基于大单元的初中物理实验教学策略研究

【摘要】以大单元为优化初中物理实验教学模式的关键抓手，以苏科版初中物理教材为主要依托，从大单元内容的整合、大单元目标的设定、大单元情境的创设及大单元任务的布置四个方面，对基于大单元的初中物理实验教学策略做出分析，旨在引领初中物理实验教学从“知识本位”向“素养本位”转化，推动学生物理核心素养发展。【关键词】初中物理；实验教学；大单元；核心素养《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《物理课标》）在“课程内容”部分指出，义务教育物理课程内容由“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”五个一级主题构成。其中，“实验探究”主题充分彰显了物理课程是一门以实验为基础，研究物质的基本结构、相互作用和运动规律，以提升全体学生核心素养为宗旨的自然科学课程。基于此，笔者便对基于大单元的初中物理实验教学展开研究，以最大限度地彰显初中物理实验教学对于学生物理核心素养形成、发展所起的推动作用。一、大单元教学内涵大单元教学是一种以大单元为基本教学单位和学习单位，以能够体现课程思想方法、思维方式和育人价值的大概念为统领，让学生在教师的引导下开展结构化、系统化的学习活动的整体式教学模式。其中，大单元既可以是教材所设置的单元或章节，也可以是教师根据课程内容间的关联，以课标为依据重新建构与整合而成的单元［1］。相较于以往以课时为基本单位的课程教学模式，大单元教学能够将课程知识点间的逻辑关系与内在联系以更加具体的形式呈现给作为学习主体的学生，引领学生形成条理更加清晰的知识脉络与认知结构，逐步从浅层学习走向深度学习，获得核心素养的形成与发展。二、核心素养导向下实施初中物理实验大单元教学的意义《物理课标》在“课程目标”部分将义务教育阶段学生在物理课程学习中所要培养的物理核心素养划分为四个维度：能从物理学视角总体认识关于物质、运动和相互作用、能量等内容的物理观念，能从物理学视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的科学思维，能基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制订方案的科学探究，能认识科学本质和了解科学、技术、社会、环境之间关系的科学态度与责任。在以往的初中物理实验教学中，部分教师会将物理理论知识教学和物理实验探究割裂开来。这样虽有可能提高学生在短期内的物理课堂学习效率与阶段性物理学习成绩，但难以让学生深刻感受到物理理论知识、实验及思想方法间的内在关联，进而对学生物理核心素养的发展造成不利影响。初中物理实验大单元教学是以“实验探究”主题为教学设计的核心，将与物理实验相关的理论知识、科学探究方法等作为一个整体，让学生在进行物理实验活动的过程中实现知识迁移运用的教学模式。该教学模式一般需要按照整合大单元内容、设定大单元目标、创设大单元情境及布置大单元任务四个步骤来运用。其中，整合大单元内容与设定大单元目标在教师的教学设计阶段进行，创设大单元情境和布置大单元任务在教师的教学实践阶段和学生的学习实践阶段进行。在大单元教学设计阶段，教师可依据物理课程内涵与物理学习主题，整体把握物理理论知识与物理实验之间的联系，将相关内容整合为一个基本教学单位，并设定精准指向学生物理核心素养发展的教学目标；在大单元教学实践阶段，教师则可以情境和任务为载体，引领学生从整体出发，综合应用类比、推理、建模、概括、总结、归纳、对比等多种方式，探索物理理论知识与物理实验间的联系，解决在物理实验中遇到的种种问题，逐步发展问题解决能力、创新实践能力和物理核心素养，进而取得良好的教学与育人效果［2］。由此可见，在核心素养导向下实施初中物理实验大单元教学设计及实践，能够让学生亲身经历知识形成的完整过程，从而获得物理核心素养的提升。三、基于大单元的初中物理实验教学策略下面笔者以苏科版八年级上册物理教材第三章“光现象”为例，分析基于大单元的初中物理实验教学策略。（一）依据物理学习主题，整合大单元内容基于《物理课标》的相关要求，教师要以物理学习主题为依据，呈现层层递进、环环相扣的物理课程内容。因此，教师在大单元教学设计阶段可分解物理教材内容，并遵循初中生认知发展规律，按照由浅入深、由易到难的顺序整合物理实验大单元内容，以此为初中生形成完善、系统的物理认知结构夯实基础。教材的“光现象”这一章共包含“光的色彩颜色”“人眼看不见的光”“光的直线传播”“平面镜”“光的反射”五个课时与综合实践活动“探究树荫下的光斑”。而课时五“光的反射”中的“探究光的反射规律”是本章物理实验探究的核心课题，也是《物理课标》提到的“实验探究”主题下的探究类学生必做实验，对帮助学生认识光的相关规律、启发学生探究平面镜成像特点等有着重要作用。