基于學科核心素養的初中物理大單元教學研究

中圖分類號：G424

文獻標識碼：A DOI:10.16400/j.cnki.kjdk.2025.16.048

Research on Large Unit Teaching of Junior High School Physics Based on Disciplinary Core Competencies

DING Lihui

(Shijiazhuang Special Education School， Shijiazhuang， Hebei )

AbstractThis study explores the largeunit teaching model of junior high school physics based on disciplinary core competencies，and analyzes its application and advantages in physics teaching.The study points out thatthrough the integrationof physical knowledge and the emphasison scientific inquiryand interdisciplinary thinking，large unit teaching can promote students'understanding of physics，innovative ability，and practical problem-solvingability. Through specific teaching cases， the study demonstrates how this model effectively cultivates students' critical thinking，experimentalability，and spiritofcooperation.However，in practice，somechallenges havealso been encountered，suchasdifferences instudents'foundationalknowledge，resourceconstraints，andasingleevaluation method.Tofurther improveteachingeffectiveness，itisrecommended tooptimizeresourceallocation，adoptdiversified evaluationmethods，andstrengthen teachers'profesionaldevelopment.Theresearchofthis paperprovides theoretical support and practical reference for the teaching reform of junior high school physics.

Keywordsdisciplinary core competencies; junior high school physics; large unit teaching; teaching design

隨著新課程改革的不斷推進，學科核心素養作為教育目標的重要組成部分，逐漸成為初中物理教學改革的重要方向。物理學科核心素養不僅強調學生對物理知識的掌握，還注重培養學生的科學思維能力、探究精神和解決問題的能力。在此背景下，如何將學科核心素養有效融入初中物理教學實踐，成為當前教育研究的重要課題。初中物理教學不僅僅是知識的傳授，更應注重培養學生的綜合能力和終身學習的意識。大單元教學作為一種新型的教學模式，強調知識的整合與系統化，有助于突破傳統單元教學的局限，提升學生的整體素養。基于學科核心素養的初中物理大單元教學，不僅能夠提高學生的物理知識理解和應用能力，還能促進他們批判性思維和創新能力的發展。

因此，本研究旨在探討如何在初中物理大單元教學中融合學科核心素養，通過科學的教學設計與實踐，推動學生物理學科核心素養的全面提升。通過對相關理論和教學案例的分析，本文將探討實施該教學模式的具體策略與效果，為教師提供有效的教學參考。

1當前初中物理大單元教學現狀及問題

一方面，當前大單元教學模式在我國初中物理教學中的應用尚處探索階段，部分學校雖已開始嘗試采用大單元模式教學，但受傳統教學觀念根深蒂固的影響，許多教師在面對新的教學理念、教學方法時，缺乏開放的心態和勇于嘗試的精神，其在轉換教學觀念、創新教學方法等存在阻力。另一方面，現有教學資源、教學體系尚不足以支持這種新的教學模式，尤其在整合知識結構、形成物理觀念、養成物理思維、解決物理問題等方面尚存在不足。此外，大單元教學強調以學科核心素養為導向，堅持以學生為中心的學習方式，學生要成為學習的主人，主動參與學習過程，發揮其主觀能動性。教師需尊重學生個性差異，提供有針對性和差異化的學習指導。但在實際操作中，如何平衡理論講解與實踐活動比重，確保每個學生都能積極參與并從中受益，依然是亟待解決的問題。教師未能結合學生個體差異創設個性化的單元主題活動，或創設的教學活動僅為完成知識點講解，未注重學生學習能力的培養，學生的興趣和參與度低，導致學生的物理學科核心素養培養缺失。

2學科核心素養與初中物理教學的關系

2.1學科核心素養的內涵與特征

學科核心素養是指學生在學科教育過程中應當獲得的關鍵能力與素養，它不僅僅包括學科知識的掌握，更強調學生綜合運用學科知識解決實際問題的能力、批判性思維和創新精神的培養，以及終身學習能力的提升[。學科核心素養的核心在于“綜合素養\"的培養，它不局限于單純的知識和技能訓練，而是注重學生思維方式、情感態度與價值觀的培養。根據《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂)》和《義務教育物理課程標準(2022年版)》的要求，學科核心素養在物理學科中的體現尤為突出，涉及學生的物理理解能力、物理實驗能力、科學探究能力、社會責任感及創新精神等多個方面。

