核心素養視域下的單元教學設計

李凱波

《普通高中物理課程標準（2017年版）》凝煉了核心素養，給教學分析帶來更豐富的維度，并對物理教學提出了更高的要求，從大概念、大思路出發的單元教學設計成為教研的重要內容。

1.單元教學設計的原則

一是基于課標要求，對教學目標進行“重構”，解讀教材、分析教學內容、挖掘學習價值，即挖掘知識內容所對應的核心素養目標和物理學的思想方法。例如，“電磁感應與電磁波初步”單元蘊含豐富的核心素養和科學方法，在教材分析中可以充分挖掘，并引導教師對應具體知識設計具體素養目標。

二是基于學科特征，梳理內容并進行分類，厘清各知識點之間的邏輯關系和層級關系，建構起一個相互聯系的有序整體，從而明確教學重點和實施策略。“電磁感應與電磁波初步”單元知識分為三個層級：層級一是“電生磁”，包括課本中的第一節“磁場磁感線”與第二節“磁感應強度 磁通量”，介紹磁場的主要概念及磁現象的電本質;層級二是“磁生電”，即第三節“電磁感應現象及其應用”，探究產生感應電流的條件，認識到電流能夠產生磁場，磁場也可以產生感應電流;層級三是電磁場應用，包括第四節“電磁波的發現及其應用”和第五節“能量量子化”，從運動和相互作用的角度理解變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，電場和磁場形成統一不可分割的電磁場，從能量的角度介紹電磁波能量量子化的特征。

三是基于學生認知規律，設計教學環節，展現知識形成、發展和應用的過程，調動學生參與活動的積極性和創造性。因此，單元教學的學情分析可以結合教學實踐，以物理學科核心素養為主線，關注學生已有經驗、認知特點等，對學生進行全面分析，為找準教學起點和設計活動任務奠定基礎。

2.單元具體學情分析

物理觀念方面，學生在初中階段已經學習了簡單的磁現象，在高中階段，經過電場的學習，初步建立了“場”的概念;知道閉合電路的部分導體切割磁感線能夠在回路中產生感應電流，對電與磁間的相互作用有初步的了解。

科學思維方面，通過靜電場的學習，學生初步掌握了研究“場”的方法。對理想化模型法等科學方法較為熟悉，能夠基于實驗現象進行科學推理。

科學探究方面，學生可以類比電場強度的建立過程，通過實驗探究和科學推理建構描述磁場強弱的物理磁感應強度。學生在初中時探究過感應電流的產生條件，需要在此基礎上補充實驗，將實驗探究和科學思維相結合，得出感應電流的產生條件。

科學態度與責任方面，通過前面的學習，學生產生了學習興趣，同時對電磁學相關的物理學史有了一定的了解，挖掘并學習科學家在科學研究中尊重事實、敢于質疑、勇于創新的科學態度。

3.單元教學設計的操作框架和具體要素

在原有教學設計框架的基礎上，依據學習進階理論，完善單元教學設計操作框架（見下圖），指導教師依據此框架的要素和流程撰寫單元教學設計，使單元教學設計理念真正落地。

單元教學設計操作框架及要素

在單元教學設計框架中，“學習活動設計”要素是體現學生主體地位的關鍵，也是實現單元教學目標的關鍵。要引導教師創設與單元主題相關的盡可能真實的問題情境，以科學探究、問題解決為立足點，整體規劃學科核心素養，選擇學習方式和活動內容、設計教學策略、提供學習資源，并設計對學生活動的評價反饋，體現目標、活動和評價的一致性。

例如，“電磁感應與電磁波初步”單元的層級一“磁場的描述及其本質”的學習過程設計包括六個方面。一是問題情境創設。創設三種相互作用的情形：通電導線使小磁針偏轉;磁鐵對通電導線有力的作用;兩條平行放置的通電導線之間有力的作用。由此情境提出問題：以上兩個物體間的相互作用是如何產生的？通電導線周圍的磁場有何特點？我們該如何形象地描述磁場？磁鐵和電流的磁場是否有相同的起源？磁場對哪些物體有力的作用？如何定性比較磁場的強弱？類比電場的研究方法，設計定量描述磁場強弱的方案。二是知識內容安排，包括簡單的磁現象、磁現象的電本質、磁場的性質、磁感線、安培定則、磁感應強度、磁通量。三是物理學科核心素養發展規劃。通過簡單磁現象的實驗，豐富學生對磁場的感性認識，發展物質觀;通過實驗探究得出通電直導線、環形電流、螺線管周圍的磁場，通過類比的方法，建構磁感線理想模型;類比人口密度建構磁感線密度，定性比較磁場的強弱，引入磁通量的概念等。四是學習方式指導。通過學生探究實驗，模擬電流周圍的磁場分布，根據實驗結果歸納推理出安培定則;小組討論設計定量描述磁場強弱的方案，然后觀看教師演示實驗或者實驗視頻，探究通電導線在磁場中受力的特點，經過科學推理定義磁感應強度的概念;學生自主閱讀教材，了解歷史上科學家們對電與磁的聯系的探索。五是學習難點突破。本層級的重點和難點是安培定則的得出和應用，以及磁通量、磁感應強度概念的建立。可以從以下幾個方面進行突破：通過分組實驗探究得出電流周圍的磁場分布;通過立體的圖片和視頻幫助學生建構磁場的空間分布;通過總結歸納得出安培定則;通過自制模型幫助學生將立體圖轉化成側視圖和俯視圖;通過實驗探究得出通電導線在磁場中受力的特點。六是學習反饋評價。采用課前診斷的方式，考查學生對通電螺線管的磁場和磁鐵周圍磁場的理解。通過討論、課堂練習、課后作業等方式重點對場的研究方法、安培定則、磁感應強度的定義進行檢測和評價。