核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中大單元教學(xué)研究與實(shí)踐

新時代教育改革聚焦于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的關(guān)鍵能力，即核心素養(yǎng)。高中物理教學(xué)內(nèi)容與自然規(guī)律、科技進(jìn)步有著緊密的聯(lián)系，但傳統(tǒng)物理教學(xué)中，教師只關(guān)注單一章節(jié)知識點(diǎn)的講解，未能培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)能力。跨學(xué)科大單元教學(xué)不僅始終以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的知識融合，教師會采用問題驅(qū)動、情境引導(dǎo)等方法，讓學(xué)生在參與探究實(shí)踐活動中構(gòu)建整體的學(xué)科認(rèn)知。因此，深入探討核心素養(yǎng)導(dǎo)向下開展跨學(xué)科大單元教學(xué)的措施，能夠促進(jìn)高中物理課程順利改革，提高教學(xué)實(shí)效性。

一、立足核心素養(yǎng)開展高中物理大單元教學(xué)的意義

（一）促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用物理知識，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科認(rèn)同意識

物理科目是以研究自然規(guī)律為主題的科目，包括廣泛的內(nèi)容體系，如社會生產(chǎn)、工程技術(shù)發(fā)展、環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域等[1]。立足核心素養(yǎng)開展跨學(xué)科大單元教學(xué)，需要教師首先整合學(xué)科間的各類資源，從不同學(xué)科角度創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵學(xué)生嘗試將課堂知識應(yīng)用到真實(shí)情境中，不但可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能使學(xué)生從不同角度感受物理知識的廣泛應(yīng)用，進(jìn)而形成“物理知識來源于生活、服務(wù)于社會”的科學(xué)認(rèn)知，建立積極的學(xué)科認(rèn)同感。

（二）鍛煉學(xué)生的綜合思維與問題解決能力

核心素養(yǎng)理念的落實(shí)需要教師關(guān)注學(xué)生的知識掌握、技能提升、方法訓(xùn)練，跨學(xué)科大單元教學(xué)則是實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵載體。在跨學(xué)科教學(xué)中，學(xué)生在分析問題時會感受到不確定性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，教師需要調(diào)動學(xué)生的綜合思維，引導(dǎo)學(xué)生主動鏈接不同學(xué)科的知識儲備，并從多方面對問題進(jìn)行分析與判斷。這一過程不僅可以促進(jìn)學(xué)生形成學(xué)科聯(lián)系，更能有效鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)思考能力、邏輯推理能力、建模分析能力與方案優(yōu)化能力，為將來的自主學(xué)習(xí)和長遠(yuǎn)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。最重要的是，跨學(xué)科教學(xué)還能有效突破傳統(tǒng)教學(xué)中“就題論題”的狹隘視角，幫助學(xué)生在真實(shí)的生活情境中遷移與應(yīng)用所學(xué)知識，鍛煉問題解決能力。

（三）深化學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)方法的理解

在物理跨學(xué)科大單元教學(xué)中，教師會引導(dǎo)學(xué)生利用多學(xué)科知識完整參與質(zhì)疑、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化修正一系列探究過程，不僅幫助學(xué)生理解物理知識的本質(zhì)，還促使學(xué)生高效掌握科學(xué)研究所需的方法以及工具，如變量控制、量化分析、系統(tǒng)建模和論證表達(dá)等[2]。學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得以提升，對于知識不再停留于表面理解，而是借助實(shí)驗(yàn)操作上升到對科學(xué)知識的深層次認(rèn)知，鍛煉邏輯思能力，增強(qiáng)科學(xué)責(zé)任感和社會責(zé)任意識。

（四）促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的深度融合

傳統(tǒng)物理教學(xué)中，課堂內(nèi)容往往以概念、定律、公式為主要內(nèi)容，雖然能夠助推學(xué)生成績的提升，但與生活經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)，過于抽象的教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生難以理解。實(shí)施跨學(xué)科大單元教學(xué)時，教師會重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學(xué)生結(jié)合自己的知識儲備，從真實(shí)的問題中出發(fā)參與探究和學(xué)習(xí)，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容會兼具生活性、時代性和實(shí)踐性等多種特征。例如，借助情境任務(wù)、項(xiàng)目要求，學(xué)生不但快速掌握學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，還會在完成知識的同時，發(fā)展溝通合作能力、反思評估能力、自我管理能力，真正做到知識、技能、情感與價值的協(xié)同發(fā)展。對于教師而言，開展跨學(xué)科教學(xué)也為教師優(yōu)化課堂教學(xué)模式提供了更加豐富的途徑，有助于讓教師關(guān)注學(xué)生的個性化、差異化學(xué)習(xí)需求，從“教知識”向“育能力”“塑人格”有效轉(zhuǎn)變。