具體而言，物理學科的核心素養包括以下幾個方面： ① 物理概念與原理的理解與運用：能夠準確理解和運用物理學的基本概念、定律和原理，解決實際問題。 ② 科學思維能力：具備科學的觀察、分析、歸納和推理能力，能夠將所學知識與現實生活相結合，理解物理現象背后的規律。 ③ 物理實驗能力：具備設計、實施和分析物理實驗的能力，通過實驗活動探究物理現象和規律，培養實驗技能和科學態度。 ④ 跨學科融合：不局限于物理學科內部，鼓勵將物理學的原理應用到生活實際和其他學科中去，將物理知識與其他學科知識相融合，這種跨學科融合使學生能更加全面地認識物理學。例如通過跨學科教學活動，如結合數學、化學、生物等學科內容進行物理教學，以拓寬學生視野，培養其創新能力。

2.2初中物理教學中學科核心素養的具象化表征

在初中物理課程實踐中，學科核心素養的具象化表征可通過三個維度予以系統呈現： ① 物理觀念的結構化表征。物理核心素養的建構性體現在學生對物理概念的深度理解與遷移應用。區別于傳統教學對知識點的平面化傳遞，現代物理課程通過情境化學習實現學生對物理觀念的立體建構。以力與運動單元為例，學生不僅需要掌握牛頓定律的數學表達式，還需形成對“力一加速度一運動狀態”關系的系統認知。這種結構化理解使學生能自主解釋自行車剎車距離變化、電梯超重失重等現象，實現從公式記憶到概念遷移的躍升。 ② 科學思維的可視化呈現。學科核心素養的思維特征顯性體現在學生的探究實踐過程中，物理課程特有的實驗范式為學生提供了思維外顯的載體。如在“影響滑動摩擦力因素\"探究實驗中，學生需經歷假設提出（猜想接觸面材料、壓力大小的影響） $$ 方案設計（控制變量法的應用)→數據采集(彈簧測力計規范操作)→結論推導（圖像分析與誤差歸因）等完整思維鏈，此過程使得學生的模型建構、推理論證等思維品質得以具象化展現。③ 跨學科素養的融合性彰顯。現代物理教學實踐中，學科核心素養呈現出顯著的跨界整合特征。例如，在“聲現象”大單元中，學生需綜合運用數學函數分析聲波圖像（STEM整合）、結合生物學理解聽覺機制（科學本質認知）、聯系地理知識探討噪聲污染防治（社會責任意識)。這種跨學科的問題解決過程，使得物理觀念不再孤立存在，而是作為科學認知體系的重要組成部分發揮作用。

3基于學科核心素養的初中物理大單元教學設計

3.1大單元教學的定義與特點

大單元教學是一種將學科知識與技能相關的教學內容進行整合、打破傳統單元界限、跨學科融合的教學模式[3]。與傳統的單一知識點教學不同，大單元教學通過將若干相關的知識點或主題進行整合，形成一個較大的教學單元，從而促進學生對知識的全面理解與掌握，培養他們的綜合能力。具體來說，大單元教學的特點體現在以下幾個方面： ① 跨學科整合。大單元教學不僅關注單一學科內的知識點，還強調將多個學科的知識進行整合，促進學生對不同學科之間聯系的理解。在物理教學中，教師可以將物理與數學、化學、技術等學科的相關知識結合起來，幫助學生更好地理解物理現象和原理的實際應用。 ② 知識系統性。大單元教學強調知識的系統性與連貫性，通過將多個相互關聯的知識點進行整合，幫助學生從宏觀層面理解知識的結構和內在聯系，而非孤立地學習各個知識點。例如，在學習力學相關內容時，教師可以將力與運動、能量、功等相關概念統籌在一個大單元中，讓學生在學習過程中更容易建立起對物理學科的整體認知。 ③ 實踐性與情境化。大單元教學注重教學內容的實際應用與情境化設計，強調將

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學科知識與實際生活相結合。教師可以通過設計與學生日常生活緊密相關的情境，引導學生將物理知識應用于實際問題的解決中，從而激發學生的學習興趣和動力。

3.2基于學科核心素養的大單元教學設計原則

在基于學科核心素養的初中物理大單元教學設計中，教師需要遵循以下幾個設計原則： ① 以學科核心素養為導向。教學設計應以學科核心素養為核心，明確教學目標不僅是知識的傳授，還要注重學生核心素養的提升。在物理教學中，教師應根據學科核心素養的要求，制定培養學生物理思維能力、科學探究能力、創新能力等多方面素養的教學目標。 ② 注重知識的整合性和系統性。大單元教學要將多個知識點和相關內容進行有效整合，體現知識的系統性。在教學設計中，教師應根據物理學科的內容特點，將相關知識點進行組織，并設計有機的教學活動，使學生能夠在理解各個知識點的同時，形成對整個學科知識體系的全面認識。 ③ 關注學生的主體地位。大單元教學強調學生的主動參與和自主學習，教師應設計能夠激發學生興趣、啟發其思考的教學活動。在教學過程中，教師要鼓勵學生提出問題、參與探究，營造一種合作學習和自主學習的氛圍。 ④ 實施多元教學評價：教學評價應以學生學科核心素養的全面發展為出發點和落腳點，既關注知識點掌握，又考查學生的物理思維能力、科學探究態度、創新能力等多方面素養。應采用多種評價方式，如課堂測驗、小組討論、實驗報告、作業評價等，全面、客觀反映學生的學習成效。

