单元设计视域下的初中物理实验教学

作者简介：龚琪（1970～），男，汉族，上海人，上海市傅雷中学，研究方向：初中物理。

摘 要：单元设计视域下构建初中物理实验教学，有利于为学生搭建探究、自主的学习空间，帮助学生构建知识体系，理解物理概念，对培养学生物理素养具有积极的意义。物理实验教学应以多元智能理论、认知理论为依据，坚持系统性、趣味性、探究性、学生本位主义原则进行物理实验教学。但是从现阶段单元设计视域下初中物理实验教学存在实验内容缺乏整合规划、实验内容不丰富等问题，这些都不利于保证物理实验教学质量，教师应从单元设计视域下，加强物理实验整体规划，丰富实验内容、创设物理实验情境等，基于单元设计形成科学的物理实验教学，为促进学生物理核心素养能力的提升创造有利条件。

关键词：单元设计；物理实验教学；初中物理

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1673-8918（2023）32-0121-04

初中物理知识相对抽象，学生难以理解，单元设计视域下，知识点多，错综复杂，将物理实验融入单元教学中，可以为学生创建一个直观的学习情境，降低物理学习难度，激发学生学习兴趣，使学生以积极的心态投入物理学习情境中。

一、单元设计视域下的初中物理实验教学的意义

单元设计视域下，教师以某个主题、某个学习内容构建知识体系，知识具有系统性，需要学生理解知识之间的来龙去脉，掌握知识点之间的联系，从而运用所学物理知识解决现实问题。实验是初中物理教学中的重要内容，有助于帮助学生理解物理概念，掌握物理规律。单元设计视域下，物理实验按照单元学习目标构建物理实验内容，设计物理实验方法，使其和单元教学内容相辅相成。学生在单元学习目标的引导下通过物理實验方法，掌握知识，提升能力，形成系统的知识体系，这对培养学生物理思维，提升解决问题的能力具有重要的价值。

《义务教育物理课程标准》中提出了核心素养目标，其中包括科学探究、物理思维、物理观念以及应用等，这些目标的实现，通过传统的讲解、做题很难实现，需要为学生构建深入学习、主动参与、积极探究的学习过程。单元设计视域下，将物理实验贯穿单元学习中，有助于加深学生对物理概念的理解，形成思考、探究的学习过程，使学生能够更好地理解物理概念，实现提升学生解决问题能力，培养学生创新意识的目的。

二、单元设计视域下的初中物理实验教学的理论依据和原则

（一）单元设计视域下的初中物理实验教学的理论依据

高质量的教学需要遵循学生认知、教师教学、物理学科学习等规律，以科学的理论为指导进行实验教学。其一，认知发展理论。人在每个年龄阶段的认知特点不同，需要根据认知特点进行教学。初中阶段的学生处于认知第四个阶段，即形式运算阶段，这个阶段的学生具备一定的逻辑推理能力，能够进行探究教学，因此，单元视域下的实验教学应构建具有探究意义的实验。其二，马斯洛需求理论。马斯洛的五种需求中，提出了自我实现是最高的需求，教师在实验教学中应尊重学生，并作好实验教学引导，使学生在实验学习中获得成就感，提升自信心，最终被尊重、被认可。其三，建构主义学习理论。单元教学视域下的实验教学也应强调学生学习自主性，重视学生主动参与，提升学生学习积极性，以此达到理想的学习效果。其四，多元智能理论。多元智能理论强调学生有多种智力，包括创新、实践、阅读等能力，物理实验教学中教师应加强学生多种能力培养，为学生发展助力。

（二）单元设计视域下的初中物理实验教学的原则

单元设计视域下的初中物理实验教学应具有系统性、逻辑性、趣味性、探究性等特点，学生才能通过实验教学构建单元知识体系，提升学习质量。因此，实验教学应遵循以下原则：第一，系统性、逻辑性原则。单元设计视域下，教师所构建的知识点具有系统性，各个知识点之间具有逻辑性，因此实验教学也应根据单元学习内容进行组织、规划，应和单元学习内容保持一致，起到辅助知识学习、深化知识学习的目的，使学生能够通过教师所设计的实验教学内容，能够构建知识结构，运用所形成的物理知识结构解决现实问题。第二，趣味性原则。单元设计视域下，所学的知识多，学生需要自主学习，具有较强的学习动力，学生才能掌握好物理知识。物理实验教学中，教师需要设计趣味性实验，激发学生学习欲望，为单元教学助力。第三，探究性原则。物理实验教学应摒弃传统的“教师做、学生看”的实验教学方式，应让学生自己参与实验，并设置一些疑问、悬念、小错误等，让学生通过探究发现问题，解决问题，使学生感受实验学习的快乐。第四，遵循学生本位主义原则。单元设计视域下的实验教学内容、方法等均需要以学生为中心，了解学生知识掌握情况、学习能力情况等，学生才有能力完成实验，通过物理实验学习知识，掌握技能。

