指向核心概念的初中物理單元復習設計與實踐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148（2025）7-0050-5

核心概念是學科學習的核心，是建立在具體經(jīng)驗和事實基礎上的中心概念，其具有聯(lián)系整合并廣泛遷移的作用[1]。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“2022年版新課標\"）聚焦物理課程的學科核心概念（又稱“大概念”），將精選的學習內(nèi)容設計成與之相關的系列學習活動2]，使課程內(nèi)容結構化和情境化，促成學生對新知識、新概念形成深層次、持久性的理解意義[3]，促進核心素養(yǎng)目標的落實。

單元教學作為一種整體性思維方式，是讓學生達成深度學習的重要抓手4，通過將知識單元化，重構知識框架，實現(xiàn)教學資源的有效優(yōu)化整合，破除碎片化的知識記憶與理解[5]。筆者基于核心概念梳理單元學習內(nèi)容的邏輯結構，以蘇科版初中物理“電與磁”單元為例，借助真實性問題情境，實現(xiàn)單元活動有序化、單元知識結構化，為單元進階式復習教學提供實踐樣例。

1 指向核心概念的復習架構

基于核心概念的單元復習教學，需要摒棄碎片化的知識與概念，著眼于提煉真實問題情境、核心概念主線，從學科視角思考尚待挖掘的學科核心概念與跨學科概念，并將其予以有意義的聯(lián)結和深化，以期在頭腦中形成結構化知識網(wǎng)絡，從更高站位審視素養(yǎng)本位的物理學習。

根據(jù)2022年版新課標，“電與磁”單元學習是“運動和相互作用”核心概念統(tǒng)攝下的學習內(nèi)容；教材依據(jù)四個單元重要概念編排環(huán)環(huán)相扣、邏輯鮮明的學習內(nèi)容。本研究的單元復習教學采取“明線 + 暗線”的方式推進，即將“探秘地球儀懸浮和發(fā)光蘊含的物理原理”的明線和深化理解四個重要概念的暗線有機融合，巧妙滲透現(xiàn)代科技應用情境，以期讓學生在夯實學科知識基礎的同時形成結構化思維和學科實踐能力。筆者設計的單元復習教學框架如圖1所示。

2 單元復習設計與實施過程

2.1 單元復習目標

單元復習目標的確定需要以學情分析為基點，讓學生以自查單形式暴露其存在的認識誤區(qū)與薄弱之處，存在如下幾方面的問題：電流的磁場、電磁感應等概念尚難辨析；電動機與發(fā)電機等科技應用原理的辨析仍存在誤區(qū)；未能從磁感線視角理解磁場這一抽象概念。據(jù)此，教師在確定復習教學規(guī)劃時，著重將眾多的電磁原理解析成各種應用型實物，遵循“現(xiàn)象一本質(zhì)、規(guī)律一應用\"的思維主線，以任務驅(qū)動、問題引領的形式，引導學生從運動和相互作用的視角理解電磁相互作用，從而在頭腦中建構“電和磁”的知識網(wǎng)絡，并能領悟物理知識在生產(chǎn)生活中的應用價值和意義。為落實2022年版新課標關于“教、學、評”一致性的要求，筆者將基于核心素養(yǎng)的學習目標與學習評價有機結合，圍繞核心素養(yǎng)發(fā)展要求規(guī)劃教學目標，開展教學評價（表1）。

圖1指向核心概念的單元復習框架設計圖

表1“電與磁”單元學習目標和學習評價

2.2 單元復習過程

課時1：辨析并深化\"電磁\"概念

1.創(chuàng)設問題情境，引出探究問題

任務1：探究地球儀懸浮蘊含的奧秘

問題1：地球儀懸浮現(xiàn)象中蘊含什么物理原理？

問題2：基于“同極相互排斥”原理，能否說明地球儀內(nèi)部一定存在磁體？

問題3：能否設計實驗予以驗證？

活動1：筆者引導學生先利用回形針、鐵屑、小磁針等器材來探究磁體的物理屬性，然后據(jù)此判斷地球儀中是否存在磁體。

問題4：地球儀底座斷電后發(fā)現(xiàn)其不能懸浮，原因何在呢？

教師采用先提問再釋疑的教學方式，先讓學生根據(jù)電磁鐵的性質(zhì)（通電時顯現(xiàn)磁性）和同極性間相互排斥，推測底座內(nèi)置有電磁鐵；然后向?qū)W生展示底座的內(nèi)部結構（圖2）。

