基于核心素养培育的初中物理大单元教学策略探究

摘要：随着《义务教育物理课程标准（2022年版）》的颁布，大单元教学策略已成为物理核心素养落地的关键路径。面对课程改革的不断深入，该策略也将成为物理学科教育落实立德树人根本任务、发展素质教育、深化课程改革的优选策略。大单元教学可以将以往教学中存在的知识碎化、体系不完整、认知不系统、能力培养断层的问题，在依据课程标准要求进行重新整体设计的过程中加以解决。同时，大概念、大情境、大问题等内容作为认识大单元教学的重要因素，在如何确定大单元、如何设计大单元的过程中，对学生的素养提升、思维培养、知识统整等方面也会起到积极的作用。关键词：核心素养；大单元教学；初中物理《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下通称“新课标”）将课程目标由“三维目标”转变为“学科核心素养”，这意味着教学目标的升级。以往，广大一线教师在课堂教学中习惯于通过对某一知识点的“知道、了解、理解……”等行为动词的把控来检验教学目标达成情况的策略也将会发生改变。而新的教学目标基于物理学科核心素养的要求，更加关注学生重视知识点之间的联结与运用，并以此引导、培养学生形成正确的价值观，通过对知识内容的学习，具备理解、运用知识解决问题的关键能力和必备品格。为此，课程目标的改变，势必要倒逼教师课堂教学策略的变革，由原来针对某一个或几个知识点的课堂教学设计、某一课时的教学安排，转变为聚焦某一专题、某一单元、某一活动、某一项目完成的“大单元设计”。初中物理的大单元教学应依据新课标中的物理核心素养要求，结合教材、课时内容、学生情况，以及各种教学资源等情况，确定一个单元的主题（也可以是主题或项目名称），以此整合各种教学资源，设计、细化教学内容与实施策略。其目的是更好地从学生接受的角度，达成课程要求的价值观念、必备品格和关键能力，提升学生的核心素养，落实立德树人根本任务。一、初中物理大单元的确定策略在初中物理教学中确定一个大单元需要考虑的因素很多，但在确定之初教师一定要“抓大放小、定主略次”，不需要面面俱到，而是要考虑单元的系统性、整体性，突出结构特点。它应该是一种宏观的、战略上的考虑，而不是微观的、操作层面的考量。大单元主要包括单元名称、体现形式、课程内容、课程目标（核心素养）、情境创设等几个方面的确定（如图1）。所以，在确定一个大单元的时候，教师要考虑该单元至少要对接一个学科核心素养，依据某个核心素养的要求，结合具体的知识内容，按照某种大概念（或观念、任务、项目、问题）的逻辑，将相关知识或内容结构化。只有这样，确定的大单元教学内容才会将课程理念定位、课程目标（核心素养的维度）要求、课程内容（知识内容）的体现统整在一个单元名称（大概念、大问题、任务、项目）之下，然后，再设计一个大情境作为载体，开展相关的教学活动（见表1）。表1大单元需确定的主要内容[主题名称的确定体现形式的确定课程内容的确定课程目标的确ngvCy5p+S9LL3HF6HtoClpPCZw+lrgmoLBmyfZB8Rk4=定大情境的确定大单元名称大概念、大问题、大专题、项目化等形式基于大单元的大概念、大问题、大专题、项目等形式的确定，整合与之相关的知识内容，重构教材内容，建立系统化、整体化、结构化的知识脉络新课标中的课程目标是立足学生全面发展，依据核心素养内涵及学生身心发展特点确定的，全面体现了物理课程独特的育人价值，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。所以，在确定课程内容的体系时，应考虑与之相适应的素养维度大单元教学是为了打破原有的碎片化的课时教学模式，是一种指向素养的真实学习。它可以基于原始物理问题，运用多种知识完成教学任务，从而有效评估关键能力、必备品格与价值观念]二、初中物理大单元的设计流程当确定好一个大单元的名称、主要知识内容、相应的课程目标（学科核心素养的维度），以及基于主旨问题的情境创设后，就要进行大单元的教学设计，完成实实在在的教学任务，大单元教学的设计与平常教师授课的教学设计基本环节是相同的，只是关注点要从更宏观的整体考虑；着力点要从微观的知识内容与目标、学生的接受程度的视角考量。