三、单元设计视域下的初中物理实验教学面临的问题

（一）实验缺乏有机整合，整体规划不科学

单元设计视域下教师所进行的物理实验内容规划不科学，难以通过实验教学内容形成系统的知识体系。首先，物理实验少。教师只针对关键的知识、难以理解的知识设计了实验，实验并没有贯穿整个单元学习，实验少，实验之间衔接性差，学生难以通过实验构建单元知识体系。其次，实验和单元知识内容不同步，比如，实验在知识学习之前，学生未掌握知识，很难理解实验内容，并完成实验。第三，各个实验之间衔接不科学，缺乏整体规划。各个实验之间并未形成递进、相辅相成的关系，难以通过实验构建健全的知识体系。

（二）单元实验内容不够丰富，学生学习体验较差

教师所组织的单元实验内容多为教材实验，教材实验内容学生非常熟悉，在单元学习中实验兴趣低，部分学生往往忽略教师所设计的实验。另外，部分教师也会收集一些其他的实验内容，这些实验内容大多来自互联网，缺乏创新，学生通过自己搜索，即可获得实验步骤，难以培养学生探究能力。此外，部分教师虽然创新了实验内容，但是实验内容趣味性弱，所需要的实验工具难以找到，而且实验中所涉及的知识，学生并未掌握，导致实验内容难度大，学生难以在实验学习中获得良好的学习体验。

（三）实验教学方法不科学，有待优化提升

单元视域下的实验教学中，教师主要采用自己做实验、学生观察实验现象的方法进行教学，学生参与性低，难以激发学生思考、探究意识；另外，实验教学中部分教师虽然让学生自主参与实验，但是担心学生不会实验，写了详细的实验步骤，部分学生在实验教学中缺乏思考，只是机械地按照教师提供的步骤进行教学，这样的实验教学很难满足学生能力培养需求；此外，教师对学生的实验指导缺乏科学性，学生在自主实验中会遇到一些困难，教师对学生思维、能力方面了解少，只是按照自己的思路进行引导，限制了学生思维发展，导致学生难以通过实验获得知识，提升能力。

（四）实验缺乏情境创设，难以发挥实验教学价值

单元设计视域下的教学设计应为进入情境、发现问题、解决问题的学习情境，让学生在具体的学习情境中学习。但是教师所设置的实验教学缺乏情境创设，学生通过实验虽然能明确实验原理，但是不明白实验的目的，需要解决的问题。另外，单元设计视域下，涉及的知识点多，学生在学习中出现了盲目学习的状态，教师很少设置物理实验情境，让学生通过物理实验的带动，重塑学习热情，从心理上降低学生学习压力，让学生在直观的物理实验情境中掌握物理知识。

（五）教学评价不合理，需要进一步完善和创新

单元设计视域下的物理实验教学评价主要以知识评价为主，评价内容中很少涉及学生学习态度、实验方法、学习能力、合作能力、物理思维等方面评价，关注学习结果，忽视学习过程，教学评价不合理，难以引导学生构建科学的学习过程。另外，评价方式单一，以书面评价为主，书面评价很难考查物理实验教学中动手能力、操作能力、创新能力等，导致评价不科学。此外，评价主体单一，以教师评价为主，缺乏学生自我评价、其他学生评价等，使学生难以全面了解自己，引导学生构建科学的学习方式。

四、单元设计视域下的初中物理实验教学的有效策略

（一）立足大单元教学情境，整体规划实验内容

单元设计视域下应科学规划物理实验内容，使物理实验具有系统性、整合性，能够起到辅助单元物理学习的目的。第一，应根据单元学习内容构建物理实验内容。单元学习中学生需要掌握哪些知识，哪些概念，是按照怎样的思考进行设计的，物理实验也应和单元学习内容相辅相成。第二，突出整体性，具有循序渐进的引导效果。实验内容应按照概念认识、概念理解、概念应用的方式构建实验内容，使学生通过实验内容学习，达到螺旋式上升的学习效果。

例如，沪教版初中物理八年级上册中以《光》进行单元教学设计，所包含的学习内容主要有光的反射和折射、透镜成像和光的色散四项学习内容。在进行单元实验内容规划时，应根据单元学习内容、学生认知规律作好实验规划。主要包括以下实验：①光的折射现象实验（其目的是让学生理解光的折射）。②光的折射点实验。③认识凹凸透镜，辨别凹凸透镜，设置凸透镜成像实验。④运用凸透镜观察物体。⑤制作显微镜实验。通过以上实验内容，可以看出所设置的实验是基于“光”单元学习内容的逻辑所设置的实验，是按照光的传播到成像规律组织的实验内容，按照由简单到复杂的认知特点，符合学生认知规律，有利于帮助学生构建一个系统的实验学习过程，使学生通过实验，形成深入的学习。

