核心素養下基于項目的高中物理單元教學設計

摘 要：隨著教育改革的不斷深入，培養學生的核心素養已成為教育的重要使命。單元設計因其內在的整體性、有序性以及教學方式選擇的靈活性，成為落實核心素養的重要途徑。以滬科版高中物理選擇性必修二“電磁感應定律”單元為例，從“分析單元教材”“構建單元結構”“明確單元目標，合理規劃課時”“設計項目評價”四個方面，介紹如何踐行基于核心素養的高中物理單元教學設計。

關鍵詞：單元教學；項目化學習；核心素養；教學評價

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）11-0035-6

《中國學生發展核心素養》明確提出核心素養的含義，并指出經歷各科學習后，學生應能逐步形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力［１］。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，物理學科的核心素養集中展現了物理學科的育人價值［２］。上海市教育委員會編著的《中學物理單元教學設計指南》，立足單元視角，聚焦核心素養培育。崔允漷認為，指向學科核心素養的大單元設計是學科教育落實核心素養的重要路徑［３］。本文以“電磁感應定律”單元為例，呈現在核心素養下基于項目的高中物理單元教學設計。

１ 單元教學的概念及開展單元教學對落實核心素養的價值

單元教學是以單元主題與任務為線索，從大單元結構化的視角，設計探究活動的大問題，將上位思考落實到日常教學中，體現從上而下的設計理念［４］。單元設計強調整體性的有序設計，它關注單元學習活動、單元作業、單元評價與單元目標的一致性，循序漸進地完成一個系列的教學活動。單元教學目標的設計是關鍵，為后續要素（學習活動、作業、評價、資源）的設計提供依據。

與課時設計不同，單元教學是一種系統性的教學方式，它以一個單元為一個教學單位，把教學內容從單一的物理知識轉變為它們之間的關聯，有助于學生建立知識網絡和思維網絡，培養解決問題的能力。

物理學科的核心素養涵蓋物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任四個方面，這四個方面具有統整性，以概念為引領，以實踐為表征，具有遷移性。核心素養的內核是要能像專家一樣思考，創造性地解決真實問題。專家思維是通過大概念來組織的，大概念幫助學生進行深入理解，搭建學校教育和現實生活的橋梁。單元教學以科學探究、問題解決為基本立足點，促使學生進行科學實踐，通過整合物理概念和規律，全面提升學生的核心素養，有助于培養學生的綜合素質和創新能力，筑牢未來學習和工作的基礎。

２ 基于項目的高中物理單元教學設計

單元設計一般遵循“ＡＤＤＩＥ 模型”，圍繞分析（Ａｎａｌｙｓｉｓ）、設計（Ｄｅｓｉｇｎ）、開發（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）、實施（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ）、評價（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）而展開［５］。項目化學習不是學科的活動化，是學科知識在具體情境中的重建過程，是學生運用各種能力解決具體問題，從而獲得新知識和新能力的過程。夏雪梅認為，項目化學習設計由核心知識、驅動性問題、高階認知、學習實踐、公開成果和全程評價等維度構成［６］。對比單元設計和項目化學習設計兩模型，“分析”對應項目化設計的“核心知識”，根據單元涉及的主要知識點提煉學科關鍵概念和核心素養；“驅動性問題”是“設計”的一部分；“開發”即梳理單元教學計劃和流程，對應項目化學習設計的明確學習成果和評價；課堂教學的“實施”過程則對應項目化的“學習實踐”；在兩個模型的最后一項都提到“評價”。由此可見，項目化學習設計框架與單元教學設計模型是高度契合的。

根據兩個框架的特征，考慮到一線教師課堂使用的可操作性及教學設計的邏輯性，融合“設計”和“開發”為“構建單元結構”和“明確單元目標，合理規劃課時”這兩項對應項目化學習設計的“三個問題”，具體內容如圖１所示。本文以“電磁感應定律”單元為例，主要聚焦分析、設計與開發、評價這三個方面。

２．１ 分析單元教材

單元教學的分析是教學設計中必不可少的一部分。教材是基于課標和教學基本要求編制的，只有在正確認知、具體分析教材的基礎上，才能進行合理的教學設計，有效地開展教學活動。這不但需要教師對教材的知識內容了然于胸，還需深挖單元的學習價值，分析出物理知識背后要求落實的核心素養內容。以“電磁感應定律”單元為例，從三個部分分析教材。

