单元教学设计过程中的“教学问题链”设计——以上海科学技术出版社《物理·必修》(第三册)静电场单元为例

陈琪琪

(上海市黄浦区教育学院 上海 200023)

1 概念的界定

单元：单元是整体中相对独立且自成体系的组成部分．教学中的单元一般是指依据课标，按照学科知识的逻辑、学生认识规律，对内在联系比较密切的若干学习材料进行结构化组织而形成的学习单元[1]．

单元教学设计：单元教学设计更注重对单元教学内容的整体性设计．单元教学设计是指以一个单元学习内容为整体，统筹、规划既能统揽单元教学的全局，又能够按步骤有序地开展的系列教学活动，以取得最佳的教学成效[2]．

教学问题链：教学问题链是指教师在教学中的单元内，按照课程标准和单元教学的目标，针对所需培养的学生核心素养，将学习的内容和学生可能产生的疑问，把教材内容有序设计成一系列的教学问题，一般每小节内容又可以由2个及其以上的问题串联成一个有层次的问题组称为教学问题链．

2 “静电场”单元教学设计中“教学问题链”的设计

2.1 基于物理学科核心素养确定单元教学的内容和目标

教师应根据《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称课程标准)的基本理念、课程目标和物理学科核心素养的要求，结合教学的实际情况，创造性地开展教学工作，将物理学科的 “物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任” 4个方面核心素养的培养贯穿于物理单元教学活动的全过程．

(1)“静电场”单元教材分析

“静电场”单元是开始高中电磁学的第一章，是学习其他电磁学知识的重要基础．静电场知识在生活和生产中有着广泛的应用，基于生活和已有知识形成了大量经验情境，可强化物理学跟生活、社会的联系有助于提升科学态度和责任素养．在教学设计和教学实施过程中要特别重视情境的创设以及概念和规律的形成过程．本单元内容的知识综合性强，需要与力学知识相互联系，教学中应注意复习必要的力学知识．学习中所涉及的模型建构、类比、微小力放大、比值法等思想方法，能够培养学生综合分析问题的思路、发展科学思维的能力．

本单元内容是后续电路及其应用、电磁场与电磁波初步的知识和技能基础，而且在后续的选择性必修教材中也不会再学习静电场内容．在本单元的学习过程中，应关注提升物质观念、运动与相互作用观念和能量观念，培养学生构建物理模型解释现象的科学思维与基于事实证据进行科学推理的核心素养．

(2)“静电场”单元目标分析

单元知识目标:

本单元的学习涉及点电荷、电场强度、电场力、电势能、电势、电容等概念，会从多视角描述电场的特性，解释相关的静电现象．

1)了解静电现象，能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象．

2)知道点电荷模型．理解两个点电荷间相互作用的规律，体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法.

3)知道电场是电荷周围空间存在的一种物质．能利用电场线描述电场.

4)理解电场强度、电势能、电势、电势差和电容的概念，进一步感受运用类比、比值等方法定义新物理量的方法.

5)知道匀强电场中电势差与电场强度的关系．能够分析带电粒子在电场中的运动情况，解释相关的物理现象.

6)了解电容器的充、放电现象，能够举例说明电容器的应用.

7)了解生产生活中关于静电的利用与防范．

单元核心素养目标:

本单元的学习有助于提升物质、相互作用和能量的观念．

2.2 “单元教学问题链”和“节教学问题链”的设计

(1)设计具有思维层次和阶梯递进式的“单元教学问题链”

根据单元教学设计确定的单元教学内容和目标，设计一个具有全局意识的单元教学问题链．单元教学问题链与节教学问题链的关系好比电路中 “干路”与“支路”的关系，单元教学问题链解决的是单元最核心、最关键的问题，好比电路中的“干路”．而单元又是由教材单元中的每一小节组成，逐步达成培养物理学科核心素养的目标，节教学问题链解决的是每小节中一个个基本问题，好比电路中的“支路”，彼此联系形成一个不可分割的单元整体．

