基于大單元教學視域的高中物理深度學習探究

【摘要】將大單元視域下的教學理念融入日常的高中物理課堂，不僅有利于教師把握教學內容的本質結構，更有助于幫助學生建立物理學習的邏輯框架，提升學生的物理思維能力、實驗動手能力，以及物理知識的遷移能力.本文以“變壓器”一節為例，展示大單元教學視域下的課堂學習，以學生為中心，幫助學生重組知識結構，形成系統的物理理論，從而達到深度學習的目的.

【關鍵詞】大單元教學；深度學習；高中物理

物理學科的課堂教學設計應基于學科的核心素養，在教學的過程中幫助學生建立“物理觀念”、啟發“科學思維”、激發“科學探究”的興趣以及明確“科學態度和責任”.目前，學生在學習高中物理的過程中，普遍存在知識點認知分散、學科框架松散、學科素養偏弱的問題.大單元教學視域下的物理學習，有助于施教者把握整體教學脈絡，在教學過程中突出教學重點，完善整個教學過程，有助于學生整合知識結構、培養物理思維方式，提升物理學科素養，從而達到深度學習的教學目的.

變壓器一節中對變壓器結構和原理的探究過程，充分體現了物理探究的規律.采用遞進式的實驗教學方式，通過回憶所學的互感原理，將知識脈絡貫通銜接，培養學生在實驗探究過程中經歷物理概念的建立、探究、實驗設計、數據分析、得出結論等完整的物理過程，從而實現從單一的物理知識傳授到培養物理學科能力的轉變.

1教學目標

物理觀念：了解變壓器的結構，理解變壓器的工作原理，能用能量觀點分析“理想”變壓器的建立過程.

科學思維：通過對控制變量法的理解，在物理探究過程中培養學生的科學思維方式，理解變壓器原理的建立過程.

科學探究：通過發現問題、提出問題、分析問題、制訂計劃、設計實驗，進行實驗數據收集，分析數據得出結論，對現象進行解釋，再對規律進行再認識，讓學生充分體會整個科學探究的過程，理解科學探究的思路，完成科學探究的目標.

科學態度和價值觀：通過真實的情境探究，讓學生明白物理是一門以實驗為基礎的學科，樹立科學本質觀.

2學習內容分析

知識的傳授過程應從簡單的“授人以魚”向可發展性的“授人以漁”轉變.只有讓學生了解所學新知識是建立在已學知識的框架之上，才能在原物理框架之上搭建通往新知識的橋梁.只有了解學生已有的知識結構，才能充分喚醒學生的“前置概念”，才能充分激起學生的認知沖突，才能引導學生體會物理新知識構建的全過程.

變壓器是人教版新教材選修3-2第三章第二節的內容.本章主要的知識框架如圖1所示.

通過法拉第電磁感應定律、互感、交變電流的學習，學生已經有了基礎的理論支撐，能夠基于電磁感應的相關知識解釋互感現象.但是對于現實生活中互感現象的應用，學生感受還不深，無法從實際裝置中抽象出理論模型，缺乏理論聯系實際的能力，需要再著重培養學生的科學思維和科學探究能力.

變壓器一節，新教材與舊教材相比最大的不同在于，將對變壓器工作原理的理論推導轉變成對變壓器結構的分析，進而通過實驗探究得到變壓器變壓原理.在探究過程中，讓學生一步步感受物理探究的全過程，同時通過對互感原理的回憶，串聯起本章的物理知識結構，達到深度學習的目的.

3基于大單元教學視域的教學設計

教師既是學習情境的創設者，又是學習情境的參與者.教師為學生創設挑戰性的情境問題，激發學生的學習興趣和動機，師生共同完成探究，分組學習，最后共同得出結論，獲得新知.“變壓器”一節的學習正是要求教師具備創設問題情境的能力，給學生提供探究的平臺和條件，由淺入深在實驗探究中獲得知識.

3.1問題驅動，主動探究

在了解變壓器構造的基礎上，通過實驗，需要明確兩個核心問題：（1）變壓器變壓的原理，（2）變壓器原副線圈的電壓與原副線圈匝數的定量關系.故應將變壓器的探究學習過程細分成定性研究和定量研究兩步，將實驗過程細分成演示實驗和學生實驗兩種.