２．１．１ 單元內容分析

單元內容是教學主體，也是落實核心素養的載體。在分析單元教材時，找出單元涉及的所有知識點并繪制出知識結構圖，準確地把握住重難點，能為后續單元活動的教學設計奠定基礎。滬科版高中物理必修三第十章第三節介紹了“電磁感應現象”，選擇性必修二第六章則系統學習“電磁感應定律”，考慮結構的完整性，將兩部分內容合并為新的單元。故單元內容有三部分：一是探究電磁感應現象；二是探究感應電流方向；三是通過法拉第電磁感應定律定量解決問題。涉及到的主要知識點如圖２所示。

根據知識點提煉學科概念為磁生電的能量觀，重要的實驗定律有楞次定律和法拉第電磁感應定律。

２．１．２ 單元學習價值分析

單元學習價值分析就是確定學生學習和發展的價值及意義。通過學習價值分析，明確單元內容的學習對落實核心素養培育的作用。內容上，“電磁感應定律”的單元學習有助于提升物質觀、運動和相互作用觀、能量觀。物理學史上，“電磁感應定律”的學習是以電流磁效應為基礎，進一步揭示了電與磁之間的聯系，為麥克斯韋電磁場理論奠定了基礎。實際應用上，電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，在生產、生活、科技等方面都有積極的應用，本單元的學習也將為交變電流和變壓器的探究奠定基礎。單元關鍵概念與核心素養培育的關系如表１所示。

２．２ 構建單元結構

單元的結構化將碎片化的知識點通過內部的邏輯整合為一個理性的、系統的、更符合認知規律的整體。單課時的設計，只能教會學生某個概念和規律，缺少了連接概念的神經元，不易于情境化問題的解決。新課改更注重情境的創設和問題的解決，需要的不是單一的知識，單元教學則通過建立知識框架，促進學生思維發展的連續性和系統性，從而更好地提升了學生的科學思維能力。

通過羅列的知識點，提煉出本質問題，對于物理課程來說，本質問題可對標單元長作業任務的布置。本質問題一般比較抽象，難度高，需要拆解轉化為稍具挑戰的、學生感興趣的、通過努力能解決的驅動問題，如表2所示。

以“電磁感應定律”單元為例，用一個核心的具有挑戰性的問題“如何實現手機的快速無線充電”來引領單元的學習。旨在通過手機的無線充電現象揭示其背后的原理，并歸納、總結出感應電流產生的條件，進而通過實驗探究出感應電流的方向，歸納、總結出楞次定律的內容，最后通過對法拉第電磁感應定律的科學探究，深入理解其物理意義，最終完成小論文解決本質問題。

２．３ 明確單元目標，合理規劃課時

單元教學目標不同于課時教學目標，它強調單元結構的整體性與系統性。單元目標的確定需要綜合教材、課程標準和學情，而目標的達成可實現學生核心素養的提升。在入項之前，學生基本具備自主設計實驗的能力和對實驗現象的歸納、總結能力。本單元的主要學習活動是科學探究活動，通過經歷三次重要的探究活動，逐步提升“推理、論證”的科學思維，體會“問題、證據、解釋、交流”的科學探究方法，在探究過程中認識科學本質，形成科學的態度。

設定“電磁感應定律”單元教學目標如下：

（１）了解電磁感應現象：經歷四次探究的實驗現象，歸納得出感應電流產生的條件，學會抓住事物的本質特征，提升觀察能力、邏輯思維能力和科學表達能力；通過了解電磁感應現象的應用，增強社會責任感。

（２）理解楞次定律：在“探究影響感應電流方向的因素”實驗中，學生將經歷提出問題、選擇器材、制訂方案、正確操作、獲得數據、分析歸納、形成結論的過程；能用能量的觀點解釋楞次定律。

（３）理解法拉第電磁感應定律：在通過“智能電源”探究感應電動勢與磁通量關系的實驗中，感受實驗探究和理論演繹相結合的方法；通過對圓盤發電機等原理的分析，感悟物理的實用性。

基于以上的單元目標和圖２的概念層級圖，“電磁感應定律”單元設定了８個課時（圖３）。

單元教學目標設計的基準參照是中等學力的學生，對部分小組來說，已有的知識和能力儲備不足以完成項目主題任務，就需要教師將驅動性問題細化為指向更為明確、具體的概念性問題或事實性問題，降低認知的難度，以推進項目的進展，實現教學目標。可將更低階的問題稱為內容性問題，這類問題需要教師密切關注項目開展進程，視學生需要而提問，以“電磁感應定律”單元第１課時為例，預設內容性問題如表３所示。

２．４ 設計項目評價

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》提到，高中物理學習評價是以學生發展和素養為本［２］。新課標精心研制了學業質量標準，對育人目的給予了更多的關注，評價的核心目的在于推動學生的學習進步和促使教師改進教學。項目化教學通過創設真實情境，在解決問題的過程中提升學生的知識和能力，項目化提倡全程評估，實施過程性的評價［７］。素養的多元性決定了評價方式的多元化，單元教學評價包括評價內容、評價目的和評價方式。

