基于核心素養的單元教學設計
——以北師大版初中物理“物質的簡單運動”為例

北京師范大學出版社 謝萬媛

21世紀學生發展核心素養研究指出，“素養”是指在教育過程中逐漸形成的知識、能力、態度方面的綜合表現，其對應的主體是“人”或“學生”，是相對教育教學中的學科本位提出的，強調學生素養發展的跨學科性和整合性。核心素養是對素質教育內涵的解讀與具體化，是全面深化教育改革的一個關鍵方面。

2022年4月，教育部頒布了義務教育課程方案和各門課程的課程標準，義務教育階段提出了各門課程要培養的核心素養?！读x務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指出，初中物理課程要培養的核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。我們的教育目標從原有的讓學生達成三維目標（知識與技能、過程與方法、情感·態度·價值觀）到培養學生核心素養，是一個整合提升的過程，目的是讓零散的、碎片化的知識在學生頭腦中整體化、系統化，形成體系，進而升華為觀念，形成科學認識世界的思維，并從中培養學生的科學態度和社會責任。對學生而言，這是一個自下而上的過程，先見“樹木”后見“森林”，而對教師而言，需要有一個自上而下的過程，要胸中先有“森林”，然后給學生逐步展示“樹木”。

基于核心素養的單元教學設計為教師實踐這樣的教學過程提供了一個有效實施路徑。該路徑以“課程標準—核心素養—單元設計—課時教學—學習評價”為基本鏈環，環環相扣。該鏈環以核心素養為出發點，根據課程標準和教材內容，結合學生實際情況，進行以“單元”為單位的整體教學設計，并通過學習評價進行反思和改進，從而促進學生核心素養的發展。

下面，以北師大版初中物理八年級上冊（閆金鐸主編）第三章“物質的簡單運動”為例，闡述如何基于核心素養進行單元教學設計。

（一）課程標準

本章內容屬于課程內容一級主題“運動和相互作用”下的二級主題“多種多樣的運動形式”和“機械運動和力”。自然界的物質處于永恒運動之中，不同物質和不同運動形式之間又發生著相互作用。了解物質的運動和相互作用規律，是認識物理現象必須具備的知識?！墩n程標準》對這一章提出了內容要求、活動建議、學業要求、實驗要求，并給出了相應的學業質量標準。

（二）核心素養

根據課程內容和核心素養的四個方面，本章內容可制定如下教學目標。

【物理觀念】

（1）讓學生通過觀察日常生活中的運動現象，形成機械運動的概念；通過分析機械運動的實例，知道運動和靜止都是相對于參照物而言的。

（2）讓學生知道用速度表示物體運動的快慢，在勻速直線運動中，能用公式v＝s／t計算速度。

（3）讓學生初步了解平均速度表示運動物體在某一段時間內或某一段路程內的平均快慢程度，瞬時速度表示運動物體在某一位置或某一時刻的快慢程度。

【科學思維】

（1）讓學生用路程—時間圖像描述勻速直線運動，知道圖像是描述物體運動的一種方法。

（2）讓學生通過“比較物體運動快慢”的方法建立速度概念，體會科學研究的一般方法。

【科學探究】

（1）讓學生通過測量平均速度的實驗，學會使用表和刻度尺正確地測量時間、距離，求平均速度。

（2）讓學生通過設計實驗、進行實驗、記錄數據、分析實驗結果的全過程，學會寫簡單的實驗報告。

【科學態度與責任】

（1）讓學生通過對運動的描述和比較物體運動快慢的探究活動，保持對自然的好奇、對物理學的興趣，樂于探索自然現象和日常生活中的物理原理。

（2）讓學生通過對各種交通工具速度的了解，形成低碳生活、綠色出行的環境保護理念。

（3）讓學生通過了解我國鐵路交通的發展進程，體會物理學對人類生活和社會發展的影響，為我國的科技成就感到自豪。

（三）單元設計

根據核心素養目標，基于大單元整體教學設計梳理本章內容。從整體內容結構上考慮，定性描述機械運動需要選定參照物，定量描述機械運動的特點需要測量長度和時間。在此基礎上建立速度的概念，了解平均速度和瞬時速度。最后進行應用實踐，測量運動物體的平均速度。“物質的簡單運動”整體內容結構如圖1所示。

