單元教學設計過程中的“教學問題鏈”設計
——以上海科學技術出版社《物理·必修》(第三冊)靜電場單元為例

2021-01-06 08:56:24陳琪琪

物理通報 2021年1期

陳琪琪

(上海市黃浦區(qū)教育學院上海 200023)

1 概念的界定

單元：單元是整體中相對獨立且自成體系的組成部分．教學中的單元一般是指依據(jù)課標，按照學科知識的邏輯、學生認識規(guī)律，對內(nèi)在聯(lián)系比較密切的若干學習材料進行結構化組織而形成的學習單元[1]．

單元教學設計：單元教學設計更注重對單元教學內(nèi)容的整體性設計．單元教學設計是指以一個單元學習內(nèi)容為整體，統(tǒng)籌、規(guī)劃既能統(tǒng)攬單元教學的全局，又能夠按步驟有序地開展的系列教學活動，以取得最佳的教學成效[2]．

教學問題鏈：教學問題鏈是指教師在教學中的單元內(nèi)，按照課程標準和單元教學的目標，針對所需培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)，將學習的內(nèi)容和學生可能產(chǎn)生的疑問，把教材內(nèi)容有序設計成一系列的教學問題，一般每小節(jié)內(nèi)容又可以由2個及其以上的問題串聯(lián)成一個有層次的問題組稱為教學問題鏈．

2 “靜電場”單元教學設計中“教學問題鏈”的設計

2.1 基于物理學科核心素養(yǎng)確定單元教學的內(nèi)容和目標

教師應根據(jù)《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱課程標準)的基本理念、課程目標和物理學科核心素養(yǎng)的要求，結合教學的實際情況，創(chuàng)造性地開展教學工作，將物理學科的 “物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態(tài)度與責任” 4個方面核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于物理單元教學活動的全過程．

(1)“靜電場”單元教材分析

“靜電場”單元是開始高中電磁學的第一章，是學習其他電磁學知識的重要基礎．靜電場知識在生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應用，基于生活和已有知識形成了大量經(jīng)驗情境，可強化物理學跟生活、社會的聯(lián)系有助于提升科學態(tài)度和責任素養(yǎng)．在教學設計和教學實施過程中要特別重視情境的創(chuàng)設以及概念和規(guī)律的形成過程．本單元內(nèi)容的知識綜合性強，需要與力學知識相互聯(lián)系，教學中應注意復習必要的力學知識．學習中所涉及的模型建構、類比、微小力放大、比值法等思想方法，能夠培養(yǎng)學生綜合分析問題的思路、發(fā)展科學思維的能力．

本單元內(nèi)容是后續(xù)電路及其應用、電磁場與電磁波初步的知識和技能基礎，而且在后續(xù)的選擇性必修教材中也不會再學習靜電場內(nèi)容．在本單元的學習過程中，應關注提升物質(zhì)觀念、運動與相互作用觀念和能量觀念，培養(yǎng)學生構建物理模型解釋現(xiàn)象的科學思維與基于事實證據(jù)進行科學推理的核心素養(yǎng)．

(2)“靜電場”單元目標分析

單元知識目標:

本單元的學習涉及點電荷、電場強度、電場力、電勢能、電勢、電容等概念，會從多視角描述電場的特性，解釋相關的靜電現(xiàn)象．

1)了解靜電現(xiàn)象，能用原子結構模型和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象．

2)知道點電荷模型．理解兩個點電荷間相互作用的規(guī)律，體會探究庫侖定律過程中的科學思想和方法.

3)知道電場是電荷周圍空間存在的一種物質(zhì)．能利用電場線描述電場.

4)理解電場強度、電勢能、電勢、電勢差和電容的概念，進一步感受運用類比、比值等方法定義新物理量的方法.

5)知道勻強電場中電勢差與電場強度的關系．能夠分析帶電粒子在電場中的運動情況，解釋相關的物理現(xiàn)象.

6)了解電容器的充、放電現(xiàn)象，能夠舉例說明電容器的應用.