２．４．１ 評價內容

通常情況下，評價的內容有兩部分：一是對知識的評價，二是對能力的評價。物理知識的掌握不僅關系到筆試考查的傳統評價，更關系到物理領域的深度學習。而大單元教學和項目化學習體驗不僅僅是為了揭示物理概念和應對傳統考試。從學生入項組隊開始，社會交流直接影響項目的進展；物理規律探究過程中的思維和實踐操作能力也是實驗成敗的關鍵；能否通過表達呈現出讓人眼前一亮的項目成果是綜合素質的體現，能力則是素養目標的達成評判。依據評價的內容，筆者將評價細化為六個方面，具體如圖４所示。其中，思政性評價參考了《高等學校課程思政建設指導綱要》和思想政治教育的內容。

對標核心素養的四個方面：“概念性評價”主要評價“物理觀念”；“科學性評價”反映在活動中呈現的“科學思維”能力和項目成果（主要以科學論文、ＰＰＴ匯報和科技小制作為主）的科學性上；“探究性評價”主要針對“科學探究”能力；“社會性評價”和“思政性評價”大致對標核心素養的“科學態度與責任”；與人交往能力、自我發展能力則在項目化學習中的“社會性評價”中體現出來；思政教育旨在培養具有“四個自信”的時代新人，而物理學科中的科學家精神、優秀品質等元素亦是思政教育的寶貴素材；新添加的“審美性評價”主要是對項目成果在視覺上的評判，以激發學生內在的創造力，提升美育能力。

２．４．２ 評價目的

根據評價目的可將評價分為兩類：一是終結性評價，為判定學生能力和課程效果提供證據；二是形成性評價，為下一階段的學習提供重要依據。期中、期末和高考的測試是考量學生的階段能力，為終結性評價。除此之外的評價都是為了能更好地開展教與學而設定的形成性評價。

２．４．３ 評價方式

教學評價要反映學生在日常活動中的表現，恰當的評價方式能有效激勵學生提升自我效能，故教師需要提供豐富的評價方式。評價方式可設計為四種：課堂問答、自我評價和同伴評價、階段性測評、項目成果匯報。

以“電磁感應定律”單元為例，根據評價內容和綜合核心素養目標，分析不同評價方式的適配性，并以此為依據進一步設計評價細則（表4）。

３ 結 論

無論是項目化學習還是單元教學，學習的主體都是學生。案例中的單元設計以項目為載體，學生親身參與電磁感應相關的實驗和探究，不是孤立地記憶知識點，而是深入、系統地理解電磁感應定律的內涵和應用，這有助于物理觀念的形成。在動手設計、完成實驗和獲得結論的同時，切實提升了科學探究能力。實驗中，隊員們通過思維風暴嘗試不同的方法和思路，最終解決了問題，有效激發了創新思維，培養了團隊合作，也提升了解決問題的能力，實現了素養的提升。

但在基于項目的單元教學實踐中也發現了一些問題：

（1）高中物理單元知識豐富，“電磁感應定律”單元僅靠學生自主探究難度較高，項目的進展也會受到很多因素的影響，教師需要在項目中靈活、適時地給予指導。對學力弱的班級，教師需要引領學生完成探究工作，這需要教師具備較高的專業素養和較強的課堂應變能力。

（2）上海的物理課程課時緊、任務重，學生基礎有差異，完全放手學生需要更多課時，故不得不弱化某些環節，用班級整體探究取代自主探究。

（3）項目化學習能提升核心素養，但需強化時間概念以應對筆試，特別是像電磁感應定律的應用在考試中占比不小，所以還需要一到兩個課時的習題鞏固。

總體來看，基于項目的單元教學設計能有效提升學生的核心素養，但也需要妥善處理好可能出現的問題，充分發揮其優勢，才能促進教學效果的提升。

參考文獻：

［１］核心素養研究課題組．中國學生發展核心素養［Ｊ］．中國教育學刊，２０１６（１０）：１－３．

［２］中華人民共和國教育部．普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０２０．

［３］崔允漷．學科核心素養呼喚大單元教學設計［Ｊ］．上海教育科研，２０１９（４）：１．

［４］上海市教育委員會教學研究室．中學物理單元教學設計指南［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１８．

［５］鐘啟泉．學會單元設計［Ｊ］．新教育，２０１７（１４）：１．

［６］夏雪梅．項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐［Ｍ］．北京：教育科學出版社，２０２１．

［７］夏雪梅．在學科中進行項目化學習：國際理解與本土框架［Ｊ］．教育研究與評論，２０２０（６）：１１－２０．

（欄目編輯 鄧 磊）