二、以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向開展高中物理大單元教學(xué)的具體實(shí)踐措施

（一）學(xué)校組織各學(xué)科教師開展大單元集體備課，形成智囊團(tuán)

要想實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)導(dǎo)向下高效開展大單元教學(xué)的目標(biāo)，單純依據(jù)某個物理教師的經(jīng)驗(yàn)難以完成，為此，學(xué)校要重視發(fā)揮教研共同體的優(yōu)勢，讓多個學(xué)科教師共同從課程目標(biāo)、內(nèi)容重組、教學(xué)策略與評價方式等角度試著進(jìn)行融合，形成“智囊團(tuán)”式的備課模式。該種跨教師協(xié)同備課方式不僅可以有效突破學(xué)科界限，還能使所有相關(guān)教師共享教學(xué)理念和教學(xué)智慧，有效促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)有機(jī)融入各環(huán)節(jié)教學(xué)中，提升整體教學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、系統(tǒng)性與實(shí)效性[3]。

以“牛頓運(yùn)動定律”為例，學(xué)校組織學(xué)科教師構(gòu)建備課團(tuán)隊(duì)，積極解決課標(biāo)要求，全面了解學(xué)生學(xué)情，然后制定以“建立受力分析能力、理解力與運(yùn)動的關(guān)系、掌握建模與推理方法”為主的教學(xué)目標(biāo)。教師可以將整個單元劃分為多個步驟，共同聚焦牛頓第一、第二、第三定律的認(rèn)知建構(gòu)與運(yùn)用能力的提升。教研團(tuán)隊(duì)包括物理教師、數(shù)學(xué)教師、信息技術(shù)教師等各學(xué)科教師，物理教師主要負(fù)責(zé)主線知識的講解與問題情境的設(shè)計(jì)，可以提出“航天員失重訓(xùn)練”“高速列車啟停過程”“體育運(yùn)動中的反作用力”等情境，讓學(xué)生思考其中相關(guān)的物理知識，并鼓勵學(xué)生在探究活動中逐步構(gòu)建系統(tǒng)的物理知識體系。數(shù)學(xué)教師則為整個教學(xué)過程提供支持性的資源以及策略，如為學(xué)生講解加速度、力與速度關(guān)系的函數(shù)表示與圖像分析，使學(xué)生能夠從定性理解到定量分析的順利過渡。信息技術(shù)教師則設(shè)計(jì)基于力傳感器和圖像采集設(shè)備的探究實(shí)驗(yàn)，例如滑塊運(yùn)動實(shí)驗(yàn)、橡皮筋拉伸測力實(shí)驗(yàn)等，這樣能夠讓學(xué)生通過直觀的數(shù)據(jù)變化完成建模、驗(yàn)證與反思等環(huán)節(jié)。在具體教學(xué)實(shí)踐中，物理教師可以組織學(xué)生以小組合作的形式參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析與力學(xué)模型推導(dǎo)，并根據(jù)“為何加速度與合外力成正比”這一核心問題進(jìn)行實(shí)際探究，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維與論證能力。需要注意的是，教研團(tuán)隊(duì)還要重視優(yōu)化評價體系，既關(guān)注學(xué)生知識掌握，同時還要從課堂觀察、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、概念圖繪制、探究型測試等角度評價學(xué)生的課堂表現(xiàn)，全面考查學(xué)生在“物理觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐與態(tài)度責(zé)任”等核心素養(yǎng)維度的表現(xiàn)。

（二）解讀新高考政策，落實(shí)核心素養(yǎng)理念，重構(gòu)大單元教學(xué)體系

新高考政策要求試題命題關(guān)注學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)與關(guān)鍵能力。在這一背景下，高中物理教師需要積極研讀新高考政策要求，全面把握命題要求中對“物理觀念”“科學(xué)思維”“探究實(shí)踐”等核心素養(yǎng)的要求，在課堂上為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，設(shè)計(jì)綜合性的任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生思考、真正實(shí)現(xiàn)發(fā)展學(xué)生的能力的目標(biāo)。教師可以嘗試將物理知識與數(shù)學(xué)知識、技術(shù)知識、工程知識、藝術(shù)知識等多學(xué)科內(nèi)容融合，鍛煉學(xué)生的知識運(yùn)用能力，發(fā)展學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)思維，如此，物理學(xué)習(xí)會更貼近學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)過程也會兼有創(chuàng)造性和探究性，促進(jìn)育人與教學(xué)的協(xié)同發(fā)展。