由此，教师便可以“探究光的反射规律”為大单元主要物理学习主题，并以此为依据，按照如下方式设计教学内容：首先，将教材中的课时三“光的直线传播”作为大单元教学的第一课时，并将该课时内容与教材中的课时一“光的色彩颜色”、课时二“人眼看不见的光”内容串联，旨在让学生开展有关不同颜色的可见光与人眼看不见的光的物理实验，深化学生对光的传播特点及速度的认识。其次，将教材中的课时四“平面镜”作为大单元教学的第二课时，以教材中的课时五“光的反射”的“读一读”板块的主题“人眼怎样看到平面镜所成的像”为导入大单元教学的第二课时的问题，旨在引发学生对平面镜成像特点的思考，促使学生主动进行假设，形成实验方案，并合作展开物理实验探究；同时设计拟在第二课时教学结束前提出的“凸透镜、凹透镜的成像特点分别是怎样的？”这一问题，旨在将教材的第四章“光的折射透镜”内容融入本次大单元教学中，让学生迁移运用在探究平面镜成像特点时用到的物理实验思路与方法，分析凸透镜、凹透镜的成像特点。最后，将教材中的课时五“光的反射”作为大单元教学的第三课时，旨在让学生以不同颜色的可见光、平面镜为主要实验素材，基于光的传播、平面镜成像特点等事实，对反射光线与入射光线的方向等做出有理有据的猜想与假设，开展“探究光的反射规律”这项探究类物理实验，促进学生对光现象与相关规律、原理的深度理解，在发展学生物理核心素养的同时，为学生后续探究光的折射做好铺垫［3］。（二）依据物理核心素养，设定大单元目标围绕初中物理实验进行大单元教学设计及实践的主要目的在于，克服以课时为基本单位的教学模式对学生物理核心素养形成的阻碍。因此，教师在完成大单元内容整合后，要以物理核心素养为依据设定大单元目标。在开展本次大单元教学设计工作时，教师可以制订如下大单元目标。1.物理观念目标：认识光是沿直线传播的，并通过进行验证性的物理实验，加深对光传播特点及速度的理解。2.科学思维目标：立足真实情境与问题，能对“人眼怎样看到平面镜所成的像”进行解释说明，并通过进行物理实验探究，把握平面镜成像特点，简单了解凸透镜、凹透镜成像特點。3.科学探究目标：基于光学基本知识与相关事实，自主设计探究光的反射规律的物理实验方案，掌握反射光线与入射光线的位置关系。4.科学态度与责任目标：能从物理学的角度正确解释与解决现实世界、社会生活中存在的光现象与光学问题。在制订出大单元目标后，教师可将其告知学生，让学生通过阅读与分析，明确大单元学习方向与思路，以此保障学生能通过整体学习大单元内容，主动形成以物理学习主题为核心的物理知识结构。（三）依据物理课程性质，创设大单元情境物理学在人类生产生活方式变革、人类文明与社会进步等方面起到了促进作用。同时，《物理课标》也在“课程理念”部分指出，义务教育物理课程要从生活走向物理、从物理走向社会，加强与生产生活、社会发展及科技进步的联系。所以，教师在大单元教学实践阶段，要重视对陶行知的生活教育理念的应用，依据物理课程性质，为学生创设与现实生活有密切关联的大单元情境，引发学生对物理实验探究的好奇心与兴趣，进一步加深学生对物理课程内涵的认知［4］。在本次大单元教学中，教师可利用多媒体设备为学生播放关于自行车尾灯在夜晚“发光”的视频，以此创设贴近生活的真实情境。之后，为了激发学生的探索欲与实验兴趣，揭示物理学习主题，实现流畅导入，教师可在情境中提出以下具有一定启发性、开放性和引导性的问题：“自行车的尾灯本身并不发光，可是为什么晚间行驶在道路上的自行车尾灯会亮呢？其中蕴含了怎样的科学原理？”（四）依据物理研究阶段，布置大单元任务让学生像科学家一样进行物理实验与科学探究，是在大单元教学中推动学生物理核心素养提升的有效途径。一般情况下，科学家研究物理的过程可划分为发现问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、得出结论五个阶段。通过在大单元情境中的观察、分析与思考，学生已经历发现问题这一阶段，因此教师在为学生布置大单元任务时，就可以任务为支架，促进学生顺利开展其余四个阶段的研究活动。在本次大单元教学中，教师可在科学划分物理实验探究小组的基础上，为各个小组布置如下任务。1.猜想与假设阶段任务：收集整理资料，调查自行车尾灯的结构，结合所学的光的传播与平面镜成像的相关内容，对当有光线照射到自行车尾灯时的反射光线和入射光线的方向等提出合理的猜想与假设。2.设计实验与制订计划阶段任务：依据猜想、假设，设计实验方案。3.进行实验与收集证据阶段任务：按照方案进行实验探究，采集实验数据。4.得出结论阶段任务：以实验过程、数据与现象为依据，形成与光的反射、平面镜成像有关的实验结论，并对自行车尾灯在夜晚“发光”的现象做出科学解释与说明。如此，学生便会在以上大单元任务的驱动下，以小组合作的方式，开展物理理论知识学习、物理问题解决、物理实验探究等综合性较强的物理学习和实践活动，亲身经历科学家进行物理研究的一般过程，认识到物理实验在物理课程中的重要性，其物理学习效率、物理实验能力和物理核心素养也会在解决各类复杂、多元的问题中得到逐步提升。结语综上所述，在核