面向核心素養的物理學科單元教學設計策略分析

常小平

【摘要】 傳統的課堂教學活動中過分重視知識的傳授，將機械化的“題海戰術”作為學習手段，導致學生們的思維能力發展不足.新課改背景下，教學過程為學生們的關鍵能力和必備品格提出了更為嚴格的要求.為綜合轉變傳統教學過程的不足，需要積極開展單元式的教學過程，促進零散的知識內容更為結構化，讓學生能夠利用核心知識解決現實問題，轉變教學過程的不足.本文結合物理知識的發展歷史，結合情境問題、認知沖突、思維可視以及變化應用的關鍵策略促進學生開展深度學習，并提出具體的優化建議，為橫向的教學實踐提供參考.

【關鍵詞】 核心素養;物理教學;單元設計

隨著社會技術的不斷進步，基礎教育的教育內涵被不斷拓展，在明確落實立德樹人根本任務的基礎上圍繞學生們的核心素養開展教育改革.新課標對課堂教學內容設計、教學目標定位、教學內容布局和教學過程評價給予了全新的定位[1] ，這樣充分體現了現代化教學的基本需求，教師以學生核心素養為基本培養目標，同樣也重點體現了時代發展的具體要求，對此本文重點基于物理學史的相關教育內容為基本教學設計途徑，開展相關實踐研究，促進核心素養的落實.

1? 落實核心素養為目標的物理教學

教師需要著重思考物理核心素養與實際課程教學體系之間的內在關系，充分挖掘物理課程教學內容在素質教學活動中的獨特育人價值，明確學生在物理學科課程學習過程中應達到的正確價值觀念和必備品格[2].

從教學內容的層次性結構來說，物理學科的核心素養涵蓋“物理觀念教學”“科學思維訓練”“科學精神探究”以及“科學態度與責任”四個主要方面.為了促進教學核心目標的實現，教師除了要注重教學內容的深度化之外，還要注重教學內容的廣度，強化知識之間的關系.

對此，教師在開展教學活動中需要促進學生們深度理解教學知識要點的深度，核心素養下學生們需要重點思考的關鍵問題主要有：

問題 1? 每個基礎概念和基礎定律的應用場景和來源是什么？

問題 2? 每個基礎概念和知識點在物理學科知識體系中具有怎樣的地位和價值？

問題 3? 概念的表述和規律的總結過程中有哪些不同觀點，這些觀點如何解決？

問題 4? 物理概念建立的過程中采用了哪種典型思維方法？

問題 5? 知識內容的總結過程中有哪些適用條件和經典實驗？

2? 物理學史對于促進核心素養教學的價值和意義

深化物理學史的學習是促進核心素養發展的關鍵教學方法，隨著國家《普通高中物理課程標準》的頒布，學科的核心素養要求逐漸清晰，因此教師的教學模式也要進行實時的更新和轉變[3].在實踐教學環節也可以積極做出相關的知識探索和嘗試，例如，將物理知識科普作為教學資源開展深度學習，綜合培養學生們的核心素養.

教師在高中物理的教學過程中其教學目標的落實需要有具體有效的落實途徑.物理史得益于其豐富的教育資源，在新課程的改革教學過程中具有獨特的價值和意義.

具體來說物理學史是人類認識世界和探索自然世界的實踐和活動，是物理學教學過程和教學內容的有機組成部分[4].現有的物理知識都是在人們長期觀察、長期總結的過程中對物理世界進行抽象和概括總結形成的.這對于物理教學活動的開展具有核心指導的作用，促進在教學活動中融入物理學史能夠將概念提出、規律發現以及實驗探究的過程融入真實的研究背景下，促進學生們真正懂得基本概念的建立背景以及典型的思維方法.

同時新課改過程中也積極倡導學生們對物理學科有較為全面的理解，理解內容涵蓋物理學科的發展前沿、物理核心思維方法、物理教學內容與社會的認識，歷史性的回顧過程能夠促進學生們從知識建立、規律完善等方面深刻認知物理內容.同時物理學史的教學過程能夠輔助學生們深刻認知物理教學的核心內容，歷史性地回顧了物理知識及案例、物理概念修正過程以及物理模型的發展過程.相比較于傳統的直接從概念和規律出發進行學習的過程，其物理歷史回顧的過程能夠更加符合認知規律.同時也促進學生們形成科學的態度，以及實事求是、不畏困難的精神品質，理智地認識科學內涵.其思考認知步驟如圖1所示.

3? 核心素養下單元教學的重點

單元式的教學活動設計是基于某一單元的內容進行綜合開展的過程，參照著不同章節以及不同知識點的需求，綜合利用各類教學形式和教學策略開展教學活動.單元式的教學過程能夠促進零碎的知識要點實現結構化，進而學生們在結構化的知識體系，很容易能夠促進知識內容提升，促進學生們形成核心物理觀念.

（1）單元解讀，制定目標.參照著課程標準內容和教材內容對教學內容進行深度解讀，并從學科素養的角度上分析育人價值，結合學情內容從素養發展的角度上科學制定單元化學習目標，緊緊抓住核心知識，重點突出學生們思維能力的訓練和培養.

（2）梳理知識，明確要點.結合一線的教學情況確定好單元化教學目標后，還要綜合理清單元要點之間的關系，促進零碎知識內容結構化，并根據知識傳授過程的難點和重點明確核心知識.

（3）聚焦重點，確定任務.新課改的教學策略中，強調要用核心知識去解決現實問題，只有將物理知識和現實情境進行結合，轉化成實際問題和任務，才能促進核心素養的綜合考查.只有給知識要點穿上“情景化的外衣”，其知識內容的核心價值才能被展示出來，學生們理解知識和應用知識的能力才會被激發.

