聚焦大概念與核心任務的單元教學設計

《義務教育物理課程標準（2022年版）》強調應當使學生在認識自然現象、解決實際問題中形成科學的態度、理性的精神與正確的價值觀。為了提升八年級物理教學的有效性，助力中學生物理觀念、科學思維、探究意識、科學態度與責任的形成與發展，教師可以嘗試開展單元整體教學設計，通過制訂單元教學目標與拆解核心任務，形成相應的“知識單元”與具體的“項目單元”，讓學生在探究性學習中理解大概念，通過大概念的引領完成核心任務。為此，筆者依據自身教學實踐經驗，對聚焦大概念與核心任務的單元教學設計進行研究，具體以人教版八年級上冊第六章“質量與密度”為例。

一、開展單元教學設計，促進學生核心素養發展

在初中物理教學中，部分教師習慣于照本宣科，缺乏對教材知識內容的整體把握，導致學生對物理學科基本知識（如概念、公式、定律與應用性內容等）了解不足。在本次教學中，我將聚焦單元大概念、核心任務，展開層遞性的單元教學研究，如圖1和表1。

表1

本次教學活動旨在幫助學生形成物理思維，助力他們物理核心素養的發展，使他們初步形成物理模型觀念，繼而在生動的情境、自主實驗與合作學習中形成類比思維，掌握物理學習方法，能夠發現生活中的物理問題，感受物理學科的實用性與廣泛性。在大概念的引領下，單元教學活動要面向班級中的全體成員，助力學生思維發展，使他們認識質量與密度，能夠使用不同的方法測量物質的質量與密度。

總之，我們將大概念作為課堂教學活動開展的核心，以促進學生物理核心素養發展為主要教學目標，為學生打造生動的物理課堂，使他們在核心任務、實踐活動與關鍵問題的帶領下經歷知識產生的過程，進行創造性學習與探索，從而認識物理學科的本質，增強學好物理的自信。

二、基于教學活動框架，激發學生的探究欲望

（一）依據大概念，確立課堂教學內容

師：同學們，下午好。經過前面的學習，我們已經知道什么是質量，測量物質的質量需要借助哪些工具或已知條件，物體的質量單位是什么。今天，我們需要結合已學的知識內容，探究質量與體積之間的關系。（本節課主要圍繞活動任務2開展，旨在使學生獲取密度的相關知識，促進他們類比思維、轉化意識的形成與發展）

隨后，教師播放提前準備好的課件，分別為用3D打印技術制作的少數民族傳統頭飾和用銀子手工制成的，當地人一下便能分辨出真假。

教師：為什么相同體積的物質，質量卻具有較大差異呢？

生1：因為構成的材料不一樣。

師：說得很好。這也是本課中我們要學習的內容：物質的另一特性一一密度。接下來，我們通過實驗，一起總結密度的定義。

生2：老師，既然都是物質的特性，那質量與密度有什么不同呢？

師：這位同學問得很好。質量作為物體的固有屬性，其不會隨著物體的狀態變化而發生變化，那密度是不是也是這樣的？作為一種相對抽象的知識內容，質量與密度有哪些聯系與區別呢？讓我們在接下來的課堂學習中揭曉謎底！

（二）結合實際現象，解決實際問題

師：測量質量需要借助哪些工具？

生3：托盤天平、電子秤、案秤等。

師：天平測量物質質量的原理是什么？

生4：用杠桿的平衡條件，這樣就可以測出物質的質量了。

師：很好。我們今天的學習中還需要借助一種工具，就是量筒。

教師可以給學生分發質量、大小不一的鐵塊，提醒學生合理分工、相互配合，讓他們分組進行實驗與數據的記錄。利用排水法，測得精準的物理實驗數據。這時，學生發現，不同鐵塊的質量與體積之間存在比值固定的規律（如表2）。

