(shí)，滲透單元觀念。如何形成教學(xué)評(píng)一體化的單元設(shè)計(jì)，實(shí)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(rèn)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(shí)施的步驟

筆者研讀課標(biāo)、領(lǐng)會(huì)教材設(shè)計(jì)用意、了解學(xué)情后，確立單元教學(xué)主題，設(shè)定單元目標(biāo)，從終結(jié)性評(píng)價(jià)、表現(xiàn)性評(píng)價(jià)兩方面設(shè)計(jì)單元評(píng)價(jià)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(shí)安排、教學(xué)評(píng)活動(dòng)，設(shè)計(jì)后期作業(yè)與檢測(cè)。

1" " 分析大單元脈絡(luò)，確定單元學(xué)習(xí)主題

設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，教師需要通過(guò)對(duì)課標(biāo)、教材、學(xué)情的分析，找出單元內(nèi)容蘊(yùn)含的關(guān)鍵物理學(xué)知識(shí)、物理思想方法、核心價(jià)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(biāo)要求

課標(biāo)要求，學(xué)生能從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)電源和用電器的作用；知道電壓、電流和電阻；會(huì)看、會(huì)畫簡(jiǎn)單的電路圖，會(huì)連接簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路；說(shuō)出生產(chǎn)生活中采用簡(jiǎn)單串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的實(shí)例；了解串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)；會(huì)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(jí)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(shí)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(guò)對(duì)課標(biāo)、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(jí)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(zhǔn)備和引導(dǎo)過(guò)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(zhǎng)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(gè)主題，助推學(xué)生對(duì)“電流影響因素的定量分析”的認(rèn)知。

2" " 解讀課標(biāo)內(nèi)容，確定素養(yǎng)目標(biāo)

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(jìn)行學(xué)情分析、多方論證，生成單元教學(xué)目標(biāo)，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(biāo)分類（表１）。

分析相關(guān)內(nèi)容后，發(fā)現(xiàn)該部分的目標(biāo)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(dòng)變阻器在生活中的廣泛運(yùn)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(guò)對(duì)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(rèn)識(shí)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析現(xiàn)象、收集證據(jù)、進(jìn)行解釋與交流等過(guò)程中發(fā)展其探究意識(shí)和實(shí)踐能力；在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生尊重客觀事實(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)、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(dòng)設(shè)計(jì)，需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)（知識(shí)和能力儲(chǔ)備）、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)和學(xué)習(xí)策略進(jìn)行精準(zhǔn)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(diǎn)分析

在知識(shí)儲(chǔ)備方面，通過(guò)第１５章《電流和電路》的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)摩擦起電的原因有所了解，對(duì)電流有感性和理性的認(rèn)識(shí)，會(huì)識(shí)別電路、連接電路，會(huì)看、會(huì)畫電路圖，會(huì)使用電流表測(cè)量電流的大小，會(huì)探究串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律。

在能力儲(chǔ)備上，經(jīng)過(guò)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(hào)簡(jiǎn)化復(fù)雜的電學(xué)元件，會(huì)根據(jù)實(shí)物圖畫出電路圖，能根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖等。

②實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(huì)識(shí)別、判斷通路、斷路、短路三種電路狀態(tài)，能按要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的串、并聯(lián)電路，會(huì)正確使用電流表，能運(yùn)用串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)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(rèn)識(shí)，具備基本的設(shè)計(jì)能力，能夠生成自己的認(rèn)識(shí)，有闡述、設(shè)計(jì)的邏輯，能夠表述自己的觀點(diǎn)。

本章的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)存在一定的理解難點(diǎn)，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(dòng)手體驗(yàn)獲得直接感知，是本章教學(xué)設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮的地方。

２．學(xué)習(xí)重難點(diǎn)分析

依據(jù)課標(biāo)、教材、學(xué)情確定本章重點(diǎn)是“認(rèn)識(shí)電壓，會(huì)使用電壓表測(cè)量電壓；通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是“通過(guò)類比法初步認(rèn)識(shí)電壓，形成電壓的概念；能夠自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察記錄、分析并得出串、并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)；能通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(shí)儲(chǔ)備、能力儲(chǔ)備以及教學(xué)重難點(diǎn)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(jì)對(duì)電壓、電阻的認(rèn)知。據(jù)此可在本單元教學(xué)中，通過(guò)“幾個(gè)水果足以點(diǎn)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(yùn)動(dòng)；通過(guò)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(huì)”的理念，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)、新奇、生動(dòng)的情境，為學(xué)生提供鮮明的感知，增強(qiáng)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(dòng)助推策略

根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和相關(guān)條件將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為指向目標(biāo)的活動(dòng)和思考任務(wù)，在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、推理、想象、交流等活動(dòng)，進(jìn)而在交流、體驗(yàn)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(dòng)變阻器、小燈泡、干電池、導(dǎo)線、開關(guān)制作一個(gè)可以調(diào)節(jié)亮度的‘臺(tái)燈’，并說(shuō)明它的工作原理”。在解決具有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)實(shí)踐中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展能力。