3.1.1變壓器的構造探究

在探究變壓器的構造之前，需要先構建一個令學生感到好奇的問題情境，展示變壓器的作用，從而激起學生的認知沖突，激發其對變壓器構造的探究興趣.學科核心素養的培養，教學理念的改變，本質其實就是從注重單一的知識傳授轉變為物理學科能力的培養.而在培養學生的學科能力之前，激發學生的學習興趣是很關鍵的前置條件.表1為情境及問題設計.

3.1.2變壓器變壓原理的探究

通過循序漸進地滲透性學習，學生通過感性的認知與理性的分析，得到合理的猜想，副線圈的電壓可能由原副線圈的匝數和原線圈的電壓決定.大單元視域下的深度學習也是生本主義下有意義的學習.通過變壓器的拆解、變壓器變壓實驗的演示、前置知識的回顧，逐步滲透變壓器的變壓原理，直至由學生自我提出問題：副線圈的電壓到底由哪些因素決定.表2為情境主問題設計.

3.2學生實驗探究：變壓器原副線圈電壓與匝數的關系

教師提問如何設計實驗，來定量探究副線圈的電壓與這些物理量的關系呢？

學生在對前置知識回憶的基礎上，對變壓器由感性的認知變為理性的探究過程.在逐步滲透式的學習過程中，教師發起問題，學生主動參與，構建實驗探究框架，在與教師的合作中形成生本課堂，強化深度學習的效果.用大任務目標的形式驅動整個課堂的教與學，逐步構建學生在交流電這一章的知識網絡，達到培養、發展核心素養的目的和要求.

3.3高階探究：數據的比對與分析

教師通過實驗數據我們可以發現，如果原副線圈匝數比不同，那么原副線圈上的電壓比也會不一樣.原副線圈上的電壓之比會等于它們的匝數之比嗎？

物理學科核心素養的四個方面：“物理觀念”“科學思維”“科學探究”以及“科學態度與責任”.前序的共生課堂已經基本完成了前三個核心素養的培養，而“科學態度與責任”往往是教學過程中最容易被忽視的.“科學態度與責任”是嚴謹認真、實事求是、遵循科學倫理的自覺行為，也是大單元教學中達到深度學習所需具備的根本素養.

分析學生見到的實驗事實是，原副線圈匝數比與原副線圈電壓比，比值接近.這一結果引起學生的探究興趣，從而激發高階探究的動力.此時教師可將鐵芯移出，讓學生比對實驗結果.發現將鐵芯移出后，比值相差甚大.此番演示實驗后，引導學生關注鐵芯的作用，回憶能量守恒的相關內容.在考慮能量損失的合理性后，學生通過邏輯分析最終得出變壓器原副線圈電壓與匝數的定量關系.

4教學反思

4.1探究性的物理課堂應注重學生思維的深度和主動性

科學探究的思路應該是：提出問題、猜想與假設、制訂計劃、設計實驗、進行實驗、收集證據、分析證據、得出結論.本節變壓器原理的探究中，筆者從變壓器作用的展示、裝置的拆解、原理的探究、實驗的設計與實施、實驗結果的分析這幾步，讓學生全程參與其中.通過遞進式的問題情境與演示實驗，讓學生主動回憶前置知識，架構物理邏輯框架，由感性的物理感知向理性的物理探究過程遞進.

4.2經典的課堂應該聯系生活實際

變壓器是生活中經常用到的裝置.馬路上、小區里、電器設備中都會出現變壓器的身影.從生活中感知物理原理，并且將物理原理聯系生活實際，更好地服務于全人類，才是物理學科最終的培養目標.理論聯系實際也是培養物理學科素養必不可缺的環節.科學探究的興趣和韌性更是需要教師具備引導學生從生活中發現物理的能力.

4.3物理的深度學習來自于思維的不斷碰撞

大單元、大任務驅動下的教與學，不僅給教師提出了更高的要求，更是給學生展現了一種全新的學習思路和目標.在教學過程中，教師不僅應注重生本課堂的達成，還應創設具有思維深度，具有討論價值的問題.在問題的提出與討論過程中，允許學生各抒己見.只有這樣，才能引導學生在前置知識的幫助下，架構起通往新知識的橋梁.只有在對與錯的認知碰撞中，才能架構起更快通往科學彼岸的路.物理學的探究是曲折的，正是有了物理先賢們不斷的思維碰撞，才能讓物理學科不斷向前發展.

參考文獻：

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