4? 核心素養下單元教學的策略

物理學習的核心素養是學習者能夠主動地、具有批判過程地整合新知識，并以此深化知識要點的起點，促進知識學習過程能夠以綜合解決復雜問題為高層次的學習模式，實現知識的內化以及高階發展.

4.1? 創設問題情境

問題情境的營造主要是引入問題，明確核心問題探究為基本導向，進而找到思維化過程的起點，通過向學生們提供問題背景及相關場景，實現情境的感染和熏陶，促進在情感上產生共鳴，達到情理交融的特點.并且在其過程中能夠發現學習中存在的問題，深刻理解學習過程中所需要重點探究的方向，促進學生們產生學習的欲望和興趣，有利于學生們形象思維的發展.

創設意境的本質目的是希望能夠引入問題，物理學習過程中問題是引導思維方向的關鍵所在，是科學探究過程的重要一步，更是情境營造的核心所在.

例如，在學習“焦耳定律”的知識點內容時，可以通過 PPT 的形式營造工作場景，實時地展示電爐絲發熱和發光的場景，由此引入問題情境，設計問題：“導線和電爐絲具有相同電流，為什么導向并不發光發熱呢？ ”學生們反思教師問題進行深度遐想，進而思考探究問題的主題：“電流產生熱量的過程會和哪些因素相關？ ”實現了問題的雙重反思.

4.2? 引發認知沖突

認知沖突本身是基于建構主義的核心知識學習理論，其理論內涵主張學習過程并不是教師單一地向學生傳遞知識的過程，而是需要學生們主觀自主地建構知識的過程.學生在學習新知識之前，其頭腦內并不是一片空白，而是具有不同的認知結構和認知層次，學生們在剛開始學習知識內容時會試圖從已有的認知結構和認知內容對新知識進行理解.當遇到無法自圓的內容時，才會打破原有低層次的“知識平衡”，進而產生新知識“沖突”，并且在不斷“沖突”的過程中化解新的知識的認知.

例如 在學習“閉合電路的歐姆定律”的相關知識內容中，基于學生們的基礎認知情況，電路系統中電源提供的路段電壓保持不變，設計一節干電池讓一個電燈發亮的電路，然后迅速反問學生們：“如果再增加一節電池，電路中會發生什么樣的變化？ ”學生們根據已學習的知識，肯定會認為燈泡會繼續發亮.但是隨后在教師的演示過程中卻展示出來，電池增加后，燈泡反而會變得更暗.實驗現象與學生們的傳統認知之間形成強烈的沖突，最后教師再進行解密，原來教師提供的是舊電池，這不僅不能提供電壓，反而還要分擔原有電路中的電壓，這就是電路中燈泡變暗的主要原因，在這個基礎上順便引入了電源電動勢和電源內阻的相關知識點.

認知沖突是促進學生們深刻反思教學內容和教學內涵的關鍵手段，能夠顯著激發學生的內在驅動力和求知欲，沖突內容本身是基于學生們的認知起點和思維障礙表現出來的，因此，其思考結果具有廣泛的代表性，通過思維定式，并結合著具體的物理發展情境，能夠激發學生們認識沖突，而后再從沖突中深刻理解新的平衡，借助著推理、分析以及歸納等過程構建全新的知識要點，有利于綜合培養學生們的基礎邏輯思維能力.

4.3? 思維可視

思維可視化的過程是通過一系列的動圖以及圖示組合的形式將原有看不見的思維結構通過圖象化的表達方法進行呈現，促進其學習內容變得清晰可見和簡單易懂.這樣的可視化思維有利于學生們深刻理解知識內涵，從學科特點上能夠看出，物理學科的知識內容較為抽象，邏輯性強是學科發展中的關鍵特點，學生們在學習的過程中難以深刻理解知識內容背后的基礎內涵，需要將更為抽象的問題和內容以更為形象化和直觀化的形式展示出來，只有將邏輯思維可視化，才能夠被學生們快速接受.其中借助著一定可視化的工具和手段，不僅能夠突破教學難點，還促進了結構化知識內容完整呈現.

例如，在學習“安培力”時，由于安培力的方向、電流方向以及磁感線方向三者直接為互相垂直的立體幾何關系，學生們通過字面難以深度理解其關系.對此教師可以結合著手邊的教學工具進行三維展示，分別以不同顏色的竹簽作為方向的引導，促進思維內容可視化，進而將抽象的問題變得更為直觀，使得教學難點和教學重點能夠更容易被突破.

思維可視的過程除了應用思維導圖和現場教學用具之外，還可以借助著演示實驗、教學模型以及多媒體軟件等工具將邏輯性較強的抽象問題變得更為直觀和形象.對于學生們來說這樣的思維可視化過程能夠軟化教學難點和教學重點，學生們實現了經歷問題、質疑創新和應用實踐的綜合過程，促進思維能力得到有效地拓展和深化.

5? 結語

教學的終極目的是促進學生們理順知識和發展邏輯的過程，通過教師教學過程的不斷引導最終轉化為學生的基礎思維，這個過程中物理學史強化了學生對核心素養的理解，提升了學生們的思維能力，促進了教學效率的綜合提升.

參考文獻：

[1]周瑩.物質大概念統領下的“密度”單元設計[J].基礎教育課程，2019（18）： 20-25.

[2]馮爽.指向核心素養的物理單元教學設計策略研究[J].物理教學，2020 ， 42（07）： 15-18.

[3]張海龍.中學物理教育教學研究報告（2016-2020年）——基于人大復印報刊資料的轉載數據[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2022 ， 23（01）： 29-34.

[4]王瑜，高志俊.初中物理學科大概念教學初探——以“功能關系”學習為例[J].物理教師， 2021 ， 42（12）： 40-43.