圖2地球儀懸浮的內(nèi)部結構

圖3地球儀發(fā)光部件的內(nèi)部結構

活動2：利用三根長為 1.3m 的單股導線、三枚退火的 8cm 鐵釘、三節(jié)干電池、電池盒等器材組裝電磁鐵，接著用小磁針來確定電磁鐵周圍的磁場方向，并自主繪制磁感線分布示意圖。

問題5：如何靈活調(diào)節(jié)地球儀的懸浮高度？分析影響電磁鐵磁性強弱的因素是什么？

設計意圖：以上5個層層遞進的問題，以“探秘地球儀懸浮奧秘”為活動主線，聚焦“電生磁”主題設定驅(qū)動性問題和活動任務，在激活學生認知基礎的同時向其提供開放的思考空間和活動平臺，在實踐中夯實對“電生磁\"概念的理解。

2.創(chuàng)設沖突情境，引發(fā)深度思考 任務2：探究地球儀發(fā)光的奧秘

問題1：地球儀發(fā)光現(xiàn)象中蘊含什么物理原理？

問題2：基于底座的內(nèi)部結構，分析產(chǎn)生感應電流的條件是什么？

教師出示電磁基本規(guī)律的示意圖，讓學生辨析“電生磁”與“磁生電”，并陳述其區(qū)別和關聯(lián)，回顧產(chǎn)生感應電流的基本條件，最后教師引導學生揭示地球儀發(fā)光部件的內(nèi)部結構（圖3）。

演示實驗：聚焦圖3的內(nèi)部結構，教師給下方的線圈接入交流電，發(fā)現(xiàn)與上方線圈連接的LED燈能夠發(fā)光。

問題3：回顧感應電流產(chǎn)生的情境和條件，為什么在沒有磁體時也能產(chǎn)生感應電流？（部分學生回答“下方線圈通電時是電磁鐵，能夠產(chǎn)生磁場，相當于磁體”）

問題4：演示實驗中老師并沒有移動兩個線圈，為什么依然能產(chǎn)生感應電流？

教師引導學生理解交流電的定義，基于運動和相互作用的視角重新審視“磁生電\"現(xiàn)象（或者說“電磁感應”現(xiàn)象），把握感應電流產(chǎn)生的相對運動條件。

課后挑戰(zhàn)：以課后查閱資料的方式，整理手機無線充電的工作原理及其應用優(yōu)勢，并形成研究小報告，要求在報告中呈現(xiàn)無線充電的原理示意圖，并基于所學知識進行科學性闡釋。

設計意圖：以“地球儀發(fā)光”為教學線索，巧妙聯(lián)結“電生磁\"和“磁生電\"兩個核心概念，從而發(fā)展學生的相互轉(zhuǎn)化觀念，并形成結構化認知；教學實施過程中，借助驅(qū)動性問題和課后調(diào)研作業(yè)，引導學生在問題思考與實踐探索中進行批判性建構，并達成深層次理解。

3.提出驅(qū)動任務，引導探究實踐 任務3：優(yōu)化地球儀的發(fā)光系統(tǒng)

該環(huán)節(jié)著眼于當下人們的工作學習需求與節(jié)能環(huán)保要求，對地球儀的發(fā)光系統(tǒng)進行優(yōu)化迭代，畫出的電路圖的功能要求如下：地球儀能夠全天24小時保持懸浮狀態(tài)，但要求在夜間還具備照明功能。

教師提供如下器材：電磁繼電器、光敏電阻（其阻值隨光強減小而增加）、LED燈、受電線圈（控制電路電源）工作電路交流電。

設計意圖：本環(huán)節(jié)聚焦實物產(chǎn)品的迭代優(yōu)化，在準確理解核心元件“電磁繼電器、光敏電阻\"作用的基礎上設計電路圖，同時深化知識理解深度與提升規(guī)范設計意識。

課時2：厘清電磁相互作用關系

4.創(chuàng)設物化任務，指向?qū)W科實踐

演示實驗：教師出示處于發(fā)光狀態(tài)的臺燈和地球儀，讓二者間的距離減小，發(fā)現(xiàn)臺燈內(nèi)部的鎢絲出現(xiàn)晃動。教師引導學生基于“力和運動的相互關系”，思考該現(xiàn)象蘊含的物理原理并歸納。

問題1：如何將“處于磁場中的通電導線受到力的作用\"現(xiàn)象加以應用？

任務4：組裝“微型電風扇”

教師提供如下器材：電池、電流表、玩具馬達、導線、開關、組裝扇葉、滑動變阻器，并要求組裝的微型電風扇能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的功能。

教師演示：給電動機模型接入電源，發(fā)現(xiàn)需不斷交換電源正負極才能讓越過平衡位置的線圈實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動，而轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)導線纏繞問題，于是電動機模型被迫斷開電源即不能持續(xù)性轉(zhuǎn)動（圖4）。

