基于深度学习构建大单元教学流程的探索与实践——以“动量守恒定律”单元教学为例

哈尔滨市第一中学

物理单元教学是在整体思维指引下，提炼物理单元教学内容、核心素养以及课程标准，通过单元规划、学情分析、目标设计、活动设计以及单元分层作业设计，促进学生以单元为基本框架，达到预定单元教学目标的过程。深度学习指的是教师引领下学生通过挑战性的学习主题，全身心投入，体验成功、获得发展的过程。 深度学习建立在知识逻辑基础上进行迁移，重视学习过程中的深度反思，符合单元教学的整体性，能有效解决在传统教学中知识缺乏系统性的问题，让学生学到更加完整且系统性的知识[1]。因此，基于深度学习构建大单元教学流程探索与实践，既符合高中物理学科特点，又契合高中生思维方式。

一、准备阶段

实施单元教学前， 教师应对本单元教学目标、教学内容、 教学活动以及习题进行整体分析与设计，结合深度学习要素，设计素养导向下的学习目标，通过合理的挑战性学习活动，推动知识的整合与迁移。 准备阶段是开展单元教学的基础与前提，以“动量守恒定律”单元为例，具体的实施流程如下。

（一）确定单元教学目标

单元教学目标是对学科课程标准的再细化，在“学科核心素养——学科课程标准——单元教学目标——单元课时目标”这一过程中发挥着承上启下的作用[2]。 单元教学目标的确定要以教学内容和学情分析为基础，注重核心素养对教学的引领和导向作用，注重教学目标的可操作性，结合知识与素养要求制定本单元教学目标。将单元教学目标的三要素课程标准、 学习内容以及学习对象分解为具体的、可实施的、可评价的目标，确定单元教学目标对应的知识目标、实施路径以及评价标准。

“动量守恒定律”单元体现科学探究精神，在理解动量、冲量基础上，通过理论分析与实验探究理解动量定理与动量守恒定律， 能够对生活中相关问题进行分析与解释；在探究过程中发现动量守恒定律的普适性，突出守恒思想。结合核心素养确定本单元教学目标，突出整体性与结构性（见表1）。

表1 “动量守恒定律”单元教学目标

（二）分析与重构教学内容

确定单元教学目标后，依据对应知识目标与实施路径，分析与重构本单元教学内容，深度学习要具备挑战性学习任务，促进知识的迁移与应用，要根据本单元教学目标及学情分析对课时教学进行调整，单元教学是课时教学的更高层次，是促进学生深度学习的教学形态。重构后的单元教学内容既要符合学生认知发展规律及单元知识脉络，又要合理安排课时与教学计划，在准备阶段起到承上启下的作用。

根据“动量守恒定律”单元进阶性知识结构将教学内容分为三部分，第一部分是动量、冲量以及动量定理概念引入及解释生活中相关现象；第二部分为守恒定律的建立，包含动量守恒定律与实验验证动量守恒定律；第三部分是守恒思想在爆炸、反冲、碰撞等实际问题中的应用（见图1）。

图1 “动量守恒定律”单元教学内容的三部分

本单元重点在于掌握动量定理与动量守恒定律，根据教学内容难易程度可如此安排课时：动量1 课时、动量定理及其应用2 课时、动量守恒定律理解与应用1 课时、弹性碰撞与非弹性碰撞2 课时、实验：验证动量守恒定律2 课时、反冲运动1 课时、 运用守恒思想分析物理问题2 课时。 其中，第四节“实验：验证动量守恒定律”内容包含两种实验方案，均为通过分析碰撞过程验证动量守恒定律，弹性碰撞与非弹性碰撞在本单元第五节，将第四节实验部分调整到第五节碰撞之后，在实验探究过程中分析碰撞类型与特点，结合碰撞特点分析实验原理，例如，平抛法验证动量守恒等同于弹性碰撞一动碰一静过程，即入射小球质量要大于被撞小球，防止入射小球反弹回到斜面增加实验误差。

（三）设计高效单元教学活动

设计单元教学活动作为实现教学目标、完成教学内容的实施途径， 设计单元教学活动是准备阶段的重要内容，学生进行多种探究活动， 探究过程中解决复杂学科问题，建构模型同时获得结构化的物理核心知识。 例如，第二节“动量定理”应用中，冲力模型、缓冲模型设计单元教学活动，应用动量定理解决实际问题。