教師為學(xué)生講解“力與平衡”這一單元時，可以設(shè)計(jì)“大型橋梁如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”這一真實(shí)工程案例，讓學(xué)生重新組合物理、數(shù)學(xué)、技術(shù)和美術(shù)等學(xué)科內(nèi)容。導(dǎo)入環(huán)節(jié)，物理教師首先帶領(lǐng)學(xué)生觀察生活中常見的靜止物體以及其結(jié)構(gòu)特征，使學(xué)生回憶之前學(xué)習(xí)的受力平衡的概念和條件，板書“共點(diǎn)力平衡”“力矩平衡”等教學(xué)主題。然后教師鼓勵學(xué)生利用數(shù)學(xué)課程中的向量表示、圖形幾何與函數(shù)關(guān)系等知識分析物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生感受復(fù)雜受力系統(tǒng)，并初步進(jìn)行建模，學(xué)生還可以利用數(shù)學(xué)科目中的幾何圖形知識和解析式計(jì)算知識探究力臂、角度與合力之間的關(guān)系。必要的時候，物理教師在課堂上引入工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，為學(xué)生講解三角支架、懸索結(jié)構(gòu)等的工程模型知識，如此，學(xué)生便可以將所學(xué)力學(xué)知識真實(shí)應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析與判斷中。除了關(guān)注數(shù)學(xué)知識和物理知識的融合，物理教師還要讓學(xué)生從美學(xué)角度出發(fā)，思考設(shè)計(jì)模型時如何制定結(jié)構(gòu)比例、對稱性，從而體現(xiàn)視覺張力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)與藝術(shù)融合”的創(chuàng)造力。在具體的教學(xué)任務(wù)中，教師鼓勵學(xué)生以小組協(xié)作的形式共同設(shè)計(jì)“一座簡易跨河橋梁”，學(xué)生需要從力學(xué)穩(wěn)定性、美觀性與材料經(jīng)濟(jì)性等角度思考設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)解釋力的圖解、受力分析報(bào)告和結(jié)構(gòu)簡圖。最后，教師邀請小組代表成員上臺分享本小組的探究成果，學(xué)生可以通過展示實(shí)物模型、模擬受力圖像等方式介紹成果。全班學(xué)生在自評、互評與教師評價中反思自己的學(xué)習(xí)過程，明確后續(xù)的學(xué)習(xí)方向。

（三）立足大主題創(chuàng)設(shè)大情境，繪制大單元思維導(dǎo)圖助推深度學(xué)習(xí)

大主題主要具有統(tǒng)領(lǐng)作用，有助于促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。跨學(xué)科大情境可以將物理學(xué)科知識自然融入現(xiàn)實(shí)問題中，讓學(xué)生根據(jù)多學(xué)科知識特點(diǎn)開展思考、建構(gòu)和遷移，避免出現(xiàn)“學(xué)科碎片化”“知識孤立化”的問題[4]。思維導(dǎo)圖是一種高效的信息梳理工具，能夠讓學(xué)生完成結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，正確梳理不同學(xué)科知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，提升學(xué)生的整體思維與元認(rèn)知能力。

在為學(xué)生講解“萬有引力定律及航天”時，教師研讀教材內(nèi)容之后，制定“大國航天戰(zhàn)略與地球未來”這一大主題，并創(chuàng)設(shè)多學(xué)科綜合情境，整合物理知識與地理知識、信息技術(shù)知識、歷史知識、環(huán)境科學(xué)知識，讓學(xué)生圍繞“人類能否建立月球基地？”這一富有挑戰(zhàn)性的問題展開知識的學(xué)習(xí)。導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師為學(xué)生播放我國航天事業(yè)發(fā)展的視頻，學(xué)生可以嘗試從地理角度分析地月位置、溫差、地形等背景條件。然后進(jìn)入到物理知識的講解，學(xué)生可以圍繞地球與月球之間的引力關(guān)系、飛行路徑設(shè)計(jì)、軌道速度計(jì)算與同步衛(wèi)星原理等內(nèi)容進(jìn)行探究，教師在此期間為學(xué)生提煉關(guān)鍵概念，如“萬有引力公式”“引力勢能”“軌道運(yùn)動模型”“變軌設(shè)計(jì)”等，并鼓勵學(xué)生嘗試將各知識模塊梳理到思維導(dǎo)圖中，還要標(biāo)注出跨學(xué)科的交叉點(diǎn)，如“引力變化與環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星布設(shè)（物理 + 地理）”“飛行器自主導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)（物理 + 信息技術(shù)）”“從冷戰(zhàn)到太空競賽（物理 + 歷史）”。思維導(dǎo)圖不僅為學(xué)生呈現(xiàn)了“知識一方法一能力”的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也同時能夠記錄學(xué)生的問題解決方式，助推學(xué)生從低階思維向高階思維轉(zhuǎn)變。