（４）評(píng)價(jià)促進(jìn)策略

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常因某一問(wèn)題沒(méi)有得到及時(shí)解決，逐漸積累，出現(xiàn)知識(shí)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(dòng)中適時(shí)嵌入評(píng)價(jià)任務(wù)，及時(shí)診斷教學(xué)，反饋調(diào)整教學(xué)，達(dá)成學(xué)生對(duì)知識(shí)的真正理解和深度學(xué)習(xí)。通過(guò)課堂觀察、課堂提問(wèn)、課堂展示、互動(dòng)交流等多種方式，進(jìn)行師生評(píng)價(jià)、生生評(píng)價(jià)，并采取恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行反饋，可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)自我反思和評(píng)估，也便于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)，改進(jìn)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(dòng)能增加學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，促進(jìn)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(shí)驗(yàn)探究課，教師可通過(guò)科學(xué)分組、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控、激勵(lì)創(chuàng)優(yōu)等方式促進(jìn)學(xué)生開展合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案，交流探討，總結(jié)優(yōu)化，通過(guò)師生、生生互助合作，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入沉浸式探討交流學(xué)習(xí)狀態(tài)，促進(jìn)學(xué)習(xí)真實(shí)、深入地發(fā)生。

4" " 依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)

單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)主要是指教師根據(jù)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中或者學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過(guò)師生對(duì)話、課堂觀察、日常作業(yè)、單元測(cè)試、個(gè)別輔導(dǎo)等多種方式，對(duì)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(dá)成情況等進(jìn)行針對(duì)分析、診斷并改進(jìn)的過(guò)程［1］。根據(jù)學(xué)情、目標(biāo)以及章節(jié)的作用，筆者明確每節(jié)的評(píng)價(jià)目標(biāo)、評(píng)價(jià)任務(wù)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方式，并設(shè)計(jì)了單元評(píng)價(jià)任務(wù)，如表2—表5所示。

5" " 分解單元任務(wù)，設(shè)計(jì)進(jìn)階活動(dòng)

每個(gè)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(zhǎng)需要層層遞進(jìn)，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(shí)驗(yàn)，每課有側(cè)重”，設(shè)計(jì)出不同的問(wèn)題或活動(dòng)（圖3），讓學(xué)生進(jìn)行探究。

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圖3" "本章的兩條知識(shí)主線

本章單元核心任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)可以調(diào)節(jié)亮度的“臺(tái)燈”（圖4）。

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圖4" 可調(diào)節(jié)亮度的“臺(tái)燈”

操作建議：用學(xué)生電學(xué)實(shí)驗(yàn)箱中的滑動(dòng)變阻器、小燈泡、干電池、導(dǎo)線、開關(guān)等器材（或自行購(gòu)買其他器材，如電位器等）將電路連接起來(lái)，設(shè)計(jì)一個(gè)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(duì)小臺(tái)燈進(jìn)行“美化”。

評(píng)價(jià)與反饋：學(xué)生分組進(jìn)行展示與匯報(bào)，由學(xué)生代表和教師共同打分評(píng)出“最實(shí)用小臺(tái)燈”“最美小臺(tái)燈”“功能最強(qiáng)大小臺(tái)燈”等獎(jiǎng)項(xiàng)。

單元任務(wù)一：知道電壓并能夠利用電壓表測(cè)量電壓（１課時(shí)）

按照“感知電壓存在—電壓形成電流—認(rèn)識(shí)電壓高低”的順序引導(dǎo)學(xué)生逐步理解電壓。通過(guò)生活中學(xué)生的感知直接點(diǎn)出電壓，降低電壓概念的教學(xué)難度；在已有的對(duì)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(shuō)明書，學(xué)習(xí)連接和讀數(shù)，并通過(guò)與電流表的類比，掌握電壓表的使用方法；通過(guò)“想想議議”和“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中為學(xué)生設(shè)置的小實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)）

通過(guò)學(xué)生動(dòng)手制作水果電池，深化學(xué)生對(duì)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(shí)，再使用電壓表測(cè)量電壓，熟悉電壓表的使用，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)重視探究的過(guò)程與方法，教師需要重點(diǎn)把握的幾個(gè)環(huán)節(jié)：猜想或假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)估和交流；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)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(shí)；通過(guò)閱覽ＳＴＳ的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生向社會(huì)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(shí)）

通過(guò)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(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、比較、分析，確認(rèn)導(dǎo)體對(duì)電流有阻礙作用，把電阻概念的教學(xué)變得直觀、生動(dòng)、具體；通過(guò)學(xué)生對(duì)決定金屬導(dǎo)體電阻大小的幾個(gè)因素的探究，得出電阻大小與材料種類、長(zhǎng)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(shí)，進(jìn)一步說(shuō)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(huì)使用滑動(dòng)變阻器改變電壓和電流（１課時(shí)）

新課引入通過(guò)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(guò)演示實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)變阻器工作原理的理解，使其學(xué)會(huì)滑動(dòng)變阻器的正確連接和使用；通過(guò)“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”等題目的訓(xùn)練，讓學(xué)生在聯(lián)系實(shí)際、解決具體問(wèn)題的過(guò)程中，鞏固深化“影響電阻的因素”等知識(shí)。

6 結(jié)束語(yǔ)

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(píng)的一致性的作用，精準(zhǔn)把握學(xué)生前備知識(shí)、學(xué)習(xí)疑難知識(shí)以及學(xué)科育人價(jià)值，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、制訂評(píng)價(jià)任務(wù)、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，最終促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

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（欄目編輯" " 李富強(qiáng)）