聚焦大概念與核心任務(wù)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)應(yīng)當(dāng)使學(xué)生在認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象、解決實(shí)際問題中形成科學(xué)的態(tài)度、理性的精神與正確的價(jià)值觀。為了提升八年級(jí)物理教學(xué)的有效性，助力中學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、探究意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成與發(fā)展，教師可以嘗試開展單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，通過制訂單元教學(xué)目標(biāo)與拆解核心任務(wù)，形成相應(yīng)的“知識(shí)單元”與具體的“項(xiàng)目單元”，讓學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)中理解大概念，通過大概念的引領(lǐng)完成核心任務(wù)。為此，筆者依據(jù)自身教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)聚焦大概念與核心任務(wù)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具體以人教版八年級(jí)上冊(cè)第六章“質(zhì)量與密度”為例。

一、開展單元教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展

在初中物理教學(xué)中，部分教師習(xí)慣于照本宣科，缺乏對(duì)教材知識(shí)內(nèi)容的整體把握，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)科基本知識(shí)（如概念、公式、定律與應(yīng)用性內(nèi)容等）了解不足。在本次教學(xué)中，我將聚焦單元大概念、核心任務(wù)，展開層遞性的單元教學(xué)研究，如圖1和表1。

表1

本次教學(xué)活動(dòng)旨在幫助學(xué)生形成物理思維，助力他們物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，使他們初步形成物理模型觀念，繼而在生動(dòng)的情境、自主實(shí)驗(yàn)與合作學(xué)習(xí)中形成類比思維，掌握物理學(xué)習(xí)方法，能夠發(fā)現(xiàn)生活中的物理問題，感受物理學(xué)科的實(shí)用性與廣泛性。在大概念的引領(lǐng)下，單元教學(xué)活動(dòng)要面向班級(jí)中的全體成員，助力學(xué)生思維發(fā)展，使他們認(rèn)識(shí)質(zhì)量與密度，能夠使用不同的方法測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與密度。

總之，我們將大概念作為課堂教學(xué)活動(dòng)開展的核心，以促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)發(fā)展為主要教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生打造生動(dòng)的物理課堂，使他們?cè)诤诵娜蝿?wù)、實(shí)踐活動(dòng)與關(guān)鍵問題的帶領(lǐng)下經(jīng)歷知識(shí)產(chǎn)生的過程，進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)與探索，從而認(rèn)識(shí)物理學(xué)科的本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)好物理的自信。

二、基于教學(xué)活動(dòng)框架，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

（一）依據(jù)大概念，確立課堂教學(xué)內(nèi)容

師：同學(xué)們，下午好。經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道什么是質(zhì)量，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量需要借助哪些工具或已知條件，物體的質(zhì)量單位是什么。今天，我們需要結(jié)合已學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，探究質(zhì)量與體積之間的關(guān)系。（本節(jié)課主要圍繞活動(dòng)任務(wù)2開展，旨在使學(xué)生獲取密度的相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)他們類比思維、轉(zhuǎn)化意識(shí)的形成與發(fā)展）

隨后，教師播放提前準(zhǔn)備好的課件，分別為用3D打印技術(shù)制作的少數(shù)民族傳統(tǒng)頭飾和用銀子手工制成的，當(dāng)?shù)厝艘幌卤隳芊直娉稣婕佟?/p>

教師：為什么相同體積的物質(zhì)，質(zhì)量卻具有較大差異呢？

生1：因?yàn)闃?gòu)成的材料不一樣。

師：說得很好。這也是本課中我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：物質(zhì)的另一特性一一密度。接下來，我們通過實(shí)驗(yàn)，一起總結(jié)密度的定義。

生2：老師，既然都是物質(zhì)的特性，那質(zhì)量與密度有什么不同呢？

師：這位同學(xué)問得很好。質(zhì)量作為物體的固有屬性，其不會(huì)隨著物體的狀態(tài)變化而發(fā)生變化，那密度是不是也是這樣的？作為一種相對(duì)抽象的知識(shí)內(nèi)容，質(zhì)量與密度有哪些聯(lián)系與區(qū)別呢？讓我們?cè)诮酉聛淼恼n堂學(xué)習(xí)中揭曉謎底！

（二）結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象，解決實(shí)際問題

師：測(cè)量質(zhì)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(cè)量物質(zhì)質(zhì)量的原理是什么？

生4：用杠桿的平衡條件，這樣就可以測(cè)出物質(zhì)的質(zhì)量了。

師：很好。我們今天的學(xué)習(xí)中還需要借助一種工具，就是量筒。

教師可以給學(xué)生分發(fā)質(zhì)量、大小不一的鐵塊，提醒學(xué)生合理分工、相互配合，讓他們分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)的記錄。利用排水法，測(cè)得精準(zhǔn)的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，不同鐵塊的質(zhì)量與體積之間存在比值固定的規(guī)律（如表2）。