表2

師：大家發現鐵塊的質量與體積之間有著什么樣的規律？

生5：質量與體積的比值都是7.87。

生6：無論質量和體積有什么樣的變化，它們之間的比值都是固定的數。

師：說得很好。這其實就是物質的密度，那密度是什么呢？誰能說一說？

生7：我認為密度就是物質內部物質的緊密程度。

師：這位同學回答得比較直觀，但是緊密程度的說法缺乏精確性與嚴謹性。誰來補充？

生8：我覺得密度是單位體積內物質的質量。

師：回答很精練，也很接近今天我們要學的密度的定義了。你是怎樣得出這個結論的？

生9：因為我發現鐵塊的密度算法是用質量除以體積，質量與體積的比值是不變的。

師：這位同學很善于觀察和概括。那么我們一起來總結一下物質的密度一一密度是指單位體積內物質的質量，反映了物質內部質量的分布情況。（可在電子白板上出示文字與相應的公式 ，標注出公式各部分代表的內容與常用單位）在這里，大家需要知道的是，密度作為物質的一種特殊屬性，與物質的質量、體積的大小無關，它是質量與體積的比值，同種物質的密度是一定的。不同物質之間的密度有沒有差異呢？我們繼續探究一下。

教師可以增加實驗中需要投入的實物種類，讓學生通過實驗測量銅塊、鋁塊、銀塊等金屬物質的密度。測量體積時，教師可以給學生提供外形較為規則的物質，讓他們借助刻度尺進行測量，掌握不同物質體積的算法，形成類比思維與轉化意識，從而牢固掌握物質體積的計算方法，感受物理實驗的嚴謹性、科學性。

三、組織物理實驗活動，經歷知識形成過程

（一）創設具體情境，提升應用能力

在本次課堂教學中，教師對單元中的大概念進行提取，設計整體教學目標，并且改變以往的知識傳授方式，使學生在核心任務的帶領下進行學習，這有助于加深他們對物理知識的學習印象，并使學生獲得獨特的學習感受。

為了激發學生的學習興趣，教師可以引入學生感興趣的話題或短視頻平臺中的熱門話題，吸引他們的關注力，使他們聯系所學知識，不斷地提高解決問題的能力，這有助于構建開放型課堂，使學生形成良好的物理觀念、科學思維，并樹立科學的態度與責任意識。

如選取短視頻平臺中某鑒寶博主的視頻，學生作為鑒定人員，進行“真假金幣鑒定”。學生對這一任務表現出極高的興趣，他們先是進行了組內探討，又自主進行了實驗方案的設計。這一情境任務不僅激發了學生的好奇心與挑戰欲，使他們設身處地地進行問題分析，更拉近了物理教學與現實生活之間的距離，促進學生感受物理學科的使用價值。

（二）進行分組實驗，助力素養形成

師：這里需要提醒大家的是，我們不僅要分辨金幣的真假，還應保存實驗數據。當有人問“為什么你會得出這樣的結論\"時，我們可以用數據、物理知識去佐證自己的觀點。

生：我們可以計算金幣密度，但是不會分辨真假。

師：老師會給出常見金屬物質的密度表，大家可以參考一下（見表3）。

表3

學生結合所學，使用量筒、天平、水和發放的\"金幣”，有序地完成鑒別任務。大家在探討后確定方法，計算出手中“金幣\"的密度，根據對照表判斷真假。小組一：學生1：讓我們先用天平測量金幣的質量。學生2：好主意！我來調平天平。（共同合作，用天平測量金幣的質量）學生3：金幣的質量是 20g 。學生1：接下來，我們用量筒測量金幣的體積。先在量筒里裝些水，記錄下初始體積）學生2：初始體積是 50cm³ 。學生1：（將金幣浸入水中）現在水的體積是多少？學生 3：55cm³ 。學生2：金幣體積是 5cm³ 。學生1：密度就是 4g/cm³ 。學生3：這個密度好像不對啊，金的密度不是這個數吧？學生2：金的密度是 19.3g/cm³ 。這個金幣的密度只有 4g/cm³ ，肯定不是真的。小組二：學生4：咱們先用排水法算一下金幣的體積。學生5：我來裝水。學生6：（負責記錄）量筒內原有 60cm³ 水。學生5：（將金幣浸入）現在變成 65cm³ 。學生4：（計算）體積是 5cm³ 。學生6：（用天平稱重）金幣質量是18克。學生5：（計算密度）密度是 3.6g/cm³ 。學生4：金的密度是 19.3g/cm³ ，我們的金幣密度只有 3.6g/cm³ ，是假的。A教師對學生的實驗過程加以巡視，對于生生探討情況展開觀察與分析。最后，各組進行數據分析與實驗結果匯總，并派代表交流分享實驗結果與鑒定結果。