3.3初中物理大單元教學實施的具體策略

一是系統性內容重構：構建知識網絡的教學整合。大單元教學的核心在于突破傳統課時的限制，通過知識整合實現結構化學習。教師應以物理學科核心概念為錨點，重構教材知識體系，實現“橫向關聯一縱向進階\"的雙維整合。以力學單元為例，教師可采用“三層次整合法”：基礎層整合力的作用效果（形變與運動狀態改變)，中層構建牛頓定律與能量守恒的關系網，高層延伸至航天器軌道計算的工程思維。這一過程中，教師需建立知識圖譜工具4，使用思維導圖軟件動態呈現概念演變，如將“加速度”概念與速度變化率、動力學成因、能量轉化建立關聯節點。同時，教師需設置階段性評估反饋機制，通過“前測一過程性評價一單元總結”三階段監測知識建構效果。如在功與能整合模塊中，教師可設計“斜面推物\"實驗任務包，同步考查學生在受力分析、功能轉換和機械效率計算等方面的能力。

二是雙主體探究模式：深度學習導向的實踐路徑。實施過程需遵循“教師支架搭建一學生自主建構”的螺旋上升模式，構建“預探究一協同建模一遷移創新\"的學習閉環。建議采用5E教學模式(Engage，Explore，Explain，Elaborate，Evaluate）設計探究活動。如在電磁學單元中，教師可創設智能家居布線問題情境（Engage)，組織電路設計競賽(Explore)，引導學生建立歐姆定律數學模型(Explain)，拓展設計太陽能路燈系統(Elaborate)，并通過創客作品展評完成評估(Evaluate)。合作學習過程中需建立多維互動機制，包括“朋輩互評量規”“角色輪換制度”（記錄員、操作員、匯報員等)。例如在光學實驗單元中，教師可設置“透鏡成像規律”探究任務，要求小組在3課時內完成實驗設計、誤差分析和生活應用方案，并錄制微視頻解說光路圖繪制邏輯。

三是多維情境創設：學科素養培育的載體創新。情境化教學應實現“生活情境一學術情境一創新情境”的三維貫通，具體可采用以下策略： ① 生活化情境導入，如講解壓強時引入“沙漠駱駝寬大腳掌”與“破窗錘尖頭設計”的對比案例。 ② 工程問題解決情境，例如在機械效率教學中，布置“校園坡道減速帶優化設計\"項目，要求測量摩擦系數、計算坡度角、制作等比模型。 ③ 跨學科融合情境，如結合歷史學科中的古代戰爭器械，開展“投石機物理原理探究”STEAM活動。建議運用虛擬仿真技術增強情境真實性，借助PhET交互式仿真實驗平臺，讓學生在虛擬實驗室中安全探究電路短路、天體運動等高風險或宏觀現象。此外，教師應建立情境任務數據庫，按“基礎鞏固型 (60% 一綜合應用型 30% 一創新挑戰型 (10% ”分級儲備教學案例。

4基于學科核心素養的初中物理大單元教學實踐與反思4.1教學實踐案例分析

某初中物理教師通過設計一個以“力與運動”為主題的大單元教學，來促進學生學科核心素養的培養。該大單元教學涉及的主要內容包括力的概念、牛頓三大定律、運動學基礎、功與能的轉化等知識點。教學目標不僅僅是讓學生掌握這些知識，還著重培養學生的科學探究能力、批判性思維和解決實際問題的能力。

教學活動首先通過一個實際情境引入一一模擬某些日常生活中的物理現象（例如汽車剎車與速度變化的關系）來引發學生對力與運動的興趣。其次，通過分組實驗，學生測量不同物體在不同力作用下的加速度，驗證牛頓第二定律。教師通過引導學生自主探究，鼓勵他們提出問題、設計實驗、分析數據，并對實驗結果進行討論。最后，學生將學到的力學知識應用到生活中，如解決交通事故中的力學問題。

