基于核心素養培育的初中物理大單元教學策略探究

摘要：隨著《義務教育物理課程標準（2022年版）》的頒布，大單元教學策略已成為物理核心素養落地的關鍵路徑。面對課程改革的不斷深入，該策略也將成為物理學科教育落實立德樹人根本任務、發展素質教育、深化課程改革的優選策略。大單元教學可以將以往教學中存在的知識碎化、體系不完整、認知不系統、能力培養斷層的問題，在依據課程標準要求進行重新整體設計的過程中加以解決。同時，大概念、大情境、大問題等內容作為認識大單元教學的重要因素，在如何確定大單元、如何設計大單元的過程中，對學生的素養提升、思維培養、知識統整等方面也會起到積極的作用。

關鍵詞：核心素養；大單元教學；初中物理

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下通稱“新課標”）將課程目標由“三維目標”轉變為“學科核心素養”，這意味著教學目標的升級。以往，廣大一線教師在課堂教學中習慣于通過對某一知識點的“知道、了解、理解……”等行為動詞的把控來檢驗教學目標達成情況的策略也將會發生改變。而新的教學目標基于物理學科核心素養的要求，更加關注學生重視知識點之間的聯結與運用，并以此引導、培養學生形成正確的價值觀，通過對知識內容的學習，具備理解、運用知識解決問題的關鍵能力和必備品格。為此，課程目標的改變，勢必要倒逼教師課堂教學策略的變革，由原來針對某一個或幾個知識點的課堂教學設計、某一課時的教學安排，轉變為聚焦某一專題、某一單元、某一活動、某一項目完成的“大單元設計”。

初中物理的大單元教學應依據新課標中的物理核心素養要求，結合教材、課時內容、學生情況，以及各種教學資源等情況，確定一個單元的主題（也可以是主題或項目名稱），以此整合各種教學資源，設計、細化教學內容與實施策略。其目的是更好地從學生接受的角度，達成課程要求的價值觀念、必備品格和關鍵能力，提升學生的核心素養，落實立德樹人根本任務。

一、初中物理大單元的確定策略

在初中物理教學中確定一個大單元需要考慮的因素很多，但在確定之初教師一定要“抓大放小、定主略次”，不需要面面俱到，而是要考慮單元的系統性、整體性，突出結構特點。它應該是一種宏觀的、戰略上的考慮，而不是微觀的、操作層面的考量。大單元主要包括單元名稱、體現形式、課程內容、課程目標（核心素養）、情境創設等幾個方面的確定（如圖1）。

所以，在確定一個大單元的時候，教師要考慮該單元至少要對接一個學科核心素養，依據某個核心素養的要求，結合具體的知識內容，按照某種大概念（或觀念、任務、項目、問題）的邏輯，將相關知識或內容結構化。只有這樣，確定的大單元教學內容才會將課程理念定位、課程目標（核心素養的維度）要求、課程內容（知識內容）的體現統整在一個單元名稱（大概念、大問題、任務、項目）之下，然后，再設計一個大情境作為載體，開展相關的教學活動（見表1）。

表1 大單元需確定的主要內容

[主題名稱

的確定 體現形式

的確定 課程內容的確定 課程目標的確ngvCy5p+S9LL3HF6HtoClpPCZw+lrgmoLBmyfZB8Rk4=定 大情境的確定 大單元名稱 大概念、大問題、大專題、項目化等形式 基于大單元的大概念、大問題、大專題、項目等形式的確定，整合與之相關的知識內容，重構教材內容，建立系統化、整體化、結構化的知識脈絡 新課標中的課程目標是立足學生全面發展，依據核心素養內涵及學生身心發展特點確定的，全面體現了物理課程獨特的育人價值，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。所以，在確定課程內容的體系時，應考慮與之相適應的素養維度 大單元教學是為了打破原有的碎片化的課時教學模式，是一種指向素養的真實學習。它可以基于原始物理問題，運用多種知識完成教學任務，從而有效評估關鍵能力、必備品格與價值觀念 ]

二、初中物理大單元的設計流程

當確定好一個大單元的名稱、主要知識內容、相應的課程目標（學科核心素養的維度），以及基于主旨問題的情境創設后，就要進行大單元的教學設計，完成實實在在的教學任務，大單元教學的設計與平常教師授課的教學設計基本環節是相同的，只是關注點要從更宏觀的整體考慮；著力點要從微觀的知識內容與目標、學生的接受程度的視角考量。大單元的基本設計流程如下所示（如圖2）。

例如，在初中物理“運動學”的大單元教學中，知識內容之間的相關性要求較低，對于一般教學目標來說也都是相對獨立的，對運動的描述只停留在勻速直線運動的程度，其他的變速運動統統可以用平均速度一帶而過。所以，在進行大單元設計時，教師可以采用“大思路”的策略，以“大格局”的知識體系建構，講清初中物理運動學的知識脈絡，這也會為高中階段物理的學習做好學段銜接（如圖3）。

