面向核心素养的物理学科单元教学设计策略分析

常小平

【摘要】 传统的课堂教学活动中过分重视知识的传授，将机械化的“题海战术”作为学习手段，导致学生们的思维能力发展不足.新课改背景下，教学过程为学生们的关键能力和必备品格提出了更为严格的要求.为综合转变传统教学过程的不足，需要积极开展单元式的教学过程，促进零散的知识内容更为结构化，让学生能够利用核心知识解决现实问题，转变教学过程的不足.本文结合物理知识的发展历史，结合情境问题、认知冲突、思维可视以及变化应用的关键策略促进学生开展深度学习，并提出具体的优化建议，为横向的教学实践提供参考.

【关键词】 核心素养;物理教学;单元设计

随着社会技术的不断进步，基础教育的教育内涵被不断拓展，在明确落实立德树人根本任务的基础上围绕学生们的核心素养开展教育改革.新课标对课堂教学内容设计、教学目标定位、教学内容布局和教学过程评价给予了全新的定位[1] ，这样充分体现了现代化教学的基本需求，教师以学生核心素养为基本培养目标，同样也重点体现了时代发展的具体要求，对此本文重点基于物理学史的相关教育内容为基本教学设计途径，开展相关实践研究，促进核心素养的落实.

1  落实核心素养为目标的物理教学

教师需要着重思考物理核心素养与实际课程教学体系之间的内在关系，充分挖掘物理课程教学内容在素质教学活动中的独特育人价值，明确学生在物理学科课程学习过程中应达到的正确价值观念和必备品格[2].

从教学内容的层次性结构来说，物理学科的核心素养涵盖“物理观念教学”“科学思维训练”“科学精神探究”以及“科学态度与责任”四个主要方面.为了促进教学核心目标的实现，教师除了要注重教学内容的深度化之外，还要注重教学内容的广度，强化知识之间的关系.

对此，教师在开展教学活动中需要促进学生们深度理解教学知识要点的深度，核心素养下学生们需要重点思考的关键问题主要有：

问题 1  每个基础概念和基础定律的应用场景和来源是什么？

问题 2  每个基础概念和知识点在物理学科知识体系中具有怎样的地位和价值？

问题 3  概念的表述和规律的总结过程中有哪些不同观点，这些观点如何解决？

问题 4  物理概念建立的过程中采用了哪种典型思维方法？

问题 5  知识内容的总结过程中有哪些适用条件和经典实验？

2  物理学史对于促进核心素养教学的价值和意义

深化物理學史的学习是促进核心素养发展的关键教学方法，随着国家《普通高中物理课程标准》的颁布，学科的核心素养要求逐渐清晰，因此教师的教学模式也要进行实时的更新和转变[3].在实践教学环节也可以积极做出相关的知识探索和尝试，例如，将物理知识科普作为教学资源开展深度学习，综合培养学生们的核心素养.

教师在高中物理的教学过程中其教学目标的落实需要有具体有效的落实途径.物理史得益于其丰富的教育资源，在新课程的改革教学过程中具有独特的价值和意义.

具体来说物理学史是人类认识世界和探索自然世界的实践和活动，是物理学教学过程和教学内容的有机组成部分[4].现有的物理知识都是在人们长期观察、长期总结的过程中对物理世界进行抽象和概括总结形成的.这对于物理教学活动的开展具有核心指导的作用，促进在教学活动中融入物理学史能够将概念提出、规律发现以及实验探究的过程融入真实的研究背景下，促进学生们真正懂得基本概念的建立背景以及典型的思维方法.

同时新课改过程中也积极倡导学生们对物理学科有较为全面的理解，理解内容涵盖物理学科的发展前沿、物理核心思维方法、物理教学内容与社会的认识，历史性的回顾过程能够促进学生们从知识建立、规律完善等方面深刻认知物理内容.同时物理学史的教学过程能够辅助学生们深刻认知物理教学的核心内容，历史性地回顾了物理知识及案例、物理概念修正过程以及物理模型的发展过程.相比较于传统的直接从概念和规律出发进行学习的过程，其物理历史回顾的过程能够更加符合认知规律.同时也促进学生们形成科学的态度，以及实事求是、不畏困难的精神品质，理智地认识科学内涵.其思考认知步骤如图1所示.

3  核心素养下单元教学的重点

单元式的教学活动设计是基于某一单元的内容进行综合开展的过程，参照着不同章节以及不同知识点的需求，综合利用各类教学形式和教学策略开展教学活动.单元式的教学过程能够促进零碎的知识要点实现结构化，进而学生们在结构化的知识体系，很容易能够促进知识内容提升，促进学生们形成核心物理观念.

（1）单元解读，制定目标.参照着课程标准内容和教材内容对教学内容进行深度解读，并从学科素养的角度上分析育人价值，结合学情内容从素养发展的角度上科学制定单元化学习目标，紧紧抓住核心知识，重点突出学生们思维能力的训练和培养.

（2）梳理知识，明确要点.结合一线的教学情况确定好单元化教学目标后，还要综合理清单元要点之间的关系，促进零碎知识内容结构化，并根据知识传授过程的难点和重点明确核心知识.

（3）聚焦重点，确定任务.新课改的教学策略中，强调要用核心知识去解决现实问题，只有将物理知识和现实情境进行结合，转化成实际问题和任务，才能促进核心素养的综合考查.只有给知识要点穿上“情景化的外衣”，其知识内容的核心价值才能被展示出来，学生们理解知识和应用知识的能力才会被激发.