我们还是以“静电场”单元为例进行说明．首先确定一个单元要解决的核心问题，即“如何描述静电场？”其次根据单元的逻辑关系，在核心问题之下设计了5个一级问题，包含：“什么是静电现象？”“如何定量探究电荷间相互作用的规律？”“电荷间相互作用如何传递？”“如何分析带电粒子在电场中的运动？”“如何贮存电荷和电能？”最后在一级问题下再展开，根据学生原有的知识结构和学情，设计一系列由浅入深具有思维层次和阶梯递进式的二级问题.核心问题及一级问题设置如图1所示，一级问题展开如图2所示．

图1 核心问题及一级问题

图2 “静电场”单元教学问题链

(2)基于真实的情境设计“节教学问题链”

课程标准的基本理念之一就是注重体现物理学科本质，培养学生物理学科的核心素养[3]．学生在学习物理概念之前，基于生活已有的知识，形成了大量的经验情境，这是构建新的物理概念的基础．问题与情境经常是彼此联系的，且问题往往产生于真实的生活场景中．故每小节的节教学问题链(图3)的问题1均源自于生活中真实的情境，注重培养学生综合运用知识解决实际问题的能力．通过教材的试教试用活动，明显地感受到本次课改的教材继续发扬上海二期课改特色，注重探究式学习方式及数字化信息技术与物理课程的整合．

图3 “静电场”节教学问题链

在单元问题链的基础上，对“静电场”的节教学问题链进行如下设计：第一节“静电现象 电荷”是由生活中常见的静电现象，提出问题，“静电是如何产生的？”第二节“电荷的相互作用 库仑定律”是由用手捋过的塑料绳细丝因静电力作用相互排斥的情境，提出问题，“静电力的大小由哪些因素决定？”第三节“电场力 电场强度”是由上海科技馆内“怒发冲冠”项目使长发女士的头发张开的情境，提出，“电荷间的相互作用如何传递？”第四节“电势能 电势”是由自然现象中闪电所释放的电势能，提出，“什么是电势能？”第五节“带电粒子在电场中的运动”是由北京正负离子对撞机作为高能加速器在各应用研究领域的作用，提出，“电场中两点的电势之差与电场力做功有何关系？”第六节“电容 电容器”是由上海11路超级电容车行驶所需的电能贮存在电容器中，提出，“什么是电容器？”第七节“静电的利用与防范”是在生产和生活中，利用静电进行静电除尘、静电喷雾、静电复印等情境，提出，“如何利用静电？”

要构建新的物理概念，必须在真实情境的基础上对所观察的现象进行重新加工，在诸多客观情境中概括事物的共同属性，抽象事物的本质特征，在“概念”和“抽象”的思维加工过程中完成对新物理概念的构建．由上述“静电场”单元7个小节的节教学问题链中问题1的提出方式，可见上科版《物理·必修》(第三册)静电场单元强调学生在真实情境中通过探究形成概念、发现规律，较好地体现了育人的功能．

3 单元教学设计实施“教学问题链”后的反思

在笔者所曾任教的上海市大同中学进行了上海高中物理非统编教材《物理·必修》(第三册)“静电场”章节的审读试教活动(第六节“电容 电容器”在上海市延安中学进行了试教试用)，笔者通过单元教学设计的“单元教学问题链”和“节教学问题链”实施课堂教学后，激发了部分学生综合运用所学的知识去解决实际问题的冲动与兴趣，但也发现学生运用物理知识解决实际问题能力是有高低的．解决问题能力的差距往往取决于学生将问题情境与知识相联系的水平，能否把情境中所隐含的物理内容发掘出来，能否把问题中的实际情境转化为解决问题的物理模型，这都需要在平时教学过程中设计高质量的“教学问题链”来引导．怎样更加高效能地促进学生物理观念的形成，怎样发展学生的科学思维能力，在物理教学的整个过程中如何渗透科学探究能力的培养，如何重视培养学生良好的科学态度与责任等，这些问题都需要广大一线教师的智慧与实践，新课标、新教材，课堂转型我们永远在路上．