大單元教學模式下學生物理模型建構能力的培養

科學思維作為核心素養的關鍵組成部分，特別強調了學生應具備從物理學角度去認識和解讀世界的能力。而模型建構作為科學思維中不可或缺的核心要素，不僅有助于學生將復雜的物理問題簡化，還能引導他們深入探究物理現象的本質規律。本文以大單元教學理論為指導，以“光”主題為例，探討如何通過單元整體設計，培養學生的模型建構能力，提升學生的科學思維。

在初中階段，學生首先接觸的是幾何光學，幾何光學以光的傳播方向為基礎，研究光在透明介質中的傳播規律。通過將光的傳播路徑抽象為直線或曲線，用箭頭表示傳播方向，可以簡化光的傳播規律。通過光線模型，學生可以更直觀地理解光的直線傳播、反射和折射等規律，為后續學習波動光學和量子光學奠定基礎。因此，“光”主題的大單元教學中，光線模型發揮著至關重要的作用。

1.知識架構

《義務教育課程方案（2022年版）》聚焦核心素養，旨在培育學生的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。這要求自然單元教學、課時教學和知識點教學從單維培養目標走向整體培養目標。大單元教學設計的價值和功能很好地契合這一培養目標的轉型。以人教版物理教材八年級上冊為例，“光”主題包含了“光現象”和“透鏡”兩個章節的內容，涉及光的直線傳播、光的反射、光的折射三大光學定律及其應用。在大單元教學設計中，可以以光線模型為核心，將知識立體化串聯起來，形成完整的知識體系。

關于大單元教學設計，需要明確的是，并非要求教師們去琢磨如何從原有教材中的教學內容提煉出一個核心點，然后圍繞這個核心點打亂和重組教學順序，這也并非大多數教師的專長所在，這是教材編寫過程中專家們已經深入思考和完成的工作。

2.實施路徑

為進一步培養學生的模型建構能力，教學設計遵循“情景一概念一模型一遷移一回歸\"的路徑展開。首先，通過生活中的“光現象”創設情境，引導學生觀察并思考；其次，基于情境分析總結出相關概念；然后，將概念轉化為物理模型，即光線模型；接著，利用光線模型解釋光學規律，解決實際問題；最后，將所學知識應用到生活和社會實際中，培養學生的知識應用能力。

光線模型

遷移：用光線模型解釋凸透鏡成像規律。

情境創設：大自然中優美的光現象。

概念：光在同種均勻介質中沿直線傳播。

回歸生活、社會：眼睛和眼鏡、顯微鏡和望遠鏡。

物理模型：

遷移：用來表示入射光線、反射光線、折射光線的傳播路徑和方向。

回歸生活、社會：激光準直、射擊瞄準、日食月食、影子的形成、小孔成像。

參考高中物理課程標準中對模型建構要求的水平劃分，結合新課標中對“光”主題下的知識和能力要求，將初中階段“光”主題下的物理模型建構水平劃分為五個層次。水平一，能說出光線模型；水平二，能畫出光線模型，能畫出光的反射和折射模型；水平三，能利用光的反射模型解釋平面鏡成像特點，能利用光的折射模型了解光的色散現象；水平四，能利用光的折射模型了解生活中的透鏡成像原理，能利用光的折射模型了解近視眼和遠視眼的成因及矯正辦法；水平五，能利用光的折射模型理解凸透鏡成像規律。

光的反射模型

情境創設：塔式太陽能光熱電站如何工作？黑板為什么反光？

概念：光射到物體表面時，有一部分會被物體表面反射回來。N法

物理模型：

遷移：用光線模型解釋平面鏡成像原理。

回歸生活、社會：光污染調查、影院幕布、光學顯微鏡、反光鏡。

在物理模型建構的過程中，需要注意模型的局限性和適用范圍。因為物理模型都是在特定場景和情境下提出來的，具有一定的局限性，如果忽略了這一點，可能會得到一些錯誤的結論。因此，在教學過程中，教師應當為模型的建立作好鋪墊和解釋，幫助學生正確理解和應用模型。

光的折射模型情境創設：人造彩虹。

概念：當光從一種介質斜射入另一種介質中時，光的傳播方向發生偏折。

物理模型：

針對不同層級的學生，應采取不同的教學策略。對于學習困難的學生，應降低模型建構的難度和要求，注重夯實基礎知識和培養基本技能；對于程度較好的學生應提高要求，鼓勵其進行更深層次的模型建構和問題解決。同時，教師應重視每位學生的獨特性與學習需求差異，通過實施分層教學和提供個性化輔導等，切實滿足不同學生的學習需求，充分發掘他們的發展潛力。