基于大單元教學視域的高中物理深度學習探究

【摘要】將大單元視域下的教學理念融入日常的高中物理課堂，不僅有利于教師把握教學內容的本質結構，更有助于幫助學生建立物理學習的邏輯框架，提升學生的物理思維能力、實驗動手能力，以及物理知識的遷移能力.本文以“變壓器”一節(jié)為例，展示大單元教學視域下的課堂學習，以學生為中心，幫助學生重組知識結構，形成系統的物理理論，從而達到深度學習的目的.

【關鍵詞】大單元教學；深度學習；高中物理

物理學科的課堂教學設計應基于學科的核心素養(yǎng)，在教學的過程中幫助學生建立“物理觀念”、啟發(fā)“科學思維”、激發(fā)“科學探究”的興趣以及明確“科學態(tài)度和責任”.目前，學生在學習高中物理的過程中，普遍存在知識點認知分散、學科框架松散、學科素養(yǎng)偏弱的問題.大單元教學視域下的物理學習，有助于施教者把握整體教學脈絡，在教學過程中突出教學重點，完善整個教學過程，有助于學生整合知識結構、培養(yǎng)物理思維方式，提升物理學科素養(yǎng)，從而達到深度學習的教學目的.

變壓器一節(jié)中對變壓器結構和原理的探究過程，充分體現了物理探究的規(guī)律.采用遞進式的實驗教學方式，通過回憶所學的互感原理，將知識脈絡貫通銜接，培養(yǎng)學生在實驗探究過程中經歷物理概念的建立、探究、實驗設計、數據分析、得出結論等完整的物理過程，從而實現從單一的物理知識傳授到培養(yǎng)物理學科能力的轉變.

1教學目標

物理觀念：了解變壓器的結構，理解變壓器的工作原理，能用能量觀點分析“理想”變壓器的建立過程.

科學思維：通過對控制變量法的理解，在物理探究過程中培養(yǎng)學生的科學思維方式，理解變壓器原理的建立過程.

科學探究：通過發(fā)現問題、提出問題、分析問題、制訂計劃、設計實驗，進行實驗數據收集，分析數據得出結論，對現象進行解釋，再對規(guī)律進行再認識，讓學生充分體會整個科學探究的過程，理解科學探究的思路，完成科學探究的目標.

科學態(tài)度和價值觀：通過真實的情境探究，讓學生明白物理是一門以實驗為基礎的學科，樹立科學本質觀.

2學習內容分析

知識的傳授過程應從簡單的“授人以魚”向可發(fā)展性的“授人以漁”轉變.只有讓學生了解所學新知識是建立在已學知識的框架之上，才能在原物理框架之上搭建通往新知識的橋梁.只有了解學生已有的知識結構，才能充分喚醒學生的“前置概念”，才能充分激起學生的認知沖突，才能引導學生體會物理新知識構建的全過程.

變壓器是人教版新教材選修3-2第三章第二節(jié)的內容.本章主要的知識框架如圖1所示.

通過法拉第電磁感應定律、互感、交變電流的學習，學生已經有了基礎的理論支撐，能夠基于電磁感應的相關知識解釋互感現象.但是對于現實生活中互感現象的應用，學生感受還不深，無法從實際裝置中抽象出理論模型，缺乏理論聯系實際的能力，需要再著重培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力.

變壓器一節(jié)，新教材與舊教材相比最大的不同在于，將對變壓器工作原理的理論推導轉變成對變壓器結構的分析，進而通過實驗探究得到變壓器變壓原理.在探究過程中，讓學生一步步感受物理探究的全過程，同時通過對互感原理的回憶，串聯起本章的物理知識結構，達到深度學習的目的.

3基于大單元教學視域的教學設計

教師既是學習情境的創(chuàng)設者，又是學習情境的參與者.教師為學生創(chuàng)設挑戰(zhàn)性的情境問題，激發(fā)學生的學習興趣和動機，師生共同完成探究，分組學習，最后共同得出結論，獲得新知.“變壓器”一節(jié)的學習正是要求教師具備創(chuàng)設問題情境的能力，給學生提供探究的平臺和條件，由淺入深在實驗探究中獲得知識.

3.1問題驅動，主動探究

在了解變壓器構造的基礎上，通過實驗，需要明確兩個核心問題：（1）變壓器變壓的原理，（2）變壓器原副線圈的電壓與原副線圈匝數的定量關系.故應將變壓器的探究學習過程細分成定性研究和定量研究兩步，將實驗過程細分成演示實驗和學生實驗兩種.

