核心素養下高中物理大單元教學模式構建

【摘要】隨著教育改革的不斷深入，教學理念也在持續更新.教師在教學方法和教學效率方面展現出多元化的特點，教學質量得到有效提升.在高中物理教育領域，目前廣泛采用大單元教學方法，充分滿足學生的學習需求.這種方法可以幫助學生建立系統的知識結構，從而使教學過程更加高效.

【關鍵詞】核心素養；高中物理；大單元教學

1 引言

高中物理大單元教學模式作為一種新興的教學策略，其核心在于打破傳統以章節為單位的教學框架，將相關的物理知識和技能整合為更大的教學單元，以項目或主題為中心促進學生在真實情境中進行探究學習.這種模式不僅有助于學生構建系統的知識結構，還能激發學生的學習興趣，提高其解決實際問題的能力.

2 高中物理大單元教學策略

2.1 基于物理學科核心素養的設計

在學習活動設計中，將物理學科核心素養的要素深深根植于教學活動和學生的學習活動中，而不僅僅是知識的堆砌.特別是通過學習活動、學習任務的完成，形成物理概念，掌握規律，在逐步學習、系統反思和遷移應用中，促進學生物理觀念的不斷發展，讓學生學會用這些觀念解釋自然現象，解決生產生活中的實際問題.同時，發展學生的科學思維和科學探究能力.

2.2 加強情境的創設

物理概念的建立、物理規律的探究以及應用物理知識解決具體問題，都需要創設具體的實際情境.將學習內容置于實際的情境中，回歸知識的原點，讓學生的學習像科學家那樣進行探究，讓真實學習真正發生.若要提高學生的認知驅動力，激發和維持學生的學習興趣，是最好的辦法之一，這能使學習情境具有吸引力.

2.3 重視學習活動設計遷移

大量的教育教學實踐表明，學生現有知識對其學習新的知識極其重要.在學習新的知識之前，學習活動的設計應當準確評估學生的現有經驗、技能水平以及診斷前概念.結合學習內容，采取“做一做”“想一想”“議一議”等靈活多樣的形式，讓學生在靈動的情境中，動手、思考，發掘學生發現和提出問題的能力，提高科學思維和科學探究能力、交流合作能力.正如奧蘇貝爾所說，“如果我不得不把全部教育心理學還原為一條原理的話，我將會說，影響學習的唯一的最重要的因素是學習者已經知道了什么”.

2.4 建立思維導圖形成知識體系

大單元教學需要學生先從整體上把握所要學習的知識體系，先在頭腦中形成整體認識，進行整體建構，形成知識體系.重構信息化環境下的物理學習新模式，為學生的個性化學習提供開放、多元、交互式的學習方式，滿足學生多樣化、多層次的學習需求，提升學生物理核心素養.與信息技術的深度融合，一方面為學生提供豐富的、個性化的學習資源，另一方面，變革學習方式，真正做到因材施教.

2.5 強調評價任務的設計

評價任務設計是實施評價活動的基礎，應當嚴格按照《普通高中物理課程標準》的要求進行評價任務的設計.根據物理學科核心素養和學業質量水平的要求，制定評價目標.評價目標的描述要明確、具體、可測，體現一定的概括性，要說明學生在什么樣的問題情境中，運用哪些物理知識、思想和方法，其行為應達到什么樣的水平.根據評價目標和課程內容要求設計評價內容.評價內容的設計應以物理基本概念和規律為依托，指向物理學科核心素養，創設有利于學生討論、探究的真實問題情境，評價學生在真實學習環境中物理學科核心素養的表現水平，以提高評價的真實性和準確性.依據物理學科學業質量水平制定評價指標.評價指標的制定要針對評價內容，依據物理學科學業質量水平進行具體描述，要體現學生在具體學習活動中的行為表現.

3 教學活動開展

3.1 單元主題與目標

主題聚焦于“運動的描述”，涵蓋了質點、參考系以及位移等各個方面，深入探討位移、速度和加速度的核心概念.核心素養目標包括：培養學生理解并應用這些理念來描述物體的動態行為的能力；根據已知條件運用所學知識和方法進行推理的能力，同時培養學生相應的思維模式，使其具備觀察、分析以及解決問題的能力.本單元的核心素養目標制定如下：

（1）經歷質點模型的建構過程，初步形成構建物理模型的思維方式，認識物理模型在探索自然規律中的作用.

（2）通過情境創設，理解參考系的概念及其描述物體運動的意義，結合實例體會運動的相對性和絕對性，進一步地認識科學本質.

（3）通過情境創設，建立參考系、位移、速度和加速度的概念，歸納出描述物體運動的概念之間的關系.

3.2 教學活動設計

活動1 構建“質點”模型

借助多媒體帶領學生觀察各種物體的動態行為.設定問題，鼓勵學生分析物體是否可以簡化為質點，并思考如何準確地確定物體的具體位置.描述物體移動的方式是什么？速度快慢如何描述以及如何比較不同物體的速度變化？在新課的教學過程中，教師通過實例來闡述，為后續知識運用及習題訓練奠定基礎.

情境 青島到濟南的鐵路長373km，假設為直線，用圖1線段表示.

（1）現有一列車由濟南開至青島，列車長200m，請按比例在圖中鐵路線上的某位置畫出這輛高鐵列車.

（2）你在繪制上述圖形時有什么體會？由此，在繪制這列車在此段路程上的運行圖時，要考慮它的大小和形狀嗎？

（3）如何理解課本中的一句話：“一個物體是否看成質點，是由所要研究的問題決定的”.物體的運動都可以簡化為一個“點”的運動嗎？請總結物體的運動可以簡化為一個“點”的運動的條件，并舉例說明.