三、初中物理大單元教學的設計策略

在大單元教學設計的過程中，教師要依據新課標要求、課程內容以及學情等情況進行全盤考慮，其目的在于讓學生學會學習、學會思考，鍛煉其思維能力，形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力。為此，初中物理的大單元可以是基于知識結構體系的大單元，如聲學、光學、運動學、磁學、靜電、浮力、功和能等內容單元；可以是基于大概念認知的大單元，如力的概念、功與功率概念、效率的概念等內容單元；可以是基于問題解決的大單元，如電阻測量、密度測量、液面升降、熱電結合、壓電結合、儀表改裝等內容單元；可以是基于能力訓練的大單元，如物理觀念形成、建模能力訓練、科學思維培養、量具認識、變化電路識別等內容單元；可以是基于跨學科實踐活動的大單元，如聲光電力的實驗小屋制作內容單元等，而不是局限于某一知識結構或某一問題的解決。下面，筆者以案例簡單說明初中物理大單元教學設計的策略。

（一）基于大概念的素養提升策略

大單元教學要上承宏觀設計中的新課標，下接微觀設計中的課時教學，以物理學科的大概念整合物理內容，從知識、方法及思想和精神層面建構知識結構，實現學生核心素養的提升。

例如，教師以物理觀念為一個“大概念”進行大單元教學的設計，通過跨學科學習的方式，以語文學科的唐詩為“大情境”載體，以“唐詩中的物理觀念”為“大問題”，以物理知識為“實證”依據，使學生在“物理觀念”概念下的物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等方面的素養得到有效提升。教師以學生所熟悉的“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”這首李白的《早發白帝城》為例，讓學生簡單闡述大單元教學。這樣，學生在學習物理知識的同時，可以培養其科學思維。此外，教師在此基礎上，通過學科融合提升學生的核心素養，使枯燥的物理課堂靈活化、多樣化、生動化。通過學科間的滲透，還增強了學生的人文精神。

一是在物質觀念上。詩中“朝辭白帝彩云間”一句中的“彩云”，就是物質觀念的教學素材。在新課標中，將“物質”作為一級主題，同時包含了三個二級主題。對于“彩云”這種自然現象，學生要能描述固態、液態和氣態三種物態的基本特征，并列舉自然界和日常生活中不同物態的物質及其應用。在進行教學設計時，教師可以以詩句為情境，引導學生分析“彩云”形成的條件與過程，進而了解位于長江北岸瞿塘峽口的白帝城（今重慶市奉節縣白帝鎮），為什么會有“白氣”繚繞，在清晨的朝暉中形似“朵朵彩云”的景象。這樣的教學過程，“畫面感”十足，學生“置身”其中，用所學的物理知識理解唐詩，起到了學以致用的效果。

二是在運動和相互作用觀念上。詩中也蘊含著許多的物理知識，有顯性的，也有隱性的。單從字面理解，就包含了猿聲啼不住——振動發聲；輕舟——質量與重力；已過萬重山——運動與靜止的相對性等物理知識。詩中的隱性物理知識有對物理量——距離的認知。在“千里江陵一日還”中的“千里”，學生可以從字面上認知“距離是1000里（500千米）”，這與北魏酈道元所著《水經注》中記載“有時朝發白帝，暮到江陵，其間千二百里，雖乘奔御風，不以疾也”的內容相符，只是詩中將1200里按整數計而已；“一日還”可以從兩個角度進行猜想：一是“朝辭白帝，暮抵江陵”可記作10個小時（簡化論證時的計算）；二是將“一日”記作一天，24個小時。教師還可以通過提問激發學生探索的興趣：我們能否真正做到“千里江陵一日還”？

教師通過引導學生查資料可知，木帆船在風平浪靜的長江上行駛，時速一般會在每小時10千米到20千米之間。如果是順風行船的話，船速還會更快一些。我們以“輕舟”的船速（平均速度）是每小時20千米計算，則從白帝城到江陵的“千里”路程需要的時間是25小時。如果再考慮風速的原因，時間會更短一些?？磥?，李白清晨從白帝城出發，后半夜還是可以到江陵的。若以《唐代交通圖考》為據，其第四卷記有夔州到江陵的距離，“從夔州又東水路三百三十里至歸州，又東微南水路二百里至峽州，又東微南水路三百三四十里至荊州江陵府”。由此可知，白帝城與江陵的距離是864里（432千米）。這樣，需要的時間就是21.6小時，說明李白一天確實能夠到達。這樣，不僅培養了學生建模的科學思維，而且借助挖掘詩詞中的隱含條件，整合多學科知識，對學生求真質疑的科學精神形成也會有很大的促進。