4  核心素养下单元教学的策略

物理学习的核心素养是学习者能够主动地、具有批判过程地整合新知识，并以此深化知识要点的起点，促进知识学习过程能够以综合解决复杂问题为高层次的学习模式，实现知识的内化以及高阶发展.

4.1  创设问题情境

问题情境的营造主要是引入问题，明确核心问题探究为基本导向，进而找到思维化过程的起点，通过向学生们提供问题背景及相关场景，实现情境的感染和熏陶，促进在情感上产生共鸣，达到情理交融的特点.并且在其过程中能够发现学习中存在的问题，深刻理解学习过程中所需要重点探究的方向，促进学生们产生学习的欲望和兴趣，有利于学生们形象思维的发展.

创设意境的本质目的是希望能够引入问题，物理学习过程中问题是引导思维方向的关键所在，是科学探究过程的重要一步，更是情境营造的核心所在.

例如，在学习“焦耳定律”的知识点内容时，可以通过 PPT 的形式营造工作场景，实时地展示电炉丝发热和发光的场景，由此引入问题情境，设计问题：“导线和电炉丝具有相同电流，为什么导向并不发光发热呢？ ”学生们反思教师问题进行深度遐想，进而思考探究问题的主题：“电流产生热量的过程会和哪些因素相关？ ”实现了问题的双重反思.

4.2  引发认知冲突

认知冲突本身是基于建构主义的核心知识学习理论，其理论内涵主张学习过程并不是教师单一地向学生传递知识的过程，而是需要学生们主观自主地建构知识的过程.学生在学习新知识之前，其头脑内并不是一片空白，而是具有不同的认知结构和认知层次，学生们在刚开始学习知识内容时会试图从已有的认知结构和认知内容对新知识进行理解.当遇到无法自圆的内容时，才会打破原有低层次的“知识平衡”，进而产生新知识“冲突”，并且在不断“冲突”的过程中化解新的知识的认知.

例如 在学习“闭合电路的欧姆定律”的相关知识内容中，基于学生们的基础认知情况，电路系统中电源提供的路段电压保持不变，设计一节干电池让一个电灯发亮的电路，然后迅速反问学生们：“如果再增加一节电池，电路中会发生什么样的变化？ ”学生们根据已学习的知识，肯定会认为灯泡会继续发亮.但是随后在教师的演示过程中却展示出来，电池增加后，灯泡反而会变得更暗.实验现象与学生们的传统认知之间形成强烈的冲突，最后教师再进行解密，原来教师提供的是旧电池，这不仅不能提供电压，反而还要分担原有电路中的电压，这就是电路中灯泡变暗的主要原因，在这个基础上顺便引入了电源电动势和电源内阻的相关知识点.

认知冲突是促进学生们深刻反思教学内容和教学内涵的关键手段，能够显著激发学生的内在驱动力和求知欲，冲突内容本身是基于学生们的认知起点和思维障碍表现出来的，因此，其思考结果具有广泛的代表性，通过思维定式，并结合着具体的物理发展情境，能够激发学生们认识冲突，而后再从冲突中深刻理解新的平衡，借助着推理、分析以及归纳等过程构建全新的知识要点，有利于综合培养学生们的基础逻辑思维能力.

4.3  思维可视

思维可视化的过程是通过一系列的动图以及图示组合的形式将原有看不见的思维结构通过图象化的表达方法进行呈现，促进其学习内容变得清晰可见和简单易懂.这样的可视化思维有利于学生们深刻理解知识内涵，从学科特点上能够看出，物理学科的知识内容较为抽象，逻辑性强是学科发展中的关键特点，学生们在学习的过程中难以深刻理解知識内容背后的基础内涵，需要将更为抽象的问题和内容以更为形象化和直观化的形式展示出来，只有将逻辑思维可视化，才能够被学生们快速接受.其中借助着一定可视化的工具和手段，不仅能够突破教学难点，还促进了结构化知识内容完整呈现.

例如，在学习“安培力”时，由于安培力的方向、电流方向以及磁感线方向三者直接为互相垂直的立体几何关系，学生们通过字面难以深度理解其关系.对此教师可以结合着手边的教学工具进行三维展示，分别以不同颜色的竹签作为方向的引导，促进思维内容可视化，进而将抽象的问题变得更为直观，使得教学难点和教学重点能够更容易被突破.

思维可视的过程除了应用思维导图和现场教学用具之外，还可以借助着演示实验、教学模型以及多媒体软件等工具将逻辑性较强的抽象问题变得更为直观和形象.对于学生们来说这样的思维可视化过程能够软化教学难点和教学重点，学生们实现了经历问题、质疑创新和应用实践的综合过程，促进思维能力得到有效地拓展和深化.

5  结语

教学的终极目的是促进学生们理顺知识和发展逻辑的过程，通过教师教学过程的不断引导最终转化为学生的基础思维，这个过程中物理学史强化了学生对核心素养的理解，提升了学生们的思维能力，促进了教学效率的综合提升.

参考文献：

[1]周莹.物质大概念统领下的“密度”单元设计[J].基础教育课程，2019（18）： 20-25.

[2]冯爽.指向核心素养的物理单元教学设计策略研究[J].物理教学，2020 ， 42（07）： 15-18.

[3]张海龙.中学物理教育教学研究报告（2016-2020年）——基于人大复印报刊资料的转载数据[J].天津师范大学学报（基础教育版），2022 ， 23（01）： 29-34.

[4]王瑜，高志俊.初中物理学科大概念教学初探——以“功能关系”学习为例[J].物理教师， 2021 ， 42（12）： 40-43.