圖1 “物質的簡單運動”整體內容結構

根據整體內容結構，我們設計本章的問題鏈。本章要解決的核心問題是：如何簡單描述機械運動？這一核心問題可以分解成兩個子問題。子問題1：如何確定物體所在位置的變化？子問題2：物體的位置變化有什么特點？子問題1又可以分為三個小問題：①如何確定物體所在的位置？②如何選定參照物？③如何判斷物體相對參照物的位置變化？（對應第一節的內容）子問題2可以分為兩個小問題：①物體的位置變化在空間上有什么特點？（對應第一節的內容）②物體的位置變化在時間上有什么特點？后者又可以進一步細化為三個問題：a.如何描述（直線）運動的快慢？（對應第二節的內容，在初中階段主要研究直線運動）b.如何描述變速（直線）運動的快慢？（對應第三節的內容）c.如何測量變速（直線）運動的快慢？（對應第四節的內容）這樣，我們就從單元教學設計自然地延伸至課時教學設計。為了提高學生的參與度，可以將上述問題轉化為更能激發學生興趣的驅動性問題（如圖2所示）。

圖2 “物質的簡單運動”問題鏈

（四）課時教學

對本章內容的課時教學，可以采用如下教學方式。

“第一節 運動與靜止”可以從學生熟悉的生活實例出發，運用啟發式教學，引導學生思考怎樣描述物體的運動，建立運動和靜止的物理觀念，同時解決圖2中子問題1和子問題2中的問題①。學生對運動需要達到三個層次的認識：第一，相對地面位置變化的物體是運動的，相對地面位置不變的物體是靜止的；第二，可以選擇地面以外的物體作為參照物來描述物體的運動；第三，相對地面靜止的物體也可以是運動的。第一個層次符合生活中的一般認知，學生理解起來比較容易，借助生活中物體運動的視頻或動畫就可以實現。但是在這里，教師要強化舉例時的目的性和科學性。如可以創設這樣的問題情境：對比停在路邊的汽車和在平直公路上行駛的汽車、停在岸邊的帆船和運動的帆船、停在機場上的飛機和正在降落的飛機。然后提出問題：如何判斷汽車、帆船、飛機是運動還是靜止的？這三個例子包括了陸、海、空各一個機械運動的實例，平直公路上體現的是一維直線運動，海面上體現的是二維平面運動，天空中體現的是三維空間運動，這樣的舉例暗含了利用坐標系研究運動的方法，隱性滲透科學研究方法的學習。第二個層次，可以與教材中圖3－3相結合，小男孩坐在行駛的汽車里，讓學生判斷小男孩相對路邊的大樹和相對車中的小女孩是運動的還是靜止的。進一步讓學生分析教材圖3－2中“竹排江中游”“青山兩岸走”各以什么為參照物。第三個層次，學生最不容易理解。可以結合學生生活中的體驗讓學生來理解，如坐在行駛的列車中時，看到路邊的樹木風馳電掣般向后運動（教材中圖3－1），所以對人來說樹是運動的。在這三個層次的認識之后，教師可以結合教材中“交流討論”欄目加深學生對運動和靜止相對性的理解。首先，介紹飛行員徒手抓子彈的小故事，提出“你相信嗎？”的問題激發學生思考，繼續追問這件事發生的條件是什么。這樣，既加深了學生對運動和靜止的相對性的理解，同時也能培養學生敢于質疑、利用科學知識理性分析、不盲目相信的科學品質。其次，教師可以根據教材中的“閱讀材料”介紹生產、生活中相對運動的應用，如運動員傳遞接力棒、花樣跳傘完成造型、加油機空中加油等。