7)了解生產(chǎn)生活中關于靜電的利用與防范．

單元核心素養(yǎng)目標:

本單元的學習有助于提升物質(zhì)、相互作用和能量的觀念．

2.2 “單元教學問題鏈”和“節(jié)教學問題鏈”的設計

(1)設計具有思維層次和階梯遞進式的“單元教學問題鏈”

根據(jù)單元教學設計確定的單元教學內(nèi)容和目標，設計一個具有全局意識的單元教學問題鏈．單元教學問題鏈與節(jié)教學問題鏈的關系好比電路中 “干路”與“支路”的關系，單元教學問題鏈解決的是單元最核心、最關鍵的問題，好比電路中的“干路”．而單元又是由教材單元中的每一小節(jié)組成，逐步達成培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的目標，節(jié)教學問題鏈解決的是每小節(jié)中一個個基本問題，好比電路中的“支路”，彼此聯(lián)系形成一個不可分割的單元整體．

我們還是以“靜電場”單元為例進行說明．首先確定一個單元要解決的核心問題，即“如何描述靜電場？”其次根據(jù)單元的邏輯關系，在核心問題之下設計了5個一級問題，包含：“什么是靜電現(xiàn)象？”“如何定量探究電荷間相互作用的規(guī)律？”“電荷間相互作用如何傳遞？”“如何分析帶電粒子在電場中的運動？”“如何貯存電荷和電能？”最后在一級問題下再展開，根據(jù)學生原有的知識結構和學情，設計一系列由淺入深具有思維層次和階梯遞進式的二級問題.核心問題及一級問題設置如圖1所示，一級問題展開如圖2所示．

圖1 核心問題及一級問題

圖2 “靜電場”單元教學問題鏈

(2)基于真實的情境設計“節(jié)教學問題鏈”

課程標準的基本理念之一就是注重體現(xiàn)物理學科本質(zhì)，培養(yǎng)學生物理學科的核心素養(yǎng)[3]．學生在學習物理概念之前，基于生活已有的知識，形成了大量的經(jīng)驗情境，這是構建新的物理概念的基礎．問題與情境經(jīng)常是彼此聯(lián)系的，且問題往往產(chǎn)生于真實的生活場景中．故每小節(jié)的節(jié)教學問題鏈(圖3)的問題1均源自于生活中真實的情境，注重培養(yǎng)學生綜合運用知識解決實際問題的能力．通過教材的試教試用活動，明顯地感受到本次課改的教材繼續(xù)發(fā)揚上海二期課改特色，注重探究式學習方式及數(shù)字化信息技術與物理課程的整合．

圖3 “靜電場”節(jié)教學問題鏈

在單元問題鏈的基礎上，對“靜電場”的節(jié)教學問題鏈進行如下設計：第一節(jié)“靜電現(xiàn)象電荷”是由生活中常見的靜電現(xiàn)象，提出問題，“靜電是如何產(chǎn)生的？”第二節(jié)“電荷的相互作用庫侖定律”是由用手捋過的塑料繩細絲因靜電力作用相互排斥的情境，提出問題，“靜電力的大小由哪些因素決定？”第三節(jié)“電場力電場強度”是由上海科技館內(nèi)“怒發(fā)沖冠”項目使長發(fā)女士的頭發(fā)張開的情境，提出，“電荷間的相互作用如何傳遞？”第四節(jié)“電勢能電勢”是由自然現(xiàn)象中閃電所釋放的電勢能，提出，“什么是電勢能？”第五節(jié)“帶電粒子在電場中的運動”是由北京正負離子對撞機作為高能加速器在各應用研究領域的作用，提出，“電場中兩點的電勢之差與電場力做功有何關系？”第六節(jié)“電容電容器”是由上海11路超級電容車行駛所需的電能貯存在電容器中，提出，“什么是電容器？”第七節(jié)“靜電的利用與防范”是在生產(chǎn)和生活中，利用靜電進行靜電除塵、靜電噴霧、靜電復印等情境，提出，“如何利用靜電？”

要構建新的物理概念，必須在真實情境的基礎上對所觀察的現(xiàn)象進行重新加工，在諸多客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，在“概念”和“抽象”的思維加工過程中完成對新物理概念的構建．由上述“靜電場”單元7個小節(jié)的節(jié)教學問題鏈中問題1的提出方式，可見上科版《物理·必修》(第三冊)靜電場單元強調(diào)學生在真實情境中通過探究形成概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，較好地體現(xiàn)了育人的功能．

3 單元教學設計實施“教學問題鏈”后的反思