表2

師：大家發(fā)現(xiàn)鐵塊的質(zhì)量與體積之間有著什么樣的規(guī)律？

生5：質(zhì)量與體積的比值都是7.87。

生6：無論質(zhì)量和體積有什么樣的變化，它們之間的比值都是固定的數(shù)。

師：說得很好。這其實(shí)就是物質(zhì)的密度，那密度是什么呢？誰能說一說？

生7：我認(rèn)為密度就是物質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)的緊密程度。

師：這位同學(xué)回答得比較直觀，但是緊密程度的說法缺乏精確性與嚴(yán)謹(jǐn)性。誰來補(bǔ)充？

生8：我覺得密度是單位體積內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量。

師：回答很精練，也很接近今天我們要學(xué)的密度的定義了。你是怎樣得出這個(gè)結(jié)論的？

生9：因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)鐵塊的密度算法是用質(zhì)量除以體積，質(zhì)量與體積的比值是不變的。

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

教師可以增加實(shí)驗(yàn)中需要投入的實(shí)物種類，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量銅塊、鋁塊、銀塊等金屬物質(zhì)的密度。測(cè)量體積時(shí)，教師可以給學(xué)生提供外形較為規(guī)則的物質(zhì)，讓他們借助刻度尺進(jìn)行測(cè)量，掌握不同物質(zhì)體積的算法，形成類比思維與轉(zhuǎn)化意識(shí)，從而牢固掌握物質(zhì)體積的計(jì)算方法，感受物理實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性。

三、組織物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，經(jīng)歷知識(shí)形成過程

（一）創(chuàng)設(shè)具體情境，提升應(yīng)用能力

在本次課堂教學(xué)中，教師對(duì)單元中的大概念進(jìn)行提取，設(shè)計(jì)整體教學(xué)目標(biāo)，并且改變以往的知識(shí)傳授方式，使學(xué)生在核心任務(wù)的帶領(lǐng)下進(jìn)行學(xué)習(xí)，這有助于加深他們對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)印象，并使學(xué)生獲得獨(dú)特的學(xué)習(xí)感受。

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以引入學(xué)生感興趣的話題或短視頻平臺(tái)中的熱門話題，吸引他們的關(guān)注力，使他們聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，不斷地提高解決問題的能力，這有助于構(gòu)建開放型課堂，使學(xué)生形成良好的物理觀念、科學(xué)思維，并樹立科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任意識(shí)。

如選取短視頻平臺(tái)中某鑒寶博主的視頻，學(xué)生作為鑒定人員，進(jìn)行“真假金幣鑒定”。學(xué)生對(duì)這一任務(wù)表現(xiàn)出極高的興趣，他們先是進(jìn)行了組內(nèi)探討，又自主進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。這一情境任務(wù)不僅激發(fā)了學(xué)生的好奇心與挑戰(zhàn)欲，使他們?cè)O(shè)身處地地進(jìn)行問題分析，更拉近了物理教學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活之間的距離，促進(jìn)學(xué)生感受物理學(xué)科的使用價(jià)值。

（二）進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，助力素養(yǎng)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(yīng)保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)有人問“為什么你會(huì)得出這樣的結(jié)論\"時(shí)，我們可以用數(shù)據(jù)、物理知識(shí)去佐證自己的觀點(diǎn)。

生：我們可以計(jì)算金幣密度，但是不會(huì)分辨真假。

師：老師會(huì)給出常見金屬物質(zhì)的密度表，大家可以參考一下（見表3）。

表3

學(xué)生結(jié)合所學(xué)，使用量筒、天平、水和發(fā)放的\"金幣”，有序地完成鑒別任務(wù)。大家在探討后確定方法，計(jì)算出手中“金幣\"的密度，根據(jù)對(duì)照表判斷真假。小組一：學(xué)生1：讓我們先用天平測(cè)量金幣的質(zhì)量。學(xué)生2：好主意！我來調(diào)平天平。（共同合作，用天平測(cè)量金幣的質(zhì)量）學(xué)生3：金幣的質(zhì)量是 20g 。學(xué)生1：接下來，我們用量筒測(cè)量金幣的體積。先在量筒里裝些水，記錄下初始體積）學(xué)生2：初始體積是 50cm³ 。學(xué)生1：（將金幣浸入水中）現(xiàn)在水的體積是多少？學(xué)生 3：55cm³ 。學(xué)生2：金幣體積是 5cm³ 。學(xué)生1：密度就是 4g/cm³ 。學(xué)生3：這個(gè)密度好像不對(duì)啊，金的密度不是這個(gè)數(shù)吧？學(xué)生2：金的密度是 19.3g/cm³ 。這個(gè)金幣的密度只有 4g/cm³ ，肯定不是真的。小組二：學(xué)生4：咱們先用排水法算一下金幣的體積。學(xué)生5：我來裝水。學(xué)生6：（負(fù)責(zé)記錄）量筒內(nèi)原有 60cm³ 水。學(xué)生5：（將金幣浸入）現(xiàn)在變成 65cm³ 。學(xué)生4：（計(jì)算）體積是 5cm³ 。學(xué)生6：（用天平稱重）金幣質(zhì)量是18克。學(xué)生5：（計(jì)算密度）密度是 3.6g/cm³ 。學(xué)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(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程加以巡視，對(duì)于生生探討情況展開觀察與分析。最后，各組進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，并派代表交流分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果與鑒定結(jié)果。