活動2 構建位移的概念

位移是高中物理中描述物體運動狀態的基本概念，位移是指物體從初始位置到最終位置的直線距離和方向，既有大小也有方向.在大單元教學中需要幫助學生掌握位移與距離的區別，位移是矢量，而距離是標量，只考慮長度不考慮方向.

情境 從北京去青島旅游，可以選擇不同的交通方式.既可以乘火車，也可以乘飛機，選擇不同的交通方式，旅行者所經過的線路不同.

（1）在上述問題中，從北京去青島不同的路徑所走的路程不同，但其出發點和終點是一樣的，那么該如何描述沿不同路徑的位置變化呢？

（2）若旅行者從青島返程回北京，其位移與來時相比，有何關系？結合本例談談你對矢量和標量的理解.

活動3 構建速度的概念

速度是描述物體位置隨時間變化的快慢和方向，速度的大小稱為速率，表示單位時間內物體移動的距離.講解速度的概念時要區分瞬時速度和平均速度，瞬時速度指的是某一瞬間物體的速度，而平均速度則是物體在一段時間內移動的總位移除以所用時間.

情境 在男子100米賽跑中，中國運動員蘇炳添以9秒91的成績平亞洲紀錄，成為跑得最快的黃種人.高速公路上，汽車1小時可以行駛100km；我國的高鐵則1小時可以行駛350km.

（1）生活中經常需要知道物體運動的快慢和方向，說說初中是怎樣描述物體運動快慢的.運動員在比賽中的不同時段，運動的快慢一樣嗎？

（2）物理學中描述物體運動快慢的物理量是速度，這與初中所學過的速度含義是否相同？若不同，請指出不同的地方.

活動4 構建加速度的概念

加速度是描述物體運動的一個非常重要的概念，在前面學習的基礎知識之上，加速度的引入能夠更加完整地描述物體的運動，可以進一步促進學生運動觀念的形成.加速度概念很抽象，學生在生活經驗中對它沒有清晰的印象，加速度的方向不像速度、位移那么直觀.要先啟發學生仿照速度的定義得出加速度的定義，先研究速度變化量的方向，進一步研究加速度的矢量方向，通過情境創設，結合具體的實例引導學生思考描述速度變化快慢的方法，是建立加速度概念的關鍵.

教師提出“如何確定速度的變化量”問題，引導學生回答“在經歷了一段時間后，物體的速度從v0逐漸變為v，此時v－v0代表了速度的變化量，也就是Δv=v－v0.”接著提出“Δv的值越高，意味著速度的變化幅度也越大，也就是說速度的變化會更快，是這樣嗎？出于何種原因？”

在教師的引導下學生討論問題：如果想要比較兩個物體速度的變化快慢，就需要確定一個評判標準，也就是單位時間內速度的變化幅度.速度變化的快慢可以通過速度的變化量與發生這種變化所需時間的比值來表示.

教師可以組織學生討論：國產賽車領克03和國產殲-10型戰斗機之間，哪一款的速度變化更為迅速？如何進行正確的判斷.教師要幫助學生研究此問題，提供加速度的具體定義、數學公式以及計算單位.

生1 加速度的指向與Δv的指向是一致的.

生2 當進行變速的直線運動時，速度的方向始終保持在同一直線上.如果物體做勻速直線運動和減速直線運動.則加速度均為零時的時間也都是同一時刻的瞬時速度.如果將v0定義為正向，那么在加速過程中v－v0是正向的，加速度a因此也是正向的，并且a與v0的方向是一致的.勻速直線運動時加速度的大小和勻加速直線運動一樣，均是由物體做無規則變化而產生的慣性力所決定的.在減速運動過程中，v－v0呈現為負值，而a也是負值，并且a與v0的方向是相反的.

教師通過具體實例帶領學生探討速度與加速度方向之間的相互關系.

如圖2所示，物體的初始速度為v1，但在時間間隔Δt之后，其速度變化為v2.起始點由指向v1的箭頭表示，而終點則由指向v2的箭頭表示.為表示物體速度的變化可以繪制一條新的箭頭，這條箭頭可以是直線，也可以是曲線.因此，加速度a定義為a=ΔvΔt，指向速度變化的方向.

活動5 構建運動圖像模型

圖3展示了質點運動的速度－時間（v－t）圖像.

（1）在圖示的各個階段中，質點進行了何種性質的移動？

（2）在0至4秒、4至8秒、8至10秒以及10至12秒的時間段內，質點的加速度數值是多少？

解析 在0至4秒的時間范圍內，質點執行了勻加速直線運動，加速度的數值為a1=10－04m/s2=2.5m/s2；在4至8秒的時間范圍內，質點做勻速直線移動，其加速度a2=0；在8至10秒的時間范圍內，質點進行了勻減速直線運動，其加速度增加至a1=0－102m/s2=－5m/s2；在10至12秒的時間范圍內，質點進行了反向的勻加速直線運動，加速度的大小為a1=－10－02m/s2=－5m/s2.

活動6 作業與拓展學習的設計

完成教材中的習題并對其進行調整.使用變式練習，列舉日常生活中經常遇到的實例，不僅限于學習領域.目標是教導學生如何根據速度－時間（v－t）圖像來計算加速度，并幫助其掌握基礎知識.通過分析v－t圖像可以了解加速度的方向以及物體的動態特性.

4 結語

從核心素養的角度來看，高中物理大單元的教學方法是一種有效的途徑.采用高效的教學方法能提升學生在物理學科上的核心素養.在“運動的描述”中通過精心設計的教學方案和執行策略可以激發學生興趣.在實際教學中，使用大單元教學法需教師持續地學習和嘗試，同時學校也應給予關注，提供必要的支持和保障，培養出具備創新思維和實際操作能力的人才.

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