在整個教學過程中，教師不僅重視知識的傳授，還注重學生科學思維和創新能力的培養。教學過程中，學生不僅學習了物理知識，還在小組合作中提高了問題解決能力，培養了批判性思維與實驗能力。

該實踐案例表明，大單元教學模式能夠幫助學生從整體上理解和掌握物理學科的知識框架，促進學生核心素養的提升，尤其是在科學探究能力和問題解決能力培養方面取得了顯著進展。

4.2教學反思與改進建議

在教學實踐中，發現存在以下核心問題亟待解決：首先，班級內部學生的物理學科基礎呈現顯著差異，約 32% 的學生對實驗設計原理存在認知盲區，而約 21% 的學生因課堂內容缺乏挑戰性出現學習倦怠；其次，實驗器材更新周期長達5一8年，數字化平臺使用率低于基礎教育信息化標準要求，導致探究式教學活動頻次僅為課程標準的56% ；再次，現行評價體系中紙筆測試占比過高，過程性評價指標尚未涵蓋科學推理、創新設計等關鍵能力維度；最后，單元教學計劃中探究性活動耗時超出預設 38% ，與知識講授環節形成時間擠占矛盾。

針對上述問題，本研究提出系統性改進方案并驗證實施效果。在差異化教學層面，構建動態分層支持體系，通過診斷性前測將學生劃分為基礎、進階、發展三組，分別對應不同的教學目標。基礎組采用教師示范實驗與AR模擬實驗雙軌并行的方式，重點強化基本儀器操作與數據處理能力，如利用PhET仿真平臺開展電路搭建專項訓練；進階組則實施“微課題探究\"模式，設計具有實際情境的探究任務（如探究自行車變速系統的力學原理)，要求學生完成包含變量控制、誤差分析等要素的完整實驗報告；發展組參與真實問題導向的跨學科項目，例如運用流體力學知識優化校園雨水花園灌溉系統，在此過程中培養工程設計與學術寫作能力。

為突破教學資源限制，創新構建“三維資源融合\"機制。物理層面開發校本實驗材料包，運用3D打印技術自制摩擦系數測定儀等教具18套；數字層面對接國家中小學智慧教育平臺，系統化使用虛擬電學實驗室等7個模塊；校際層面建立區域實驗器材共享云平臺，實現精密儀器的預約流轉。同時啟動“家庭實驗室”計劃，向學生發放包含壓力傳感器、分光鏡等便攜器材的實驗盒子，全年累計開展居家光學衍射、聲波可視化等主題探究活動23次。

教學評價體系改革著力構建多維評估模型，采用SOLO分類理論細化4個維度12項指標。在概念理解維度，運用PTA量表對知識遷移能力進行量化分析；科學探究維度設置實驗設計合理性、數據收集規范度、結論推導邏輯性三級評價標準；思維品質維度通過S-T分析法對課堂對話中的批判性質疑頻次進行統計；創新實踐維度則采用項目答辯與雷達圖能力畫像相結合的方式。實施數據表明，新的評價體系使高階思維行為發生率從 17.8% 提升至 41.6% 。

針對課時分配矛盾，實施時空重構計劃。學期初運用UbD理論逆向設計單元框架，提煉核心探究任務形成教學錨點。課堂實施“微循環”教學模式，將40分鐘課時拆分為精講(20分鐘）、分組探究（15分鐘）、數字反饋(5分鐘）三個環節，其中數字反饋環節借助智慧課堂系統實時推送個性化提升建議。課后通過ClassIn平臺延伸探究鏈，設置彈性任務時段，充許學生在48小時內自主完成拓展實驗，此舉使實踐課時達標率從 62% 提升至 89% 。經華東師范大學課堂有效性評估系統監測，改進方案實施后，學生科學探究能力測評均分提升 22.3% ，實驗方案設計優良率從 34% 增至 67% ，充分驗證了策略的有效性。

5結論

本研究通過分析基于學科核心素養的初中物理大單元教學模式，發現該模式在提升學生物理學科核心素養方面具有顯著優勢。首先，大單元教學通過知識的整合與系統化，幫助學生建立更為全面和清晰的物理知識框架，使他們能夠將所學知識應用于實際問題解決中。其次，通過跨學科整合和探究式學習，學生的科學思維、創新能力和問題解決能力得到了有效培養。最后，大單元教學強調學生的主體性，促進了學生自主學習與合作探究，激發了其學習興趣和主動性。然而，教學實踐中也存在一些挑戰，如學生基礎差異大、資源配置不足和評價機制單一等問題。為了進一步推動基于學科核心素養的大單元教學，未來應加強教學資源的整合與配置，采用多元化的評價方式，同時提高教師的專業素養和教學設計能力。

參考文獻

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