（四）遵循教學(xué)評一體化原則，設(shè)計(jì)大單元校本作業(yè)，優(yōu)化教學(xué)評價

在高中物理跨學(xué)科大單元教學(xué)中，堅(jiān)持“教一學(xué)一評”一體化原則至關(guān)重要。這是由于傳統(tǒng)的評價方式只包括結(jié)果性評價，沒有關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。而教學(xué)評一體化則需要教師將教學(xué)評價與教學(xué)過程全面結(jié)合，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)在做中學(xué)、在評中思，發(fā)展核心素養(yǎng)[5]。校本作業(yè)能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)評價提供更多樣的平臺，教師要立足大單元教學(xué)要求，根據(jù)核心素養(yǎng)內(nèi)涵，為學(xué)生設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富的、結(jié)構(gòu)合理的、形式多樣的跨學(xué)科任務(wù)體系，為學(xué)生的知識建構(gòu)與能力培養(yǎng)搭建平臺。

講解“拋體運(yùn)動”時，高中物理教師可以圍繞“大型文體賽事中的運(yùn)動分析”這一主題設(shè)計(jì)校本作業(yè)。該作業(yè)設(shè)計(jì)分為三大層次，第一層次為基礎(chǔ)概念作業(yè)，學(xué)生需要根據(jù)數(shù)學(xué)知識繪制出物體拋射軌跡圖，并用自己的方式分析水平與豎直方向的運(yùn)動規(guī)律，也可以借助函數(shù)模型（如拋物線方程）表達(dá)物體的運(yùn)動狀態(tài)，配合矢量圖分析初速度與加速度的關(guān)系。第二層次為技術(shù)實(shí)踐類作業(yè)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下借助Tracker視頻分析軟件，采集生活中常見的現(xiàn)象，如跳遠(yuǎn)、投擲，然后標(biāo)注出具體的數(shù)據(jù)，提取速度、位移、時間等數(shù)據(jù)，結(jié)合圖像工具進(jìn)行軌跡擬合和參數(shù)分析。第三層次為創(chuàng)意設(shè)計(jì)類作業(yè)，學(xué)生分成小組，共同設(shè)計(jì)投擲游戲，可以從物理原理角度出發(fā)，明確游戲的規(guī)則、確定投擲的角度、設(shè)計(jì)道具外形（融合美術(shù)設(shè)計(jì)元素），還要提前進(jìn)行計(jì)算以驗(yàn)證游戲的可行性。對于每一種作業(yè)，教師都要設(shè)計(jì)對應(yīng)的評價體系，評價標(biāo)準(zhǔn)包括物理知識的應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模能力、技術(shù)工具使用熟練度、設(shè)計(jì)創(chuàng)意表達(dá)力和合作溝通效果。教師則通過過程性觀察、小組展示反饋、自評互評量表等方式動態(tài)捕捉學(xué)生的發(fā)展軌跡，實(shí)現(xiàn)“評促學(xué)、評助教、評育人”的深度融合。相信這樣的校本作業(yè)不僅可以延展單元教學(xué)邊界，還能促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)過程和評價機(jī)制的協(xié)同融合，助力學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

結(jié)束語

綜上所述，立足核心素養(yǎng)開展高中物理跨學(xué)科大單元教學(xué)已經(jīng)成為促進(jìn)課程改革的有力抓手。借助學(xué)科知識整合和真實(shí)情境的構(gòu)建，不僅能夠加深學(xué)生對物理知識的理解，還能促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力與綜合應(yīng)用能力發(fā)展。未來的教學(xué)實(shí)踐中，物理教師要繼續(xù)提升自身的跨學(xué)科教學(xué)能力，搭建多元協(xié)同的課程資源平臺，創(chuàng)新評價機(jī)制，真正實(shí)現(xiàn)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)，培養(yǎng)適應(yīng)新時代需求的創(chuàng)新型人才，推動高中物理教育的順利轉(zhuǎn)型。

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本文系教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2024年開放課題“核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中大單元教學(xué)研究與實(shí)踐”（課題批準(zhǔn)號：KCB2024088研究成果。