師：大家從“真假金幣鑒定\"實驗任務中獲得哪些啟示？

生1：我們要正確使用測量工具。就我們小組來說，雖然最后的結果是正確的，但是因量筒使用問題，造成讀數不夠精準。所以，在使用工具進行物體體積的測量時，特別是選用排水法，一定要確保視線與容器內凹液面最低點一致，不能仰視或俯視。

生2：我們學會了用密度來鑒別物質的種類。

生3：知道了不同物質的密度，可以借助物理實驗，根據密度去區分物質。

師：大家說得真好！質量和密度作為物體的特性，我們可以通過測量密度來鑒別某一物體。接下來，大家有沒有信心一起進行課堂挑戰？

生（全班）：有！

四、優化作業布置形式，提升學生學習能力

（一）進行課堂訓練，掌握真實學情

教師可借助數字白板出示課堂訓練習題。

1.填空題

（1）密度的國際單位是 ，符號是公式是 0

（2）質量是衡量 的物理量，它并不會隨著 而發生變化。

2.判斷題

（1）密度是物質單位體積的質量，其變化主要由溫度引起的體積變化決定。（

（2）同種物質質量與體積成正比，也就是質量越大，則體積越大，質量變小，體積也隨之變小。

3.思考題

（1）我校準備建一座紀念雕像，選取的材料初始高度為 5.52m ，是一塊花崗巖。長、寬、高分別為 7.7m 、3.9m 和 1.2m ，完成后質量大約為初始的 1/3 0

如果你作為設計師參與雕刻，需要選用載重不同的車輛運輸，你能給出運輸建議嗎？（微型貨車 lt;2Δt 輕型貨車2～4t、中型貨車 gt;10t， 超重型貨車 gt;100t ）

（2）你能知道同桌的體積嗎？（提示：人的密度與水的密度比較接近）

（二）設計課后作業，鞏固知識學習

在課后作業的布置中，我進行了如下設計：

1.你能自主設計出測量蘋果密度的物理小實驗嗎？（需說明實驗原理、所使用器材、具體步驟）2.為了知道醋和醬油的密度，你能設計一個小實驗嗎？應該先測兩者的質量還是體積呢？說一說你的想法。3.你對生活中哪一物體的密度測量比較感興趣？請記錄自己的想法與實驗方案。

除了教材中常規的課后習題，教師還可設計一些與生活緊密相關、具有開放性的實驗問題，讓學生課后進行實驗探索，從而認識物質的基本屬性，掌握鑒別不同物質的科學方法。為了給后續活動任務3的學習奠基，教師還可以結合生活中的常見現象，使學生思考是否所有的物質都會遵循熱脹冷縮規律。如當水的形態、體積發生變化時，其密度是否也會發生變化？

五、總結

教學設計應從學生的已有經驗和知識結構出發，聚焦單元教學大概念，布設相應的核心任務，使學生循序漸進地理解密度概念，認識密度公式，明白質量與體積之間的關系。教師可以讓學生使用知識樹或者思維導圖，對所學習的物理知識進行梳理，展開自我學習評價。學生利用在線教學工具，將評價表、繪制圖形上傳教師端，以便教師更為深入地掌握學情，設計后續教學活動。只有從單元的角度出發，進行大概念分析，拆解核心任務，密切知識聯系，才能更好地達成教學自標，使學生形成對單元知識的整體認識，全身心投入物理課堂學習中。同時，教師應關注學生的自我評價，總結單元教學的優勢與不足，避免單純根據分數對學生進行評價。只有這樣，才能更好地幫助學生建立“質量與密度”的學習支架，提升學生的自我管理與學習能力，發揮小組合作學習的優勢，促進學生物理核心素養的發展。

（作者單位：新疆木壘縣中學）

編輯：趙飛飛