3.1.1變壓器的構造探究

在探究變壓器的構造之前，需要先構建一個令學生感到好奇的問題情境，展示變壓器的作用，從而激起學生的認知沖突，激發(fā)其對變壓器構造的探究興趣.學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教學理念的改變，本質其實就是從注重單一的知識傳授轉變?yōu)槲锢韺W科能力的培養(yǎng).而在培養(yǎng)學生的學科能力之前，激發(fā)學生的學習興趣是很關鍵的前置條件.表1為情境及問題設計.

3.1.2變壓器變壓原理的探究

通過循序漸進地滲透性學習，學生通過感性的認知與理性的分析，得到合理的猜想，副線圈的電壓可能由原副線圈的匝數和原線圈的電壓決定.大單元視域下的深度學習也是生本主義下有意義的學習.通過變壓器的拆解、變壓器變壓實驗的演示、前置知識的回顧，逐步滲透變壓器的變壓原理，直至由學生自我提出問題：副線圈的電壓到底由哪些因素決定.表2為情境主問題設計.

3.2學生實驗探究：變壓器原副線圈電壓與匝數的關系

教師提問如何設計實驗，來定量探究副線圈的電壓與這些物理量的關系呢？

學生在對前置知識回憶的基礎上，對變壓器由感性的認知變?yōu)槔硇缘奶骄窟^程.在逐步滲透式的學習過程中，教師發(fā)起問題，學生主動參與，構建實驗探究框架，在與教師的合作中形成生本課堂，強化深度學習的效果.用大任務目標的形式驅動整個課堂的教與學，逐步構建學生在交流電這一章的知識網絡，達到培養(yǎng)、發(fā)展核心素養(yǎng)的目的和要求.

3.3高階探究：數據的比對與分析

教師通過實驗數據我們可以發(fā)現，如果原副線圈匝數比不同，那么原副線圈上的電壓比也會不一樣.原副線圈上的電壓之比會等于它們的匝數之比嗎？

物理學科核心素養(yǎng)的四個方面：“物理觀念”“科學思維”“科學探究”以及“科學態(tài)度與責任”.前序的共生課堂已經基本完成了前三個核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而“科學態(tài)度與責任”往往是教學過程中最容易被忽視的.“科學態(tài)度與責任”是嚴謹認真、實事求是、遵循科學倫理的自覺行為，也是大單元教學中達到深度學習所需具備的根本素養(yǎng).

分析學生見到的實驗事實是，原副線圈匝數比與原副線圈電壓比，比值接近.這一結果引起學生的探究興趣，從而激發(fā)高階探究的動力.此時教師可將鐵芯移出，讓學生比對實驗結果.發(fā)現將鐵芯移出后，比值相差甚大.此番演示實驗后，引導學生關注鐵芯的作用，回憶能量守恒的相關內容.在考慮能量損失的合理性后，學生通過邏輯分析最終得出變壓器原副線圈電壓與匝數的定量關系.

4教學反思

4.1探究性的物理課堂應注重學生思維的深度和主動性

科學探究的思路應該是：提出問題、猜想與假設、制訂計劃、設計實驗、進行實驗、收集證據、分析證據、得出結論.本節(jié)變壓器原理的探究中，筆者從變壓器作用的展示、裝置的拆解、原理的探究、實驗的設計與實施、實驗結果的分析這幾步，讓學生全程參與其中.通過遞進式的問題情境與演示實驗，讓學生主動回憶前置知識，架構物理邏輯框架，由感性的物理感知向理性的物理探究過程遞進.

4.2經典的課堂應該聯系生活實際

變壓器是生活中經常用到的裝置.馬路上、小區(qū)里、電器設備中都會出現變壓器的身影.從生活中感知物理原理，并且將物理原理聯系生活實際，更好地服務于全人類，才是物理學科最終的培養(yǎng)目標.理論聯系實際也是培養(yǎng)物理學科素養(yǎng)必不可缺的環(huán)節(jié).科學探究的興趣和韌性更是需要教師具備引導學生從生活中發(fā)現物理的能力.

4.3物理的深度學習來自于思維的不斷碰撞

大單元、大任務驅動下的教與學，不僅給教師提出了更高的要求，更是給學生展現了一種全新的學習思路和目標.在教學過程中，教師不僅應注重生本課堂的達成，還應創(chuàng)設具有思維深度，具有討論價值的問題.在問題的提出與討論過程中，允許學生各抒己見.只有這樣，才能引導學生在前置知識的幫助下，架構起通往新知識的橋梁.只有在對與錯的認知碰撞中，才能架構起更快通往科學彼岸的路.物理學的探究是曲折的，正是有了物理先賢們不斷的思維碰撞，才能讓物理學科不斷向前發(fā)展.

參考文獻：

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