以冲力模型为知识基础，自制“吹箭”探究如何获得更大穿透力，为确保安全性，教师可将材料限定为吸管与牙签，不同长度的吸管作为箭筒，牙签作为箭头，泡沫板作为靶子。探究发现在吹力不变情况下，箭筒越长，获得的穿透力越大，在F 不变时，长吸管受力时间更长，根据动量定理，箭头出射速度越大。 通过自制教具探究生活中的冲力模型，促进知识从认知到应用，推动深度学习的发生。

以缓冲模型为知识基础， 探究用哪种材料包裹鸡蛋，从手上滑落后不会摔碎，以及不同材料保护鸡蛋的最大高度，常见材料包括纸板、泡沫板、棉布、丝绸等。 探究过程中，学生更加了解物理知识与实际生活的联系，体会到动量定理在生活中的重要作用。

（四）优化分层单元作业

作业作为评价与反馈的重要途径， 基于深度学习的大单元教学背景下，作业更要做到精细化、多元化和综合化，以单元教学目标为导向，以评价标准为落脚点，按照单元教学内容分类别、分层次设计单元作业[3]。作业题目的难易程度分为基础、提升与拓展；功能上分为课前引导型、课中反馈型与课后提升型。结合本单元知识脉络设计分层单元作业，将习题以单元结构分类，整合习题过程中紧扣单元教学目标，深化知识脉络与体系，促进深度学习与单元教学有机结合。

设计挑战性学习任务，本章习题包含概念辨析、动量定义应用（冲力模型、缓冲模型、模型）、动量守恒应用（碰撞问题、反冲爆炸问题、人船模型、子弹木块问题、弧形模型问题、多物体多过程问题），分层次进行习题设计，以第三节动量守恒定律为例，可进行如下设计（见表2）。

表2 作业设计单

二、实施阶段

基于深度学习要素，在创设挑战性学习任务后，将实施阶段分为课前、课中与课后三部分，课前通过分层作业情景引导，课中通过单元教学活动情境探究，课后通过知识框图总结提升，现以“动量定理”一节为例，展示单元教学实施片段。

（一）课前

通过微信公众平台发布“每日一题”，构建生活情境：怎样在不借助工具的情况下打开核桃？ 把核桃竖直上抛落回与坚硬地面撞击，如何求解碰撞过程核桃受到的平均作用力？ 怎样才能更高效打开核桃等，借助生活中的实际问题引入，探究碰撞过程核桃动量的变化？ 层层递进，促进知识迁移，推动动量定理概念的形成（见表3）。

表3 单元教学实施片段

（二）课中

课中是实施阶段的重要环节，落实教学目标同时，结合评价标准及时反馈，并根据实际情况调节教学活动。 通过课前引导学生已经掌握本节所需前概念，总结动量定理内容，从简单到复杂、从低级到高级，帮助学生科学思维进阶（见图2）。

图2 教学活动与知识逻辑关系图

（三）课后

课后是实施阶段的延伸，在布置分层作业同时，设计符合生活情境的探究活动，提高课后巩固效果。在掌握动量定理基本概念后，应重点引领学生应用动量定理解决实际问题，基于单元目标，以缓冲模型为例设计探究活动“如何防止鸡蛋摔碎”，将班级学生分成5 组，每组7—8 人。 组内选派一人为组长，首先确定探究题目，进而确定探究的详细内容与方向，组内成员进行分工，查找相关资料，并进行整理。 在查找资料的过程中，将查找的内容应用于实际生活中（见表4）。

表4 小组探究活动记录单

三、评价阶段

（一）形成性评价

形成性评价是指在单元教学过程中， 对学生学习情况、目标完成情况进行评价，从中获得反馈，基于本章学情进行单元教学调整，为下一轮教学服务。例如，选择性必修一第一章“动量”形成性评价包含对动量定理的理解与应用、动量守恒的判断与应用，结合动量定理、动量守恒解决实际问题等。

（二）总结性评价

总结性评价是指在单元教学结束后，通过测试、提问以及解决生活中实际问题等形式对本单元教学目标、核心素养的达成情况进行检验。例如，选择性必修一第一章“动量”总结性评价包含单元测试分析学生知识掌握程度，以及探究活动“如何保护鸡蛋”，对解决问题能力进行反馈，依据单元教学目标中各知识目标的评价标准进行总结评价等。

总体来看，大单元教学从学生视角出发规划了单元学习的具体层级， 有利于教师进一步分解单元教学任务，并在课时教学中通过具体内容逐步实现单元目标，也将成为未来物理单元教学的发展趋势。