問題2：為什么玩具馬達能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動？

教師引導學生拆解玩具馬達（圖5），辨析其內(nèi)部零件并找到換向器，基于教師演示時出現(xiàn)的問題推測換向器的作用，思考其在其他應用中的相似性與差異性。

圖4未安裝換向器的電動機

圖5玩具馬達的內(nèi)部結構

問題3：能否將玩具馬達作為發(fā)電機？

任務5：組裝“微型風力發(fā)電機”

教師提供任務4中相同的器材，要求學生靈活選用相關器材來組裝“微型風力發(fā)電機”，功能要求如下：能夠改變產(chǎn)生的感應電流大小與方向。教師輔助學生開展小組實踐活動，并以組內(nèi)自評的形式填寫個人自查表（表2）。

表2組裝“微型風力發(fā)電機\"的自查表

問題：玩具馬達能夠“一物兩用”，其分別作為發(fā)電機和電動機使用時有何異同？

上述驅(qū)動性問題啟發(fā)學生思考電動機和發(fā)電機的異同，從主要結構、工作原理、能量轉(zhuǎn)化等角度思考二者存在的差異，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，深刻領悟發(fā)電機是“因動而發(fā)電”，電動機是\"因電而制動”。

設計意圖：以學科實踐作為主要形式的復習環(huán)節(jié)，旨在引導學生親歷“原理解析—電路設計—產(chǎn)品組裝\"的物化實踐過程，在物化實踐中深化對物理規(guī)律的理解與應用，進而彌合理論學習與學科實踐間的鴻溝，讓學生在裝置拆卸與組裝過程中進行自主建構與動手操作，提升其學科實踐素養(yǎng)。

5.呈現(xiàn)遷移情境，助推整合內(nèi)化任務6：梳理單元重要概念間的關聯(lián)

問題：電磁相互作用廣泛應用于生產(chǎn)生活的方方面面，電動機、電磁鐵和發(fā)電機三種電器對應的工作原理有何差異與聯(lián)系？

遷移：教師出示報警器（溫度調(diào)控）POS機、電流表、動圈式話筒等裝置，要求學生指出其中的核心元件，并結合所學知識闡釋其工作原理。

課后挑戰(zhàn)：如圖6所示，為實現(xiàn)手機音樂的擴音播放，教師將手機跟較大的原線圈相連接，將擴音器跟較小的副線圈相連接，并將較小的線圈插入較大的線圈，要求學生運用“電生磁”“磁生電”“電磁相互作用”等概念對此進行闡釋。

設計意圖：通過設置驅(qū)動性問題，引導學生思考單元核心概念間的差別與聯(lián)系，基于能量轉(zhuǎn)化、結構原理等視角形成結構化知識網(wǎng)絡，并通過課后挑戰(zhàn)進一步夯實學生對單元核心概念的理解意義。

3小結

核心概念并非簡單的知識點疊加，其能夠統(tǒng)整各種事實與知識，實現(xiàn)知識結構化與認識深層次，是落實學科核心素養(yǎng)和育人價值的重要依托。將單元核心概念嵌人真實性驅(qū)動任務和問題中，讓學生在一個連續(xù)、完整的學習任務中架構知識和發(fā)展技能，將被動復習零碎的知識轉(zhuǎn)變成運用模型建構、科學推理與論證等創(chuàng)造性解決新情境問題，從而發(fā)展學生“做中學”的品格和能力[7]。

參考文獻：

[1]李松林.以大概念為核心的整合性教學[J].課程·教材·教法，2020，40（10）：56-61.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育初中物理課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]姚華鑫，葉少斌，閆俊卿，等.大概念統(tǒng)攝下融合UbD的物理單元教學逆向設計——以高中物理\"萬有引力與宇宙航行”單元教學為例[J].物理教學，2024，46（10）：13-18.

[4]高雄武，歐陽華樂.基于深度學習的初中物理單元教學設計—以“透鏡及其應用\"為例[J].物理教學，2023，45（9）：28-31.

[5]陳佩瑩，付鸝娟，姚建欣.基于“深度學習”理念的物理單元教學設計與實踐——以“磁現(xiàn)象”單元教學為例[J].物理教學，2024，46（1）：42-46.

[6]王宇，郭芳.指向科學思維培養(yǎng)的初中物理單元復習課設計與實施一以“從運動和相互作用的視角認識電與磁”主題為例[J].物理教師，2024，45（9）：39-43，47.

[7]汪小三.基于“做中學”理念的初中科學教學設計—以“制作電磁鐵\"教學為例[J].物理教師，2025，46（1）：34-37.

（欄目編輯 陳潔）