摘 要：基于STEM課程的設計理念，利用逆向教學設計法，對電學單元進行綜合教學設計。以“利用電能設計機器解決問題”主題為脈絡，在教學中通過物理學史的滲透，引導學生主動探究物理問題，并利用所學知識解決生活中的問題，旨在提升學生的物理素養，激發學生對電氣自動化等領域的興趣。

關鍵詞：大單元；綜合實踐活動；STEM課程；調光燈

基金項目：本文系江蘇省蘇州市教育科學“十四五”課題“基于大單元的STEM課程模型的構建與應用研究”（課題編號：2022/LX/02/104/03）的課題成果。

作者簡介：陸楚雅（1995—），女，江蘇省太倉市沙溪第一中學。

唐曉挺（1975—），男，江蘇省太倉市沙溪第一中學。

自新課標發布以來，圍繞物理學與工程實踐及社會發展的研究逐漸成為熱門課題。許多學者、教師在項目化學習與STEM課程的研究基礎上，提出跨學科實踐的概念。跨學科實踐適用于中小學一線教師的教學實踐，注重在單一學科課堂上融入其他學科的知識，促進學生的實踐與學習。跨學科實踐的知識體系具有系統化的特點，有助于整體構建學科間的知識網絡。

跨學科實踐與STEM課程和項目化學習一樣，強調主題式的學習，其將基本問題作為課堂設計的基礎，通過表現性任務來考查學生對大概念的理解和解決問題的能力。威金斯和麥克泰格指出，以活動為導向的課程能夠激發學生的興趣，并展現學科之間的關聯性［1］。在實際教學中，有的學生在課程結束后并未感受到項目的實際價值，或未能認識到這些活動對知識或技能學習的意義。跨學科實踐針對這一問題做了進一步改進，強調學生對知識的深度理解以及知識在生活情境中的遷移應用。

一、從電學史中挖掘教育素材

（一）通過電學史創建教學情境

1.亮起一盞燈——從能源角度引入課程

“初識家用電器與電路”是蘇教版初中《物理》九年級上冊“電路初探”單元的第一節。傳統教學通常通過介紹日常電器的能量轉換特性以及簡單電器——手電筒的電路，來探究電路的組成。在這樣的教學中，學生雖然能夠了解知識，但缺乏探究動力。為了增強學生的學習動力，我們可以換一個角度引入電學課程：古代，人們在黑夜里主要依靠燈油照明；進入工業時代后，煤氣燈成為主要的照明工具。接著，教師可以引導學生思考：如果你生活在17世紀，想尋找一種比煤氣燈更安全、更明亮的光源，你會選擇什么能源？

由此，整個電學單元便有了主題：尋找煤氣、汽油以外的優質能源，并利用這種能源制造機器以滿足人們的需求。當教師明確地為學生提供了一個既需動手又需動腦的探究主題時，學生對電學的學習熱情會大大提高。在這一大主題下，課程內容可以細分為三個子主題：制作一盞能安全發光的調光燈（學習歐姆定律和變阻器的知識）、制作三擋電熱爐（學習焦耳定律以及串并聯電路的知識）、制作手搖電風扇（學習電與磁的知識）。這樣一來，“設計一盞調光燈”不再僅僅是一節可有可無的綜合實踐活動課，而是貫穿整個電學單元的核心主題活動，并作為考查學生對電學核心概念理解程度的表現性任務。

2.歐姆定律和變阻器

現在，如果要制作一盞調光燈，人們大多不會選擇白熾燈，而會選擇熒光燈或LED燈。通常情況下，LED燈主要用于低壓電源的便攜燈具，而家庭照明電路中的主流燈具則是熒光燈。為什么愛迪生制作燈泡時選擇鎢絲而不是銅絲作為燈絲？燈絲的選擇有哪些要求？為什么我們如今正在逐步淘汰白熾燈？熒光燈有哪些優點？這些問題都可以通過實驗來研究。在選取合適的燈絲時，教師可以通過對比碳絲和鎢絲，讓學生了解燈絲需要具備的一個重要物理屬性是高熔點。然后，學生可以進一步思考如何使燈絲變得更亮。

對于白熾燈WynFI85/21uAcENiaNt39VzfxIFpNJTOJsbhe6M1CDo=而言，其發光的原因是燈絲由于熱量的散發而達到白熾狀態。那么，什么樣的燈絲更容易達到白熾狀態？學生探究這個問題，實際上也是在探究電阻的影響因素。在通過實驗探究并總結出電阻的影響因素后，教師可以引導學生利用鉛筆芯制作一個簡單的變阻器，用來改變電路中的電流。白熾燈很容易燒斷，那么，如何保證它安全發光呢？電路的三要素——電壓、電流、電阻之間存在什么樣的關系？學生在探索這三者之間的關系時，將理解串并聯電路的電流電壓特性以及歐姆定律的具體應用。

二、基于UBD逆向設計框架的電學單元設計

（一）階段1——預期成果

結語

通過創設一系列教學情境，不僅能夠讓學生更加深入地了解電燈行業發展的歷史，還能引導他們將歐姆定律相關知識學以致用，從而實現以大概念為核心的大單元教學目標。在下一章中，教師可以繼續通過法拉第的電動機、發電機以及電報的發展史創設物理學史情境，圍繞核心概念進一步展開大單元教學，同時將機械制作與物理學知識相結合，培養學生的工業技術素養和發明創造的創新精神。

在電學大單元中，許多物理學史中的實驗可以在課堂上再現。教師沿著“電氣時代”發明家和科學家們探索電力、應用電能進行生產實踐的脈絡進行教學，能夠幫助學生完成多項實物制造的表現性任務，提升他們的跨學科實踐能力和工程素養，培養未來社會所需的創新型人才。

［參考文獻］

格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學設計（第二版）［M］.閆寒冰，宋雪蓮，賴平，譯.上海：華東師范大學出版社，2017.

中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：人民教育出版社，2022.