大单元的基本设计流程如下所示（如图2）。例如，在初中物理“运动学”的大单元教学中，知识内容之间的相关性要求较低，对于一般教学目标来说也都是相对独立的，对运动的描述只停留在匀速直线运动的程度，其他的变速运动统统可以用平均速度一带而过。所以，在进行大单元设计时，教师可以采用“大思路”的策略，以“大格局”的知识体系建构，讲清初中物理运动学的知识脉络，这也会为高中阶段物理的学习做好学段衔接（如图3）。三、初中物理大单元教学的设计策略在大单元教学设计的过程中，教师要依据新课标要求、课程内容以及学情等情况进行全盘考虑，其目的在于让学生学会学习、学会思考，锻炼其思维能力，形成正确的价值观、必备品格和关键能力。为此，初中物理的大单元可以是基于知识结构体系的大单元，如声学、光学、运动学、磁学、静电、浮力、功和能等内容单元；可以是基于大概念认知的大单元，如力的概念、功与功率概念、效率的概念等内容单元；可以是基于问题解决的大单元，如电阻测量、密度测量、液面升降、热电结合、压电结合、仪表改装等内容单元；可以是基于能力训练的大单元，如物理观念形成、建模能力训练、科学思维培养、量具认识、变化电路识别等内容单元；可以是基于跨学科实践活动的大单元，如声光电力的实验小屋制作内容单元等，而不是局限于某一知识结构或某一问题的解决。下面，笔者以案例简单说明初中物理大单元教学设计的策略。（一）基于大概念的素养提升策略大单元教学要上承宏观设计中的新课标，下接微观设计中的课时教学，以物理学科的大概念整合物理内容，从知识、方法及思想和精神层面建构知识结构，实现学生核心素养的提升。例如，教师以物理观念为一个“大概念”进行大单元教学的设计，通过跨学科学习的方式，以语文学科的唐诗为“大情境”载体，以“唐诗中的物理观念”为“大问题”，以物理知识为“实证”依据，使学生在“物理观念”概念下的物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等方面的素养得到有效提升。教师以学生所熟悉的“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”这首李白的《早发白帝城》为例，让学生简单阐述大单元教学。这样，学生在学习物理知识的同时，可以培养其科学思维。此外，教师在此基础上，通过学科融合提升学生的核心素养，使枯燥的物理课堂灵活化、多样化、生动化。通过学科间的渗透，还增强了学生的人文精神。一是在物质观念上。诗中“朝辞白帝彩云间”一句中的“彩云”，就是物质观念的教学素材。在新课标中，将“物质”作为一级主题，同时包含了三个二级主题。对于“彩云”这种自然现象，学生要能描述固态、液态和气态三种物态的基本特征，并列举自然界和日常生活中不同物态的物质及其应用。在进行教学设计时，教师可以以诗句为情境，引导学生分析“彩云”形成的条件与过程，进而了解位于长江北岸瞿塘峡口的白帝城（今重庆市奉节县白帝镇），为什么会有“白气”缭绕，在清晨的朝晖中形似“朵朵彩云”的景象。这样的教学过程，“画面感”十足，学生“置身”其中，用所学的物理知识理解唐诗，起到了学以致用的效果。二是在运动和相互作用观念上。诗中也蕴含着许多的物理知识，有显性的，也有隐性的。单从字面理解，就包含了猿声啼不住——振动发声；轻舟——质量与重力；已过万重山——运动与静止的相对性等物理知识。诗中的隐性物理知识有对物理量——距离的认知。在“千里江陵一日还”中的“千里”，学生可以从字面上认知“距离是1000里（500千米）”，这与北魏郦道元所著《水经注》中记载“有时朝发白帝，暮到江陵，其间千二百里，虽乘奔御风，不以疾也”的内容相符，只是诗中将1200里按整数计而已；“一日还”可以从两个角度进行猜想：一是“朝辞白帝，暮抵江陵”可记作10个小时（简化论证时的计算）；二是将“一日”记作一天，24个小时。教师还可以通过提问激发学生探索的兴趣：我们能否真正做到“千里江陵一日还”？