三是在能量觀念上。了解能量的轉化和守恒定律是自然界的基本和普遍規律，對于學生形成可持續發展的意識十分重要。例如，在《早發白帝城》這首詩中就蘊含了風能、水能、機械能之間的轉化問題，教師要引導學生去感悟和理解。

（二）基于大思路的思維培養策略

在大單元教學設計中，“大思路”的形成是科學思維的一種具體化體現。例如，在“測密度”的實驗探究教學中，其內容涉及課程內容“五個一級主題”中的“物質”“實驗探究”“跨學科實踐”三個。教師可以采用大單元教學的策略，引導學生利用等量替代的方法得出被測物體的質量和體積，進而寫出密度的表達式，從而完成任務。具體來講，就是在測量物體密度的實驗中，由于實驗器材的不確定性，會導致學生無法直接用天平測量質量和用量筒測量體積。在替代方法下，學生通過實驗原理ρ = [mv]求出被測物體密度后，教師也可以基于“大思路”的思維培養策略，幫助學生完成任務（如圖4）。

在測量物體密度的實驗中，質量測量的方法有很多：可以用天平直接測量質量；也可以利用彈簧測力計測量質量。對于在彈簧測力計測量范圍內的物體，可先測量得其重力，再通過公式G = mg間接得到其質量m；也可利用杠桿平衡原理測量得質量：利用一個輕質杠桿，讓一邊的作用力為被測物體的重力，與另一邊的已知物體的重力平衡，運用杠桿平衡原理G1L1 = G2L2，得到被測物體的重力，再通過G = mg間接得到其質量m；還可以利用被測物體在水中漂浮或懸浮測得質量：當物體在水中漂浮或懸浮時F浮 = G，根據其他條件得到物體所受的浮力，再通過G = mg間接得到其質量m。

在測物體密度的實驗中，體積測量的方法也有很多：可以用量筒或量杯直接測量體積；可以利用溢水的方法測得固體的體積；可以利用“等容”的思想測得液體的體積；還可以利用天平得到被測固體浸沒水中前后的質量差間接求得固體的體積。教師可引導學生先用天平測出一杯水的質量m１，再用天平測出將被測物體浸沒到這杯水中（不與容器接觸）的質量m2，則兩次測量的質量差就等于物體浸沒在水中的浮力，即Δm = F 浮，根據F 浮 = ρ液gV排得到物體浸沒在水中的V排，也就是物體的V物。此思路同樣適用于測電阻的探究實驗。

（三）基于大單元的知識統整策略

所謂的知識統整是指依據某種原則對某一大單元的知識內容進行組織與整合，促使課堂教學的知識內容呈現結構化和整體化特征。通過內容與結構、形式與實質的“統整”，做到形式上的“統”，達成實質上的“整”；內容上的“統”，達成結構上的“整”，使之形成一個前后銜接、相互轉化、自成一體的知識系統。這樣，能夠發揮物理知識系統的整體效能，實現教學價值的最大化。

大單元教學以課程標準和教材為基礎，將具有內在聯系的教學內容和教學資源進行整合與優化，是針對學科教學單元內容進行的再度開發和整體設計。通過這種先整體后局部的教學設計，對學生所學知識內容進行重新整合、遷移對接、融會貫通，使得學科知識之間的邏輯關系聯系更緊密，能夠發展學生的物理學科思維，切實提升學生的物理核心素養。

例如， 人教版初中物理教材九年級全一冊中用了兩章的篇幅介紹“電和磁”的內容。其中，教材將電動機的內容安排在發電機內容之前，其實是違背學生認知邏輯的（在沒有了解“磁生電”的前提下，學生不可能真正明白“電和磁”的結合應用）。為此，教師可以通過大單元教學的方式統整“電和磁”的知識內容，讓學生從認知思維的邏輯出發了解知識結構，再從物理學科特點出發，掌握具體知識內容（如圖5）。

綜上所述，在開展大單元教學時，教師要依據新課標和物理核心素養培養要求，以及學生在不同認知發展階段的水平、思維能力等情況，選擇適當的策略，按照學科知識邏輯，對教材內容進行有邏輯、成體系地統整，將單個知識點進行整合，規劃好課時安排，按照由簡單到復雜、由具體到抽象的順序，科學設計教學發展進程，構建系統性的知識大單元集合。

參考文獻：

［1］張玉峰.以大概念、大思路、大情境和大問題統領物理單元教學設計［J］.中學物理，2020（5）.

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［4］郜建輝.初高中物理學習的差異分析與應對措施［J］.物理之友，2020（8）.

［5］ 郜建輝.初中物理測密度實驗中等效法的應用［J］.物理通報，2020（10）.

（責任編輯：楊強）

作者簡介：郜建輝，天津市紅橋區教師發展中心物理教研員，特級教師，正高級教師。

課題項目：本文系天津市教育學會“十四五”教育科研規劃課題 “新時代中學物理教師學科教研的策略研究”的階段性研究成果。課題編號：KT-【十四五】-006-GH-2131。