“第二節 探究——比較物體運動的快慢”可以采用探究式的學習方法，讓學生通過探究比較物體運動的快慢，利用比值定義法建立速度的概念，解決圖2中子問題2下的問題②a，并同時滲透控制變量的科學研究方法教育，發展學生的科學思維。教師可以根據教材內容進行整合和重組，設計3個循序漸進的學生活動。首先，設計“比比誰的脈搏快”的熱身實驗，一是為了讓學生練習機械停表的使用，二是用生活中比較快慢的方法引入。接著，設計“定性比較小車A、B運動的快慢”的實驗，讓學生說出比較快慢的方法，控制時間相同，比較通過路程的遠近，或者控制通過的路程相同，比較運動時間的長短，滲透控制變量思想。并讓學生思考：如果路程、時間都不一樣，那么如何比較運動的快慢？類比前面密度的定義方法——比值定義法，給出速度的定義、公式。然后，設計“定量比較小車A、B運動的快慢”實驗，讓學生探究做直線運動的小車通過路程和時間的關系，學生收集數據，利用速度公式進行計算。在交流討論時，介紹用s－t圖像描述勻速直線運動的方法。

“第三節 平均速度與瞬時速度”把理想的勻速直線運動推廣到具有實際意義的變速直線運動中，提供了研究變速直線運動的方法，讓學生建立描述變速直線運動快慢的物理量——平均速度的概念，并在平均速度概念的基礎上初步建立瞬時速度的概念，解決圖2中子問題2下的問題②b。平均速度的引入是把復雜的變速運動簡單化，實質上是物理學中“近似”或“等效”研究方法的重要應用，以此進一步發展學生的科學思維。教材中本節內容列為選學內容，雖然給出了平均速度的計算公式，但是只要求學生在變速運動情況下會用平均速度公式計算時間、路程和平均速度。教材中“你知道嗎”欄目提供了運動員跨欄比賽時的相關數據，教師可以設計分組活動，讓學生判斷運動員在哪兩個欄之間跑得最快？學生分小組合作完成計算。通過計算每一段距離的平均速度，學生可以更好地理解平均速度是針對某一段路程（時間）的，脫離某一段路程（時間）談平均速度是沒有意義的。高鐵列車時刻表也是一個比較好的素材，教師可以用教材中的例題，也可以用途經本地高鐵列車的時刻表，結合列車時刻表設計一些問題。一方面，讓學生練習平均速度的計算；另一方面，讓學生學會讀列車時刻表，讓學生感受到物理與生活的聯系，了解我國的科技發展新成就，增強民族自豪感。教師還可以給出一些生活中與速度有關的問題，如交通標志牌，讓學生說出生活中經常見到的各種交通標志牌的含義，對學生進行隱性安全教育，培養學生的科學態度與責任。

“第四節 平均速度的測量”可以設計開放性的學生實驗，讓學生體驗測量平均速度的方法，加深對平均速度的理解，同時解決圖2中子問題2下的問題②c。這個實驗是學生剛剛接觸的測量性實驗，教師需要帶著學生經歷實驗的過程，體會測量性實驗的一般思路，并完成一份實驗報告。學生需要明確實驗目的、實驗原理，根據實驗原理選擇實驗器材，設計實驗步驟和實驗數據記錄表。通過對測量性實驗的設計，幫助學生逐漸掌握測量性實驗的設計思路和方法，提高學生解決問題的能力。教師還可以結合教材中的“閱讀材料”拓展一些測量平均速度的其他方法，如頻閃攝影、雷達測速、激光測速、超聲波測速等，拓寬學生的視野。對“閱讀材料”中的車速表，教師可以結合學生的生活體驗進行行車安全教育，增強學生的社會責任意識。

（五）學習評價

單元學習評價要注重運用形成性評價，評價目標應定位在對學生核心素養的形成狀況與發展水平的診斷上。物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等核心素養側重點各有不同，在評價過程中要靈活使用不同的評價方法，發揮不同評價方法的優勢，對學生學習的各個環節（學生在答問、作圖、讀圖與分析、實驗中的表現，以及反映出的觀念、思維、方法、態度、責任等方面的發展）進行評價，并注重評價結果對學生和教師的反饋，使學與教在反思和改進過程中趨于完善。教師可以分課時設置課時評價量表，編寫單元測試卷前可以制定雙向細目表，還可以設置單元自我評價表。

在核心素養的背景下，我們基于單元教學的視角對北師大版初中物理八年級上冊“物質的簡單運動”一章進行了理論層面的探討，以“課程標準—核心素養—單元設計—課時教學—學習評價”的基本鏈環呈現了單元教學設計的大致思路。將大單元整體設計的思想融入物理教學，能有效整合教學內容，促進師生教與學的方式的轉變，從而發展學生的核心素養。