教师通过引导学生查资料可知，木帆船在风平浪静的长江上行驶，时速一般会在每小时10千米到20千米之间。如果是顺风行船的话，船速还会更快一些。我们以“轻舟”的船速（平均速度）是每小时20千米计算，则从白帝城到江陵的“千里”路程需要的时间是25小时。如果再考虑风速的原因，时间会更短一些。看来，李白清晨从白帝城出发，后半夜还是可以到江陵的。若以《唐代交通图考》为据，其第四卷记有夔州到江陵的距离，“从夔州又东水路三百三十里至归州，又东微南水路二百里至峡州，又东微南水路三百三四十里至荆州江陵府”。由此可知，白帝城与江陵的距离是864里（432千米）。这样，需要的时间就是21.6小时，说明李白一天确实能够到达。这样，不仅培养了学生建模的科学思维，而且借助挖掘诗词中的隐含条件，整合多学科知识，对学生求真质疑的科学精神形成也会有很大的促进。三是在能量观念上。了解能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律，对于学生形成可持续发展的意识十分重要。例如，在《早发白帝城》这首诗中就蕴含了风能、水能、机械能之间的转化问题，教师要引导学生去感悟和理解。（二）基于大思路的思维培养策略在大单元教学设计中，“大思路”的形成是科学思维的一种具体化体现。例如，在“测密度”的实验探究教学中，其内容涉及课程内容“五个一级主题”中的“物质”“实验探究”“跨学科实践”三个。教师可以采用大单元教学的策略，引导学生利用等量替代的方法得出被测物体的质量和体积，进而写出密度的表达式，从而完成任务。具体来讲，就是在测量物体密度的实验中，由于实验器材的不确定性，会导致学生无法直接用天平测量质量和用量筒测量体积。在替代方法下，学生通过实验原理ρ=[mv]求出被测物体密度后，教师也可以基于“大思路”的思维培养策略，帮助学生完成任务（如图4）。在测量物体密度的实验中，质量测量的方法有很多：可以用天平直接测量质量；也可以利用弹簧测力计测量质量。对于在弹簧测力计测量范围内的物体，可先测量得其重力，再通过公式G=mg间接得到其质量m；也可利用杠杆平衡原理测量得质量：利用一个轻质杠杆，让一边的作用力为被测物体的重力，与另一边的已知物体的重力平衡，运用杠杆平衡原理G1L1=G2L2，得到被测物体的重力，再通过G=mg间接得到其质量m；还可以利用被测物体在水中漂浮或悬浮测得质量：当物体在水中漂浮或悬浮时F浮=G，根据其他条件得到物体所受的浮力，再通过G=mg间接得到其质量m。在测物体密度的实验中，体积测量的方法也有很多：可以用量筒或量杯直接测量体积；可以利用溢水的方法测得固体的体积；可以利用“等容”的思想测得液体的体积；还可以利用天平得到被测固体浸没水中前后的质量差间接求得固体的体积。教师可引导学生先用天平测出一杯水的质量m１，再用天平测出将被测物体浸没到这杯水中（不与容器接触）的质量m2，则两次测量的质量差就等于物体浸没在水中的浮力，即Δm=F浮，根据F浮=ρ液gV排得到物体浸没在水中的V排，也就是物体的V物。此思路同样适用于测电阻的探究实验。（三）基于大单元的知识统整策略所谓的知识统整是指依据某种原则对某一大单元的知识内容进行组织与整合，促使课堂教学的知识内容呈现结构化和整体化特征。通过内容与结构、形式与实质的“统整”，做到形式上的“统”，达成实质上的“整”；内容上的“统”，达成结构上的“整”，使之形成一个前后衔接、相互转化、自成一体的知识系统。这样，能够发挥物理知识系统的整体效能，实现教学价值的最大化。大单元教学以课程标准和教材为基础，将具有内在联系的教学内容和教学资源进行整合与优化，是针对学科教学单元内容进行的再度开发和整体设计。通过这种先整体后局部的教学设计，对学生所学知识内容进行重新整合、迁移对接、融会贯通，使得学科知识之间的逻辑关系联系更紧密，能够发展学生的物理学科思维，切实提升学生的物理核心素养。例如，人教版初中物理教材九年级全一册中用了两章的篇幅介绍“电和磁”的内容。其中，教材将电动机的内容安排在发电机内容之前，其实是违背学生认知逻辑的（在没有了解“磁