師：大家從“真假金幣鑒定\"實(shí)驗(yàn)任務(wù)中獲得哪些啟示？

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

生2：我們學(xué)會(huì)了用密度來鑒別物質(zhì)的種類。

生3：知道了不同物質(zhì)的密度，可以借助物理實(shí)驗(yàn)，根據(jù)密度去區(qū)分物質(zhì)。

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

生（全班）：有！

四、優(yōu)化作業(yè)布置形式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力

（一）進(jìn)行課堂訓(xùn)練，掌握真實(shí)學(xué)情

教師可借助數(shù)字白板出示課堂訓(xùn)練習(xí)題。

1.填空題

（1）密度的國際單位是 ，符號(hào)是公式是 0

（2）質(zhì)量是衡量 的物理量，它并不會(huì)隨著 而發(fā)生變化。

2.判斷題

（1）密度是物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，其變化主要由溫度引起的體積變化決定。（

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

3.思考題

（1）我校準(zhǔn)備建一座紀(jì)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(zhì)量大約為初始的 1/3 0

如果你作為設(shè)計(jì)師參與雕刻，需要選用載重不同的車輛運(yùn)輸，你能給出運(yùn)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(shè)計(jì)課后作業(yè)，鞏固知識(shí)學(xué)習(xí)

在課后作業(yè)的布置中，我進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：

1.你能自主設(shè)計(jì)出測(cè)量蘋果密度的物理小實(shí)驗(yàn)嗎？（需說明實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)嗎？應(yīng)該先測(cè)兩者的質(zhì)量還是體積呢？說一說你的想法。3.你對(duì)生活中哪一物體的密度測(cè)量比較感興趣？請(qǐng)記錄自己的想法與實(shí)驗(yàn)方案。

除了教材中常規(guī)的課后習(xí)題，教師還可設(shè)計(jì)一些與生活緊密相關(guān)、具有開放性的實(shí)驗(yàn)問題，讓學(xué)生課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，從而認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本屬性，掌握鑒別不同物質(zhì)的科學(xué)方法。為了給后續(xù)活動(dòng)任務(wù)3的學(xué)習(xí)奠基，教師還可以結(jié)合生活中的常見現(xiàn)象，使學(xué)生思考是否所有的物質(zhì)都會(huì)遵循熱脹冷縮規(guī)律。如當(dāng)水的形態(tài)、體積發(fā)生變化時(shí)，其密度是否也會(huì)發(fā)生變化？

五、總結(jié)

教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)從學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)，聚焦單元教學(xué)大概念，布設(shè)相應(yīng)的核心任務(wù)，使學(xué)生循序漸進(jìn)地理解密度概念，認(rèn)識(shí)密度公式，明白質(zhì)量與體積之間的關(guān)系。教師可以讓學(xué)生使用知識(shí)樹或者思維導(dǎo)圖，對(duì)所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)進(jìn)行梳理，展開自我學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。學(xué)生利用在線教學(xué)工具，將評(píng)價(jià)表、繪制圖形上傳教師端，以便教師更為深入地掌握學(xué)情，設(shè)計(jì)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)。只有從單元的角度出發(fā)，進(jìn)行大概念分析，拆解核心任務(wù)，密切知識(shí)聯(lián)系，才能更好地達(dá)成教學(xué)自標(biāo)，使學(xué)生形成對(duì)單元知識(shí)的整體認(rèn)識(shí)，全身心投入物理課堂學(xué)習(xí)中。同時(shí)，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，總結(jié)單元教學(xué)的優(yōu)勢(shì)與不足，避免單純根據(jù)分?jǐn)?shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。只有這樣，才能更好地幫助學(xué)生建立“質(zhì)量與密度”的學(xué)習(xí)支架，提升學(xué)生的自我管理與學(xué)習(xí)能力，發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（作者單位：新疆木壘縣中學(xué)）

編輯：趙飛飛