（二）丰富单元实验内容，丰富学生学习体验

单元设计视域下涵盖的知识点多，为了帮助学生更好地掌握知识点，教师应为学生提供丰富的实验内容，让学生能够通过实验完成单元学习任务。第一，教师应为学生提供多样化的实验内容，让学生可以选择自己感兴趣的实验。相同的知识点，涉及的实验有很多种，教师可以提供多个实验，提升学生实验可选择性。第二，设置创新型小实验。创新型小实验可以调动学生参与的积极性，让学生在实验学习中保持高度的热情，教师应融入一些创新型小实验，提升学生学习体验。第三，学生自己设计实验。学生可以根据知识点，自己借助网络或者教师和家长的帮助自己设计实验，这样不仅可以调动学生积极性，而且还能拓宽学生视野，提升学生学习能力的目的。

例如，沪教版初中物理八年级下册第四单元《运动和力》的学习内容中，以静摩擦力为例，教师可以设置丰富的实验内容，让学生选择适合自己的实验内容。如：关于静摩擦力的实验：①“谁滚下去得快”实验。准备两个装满矿泉水和沙子的矿泉水瓶，将两个瓶子并列放在斜面的顶端，观察瓶子滚下去的速度。②“捅不破的纸”实验。用纸包住未装有沙子的塑料管，用木棍捅，纸张破裂；在塑料管中装上沙子，摇匀后，纸不会破。③“筷子提米”实验。在装满大米的瓶子中插入木棍，能够顺利提起瓶子。

（三）创新实验教学方法，激发学生实验兴趣

单元设计视域下教师应关注学生自我学习能力，让学生通过实验完成知识的构建，加深对知识的理解，形成物理思维。教师实验教学中应为学生创造探究空间，让学生通过自主思考的方式，深化概念学习，把握物理学习规律。如小组合作实验教学方法，通过合作的方式完成实验学习任务。另外，教师还可以设置实验索引，实验索引不是全部的实验步骤，教师只简单地进行提示，引导学生如何开展实验，既避免了学生无法开展实验，也给学生预留了思考空间。对能力强的学生教师还可以设置“自创实验”的方式，让学生运用所学知识自己设计实验。此外，教师应采用科学的实验指导方法，在做实验中学生遇到问题之后，教师应了解学生所存在的困难，这些困难是哪些原因造成的，如果是知识掌握不牢固，教师应引导学生重新学习知识点；如果是操作困难，可以引导学生通过向其他学生寻求帮助的方式完成；如果是学习态度问题，应对学生进行心理引导等。

例如，沪教版初中物理九年级上册《压力与压强》单元学习中，压力实验中，以小组合作的方式进行教学，要求以小组为单位，设计压力实验，发挥小组成员的智慧，设计实验内容，填写实验研究报告；另外，教師也可以提供实验内容，比如“压力小桌”实验，在铺设有保鲜膜的框架中，桌子以不同的状态放置，看看哪种状态能够戳破保鲜膜。①小桌腿朝下放在保鲜膜上。②小桌腿朝下，并放上四个铁块放在保鲜膜上。③小桌面朝下，桌腿朝上，放置四个铁块。通过设置实验索引，让学生观察不同状态下的情况，让学生明确压力作用效果和受力面积、压力大小有关。

（四）基于解决问题创设实验情境，提升实验教学质量

单元设计视域下，所设计的知识结构是按照概念学习、应用、解决问题的情境进行设计的，实验也应按照该思路，为学生创设问题情境，使实验学习沿着问题情境进行，让学生明确实验的目的，深化实验学习，而不是盲目地进行实验。

例如，沪教版初中物理八年级下册第四单元《运动和力》的教学中，从生活的角度设置实验情境，为学生创建一个“问题情境”，设置以下问题：①通过实验的方式，如何减少摩擦力，轻松切菜？②为什么厨房的水壶、刀柄、锅铲处有花纹，设置一个没有花纹的锅铲，进行做饭实验，说说没有花纹的锅铲使用中的感受。通过设计问题情境，既深化了学生对摩擦力的理解，也明确了实验的目的以及对生活的用途，提升了学生运用知识解决问题的能力。

（五）完善和创新教学评价，培养学生持续学习动力

单元设计视域下的教学实验评价应基于核心素养培养目标进行设计，保证所设计的教学评价科学合理，能够对学生学习起到理想的引导效果。首先，完善评价内容，教师应融入动手能力、创新能力、思维能力、合作精神、实验学习态度等方面评价，通过设置科学的评价内容，对学生实验学习进行引导。其次，创新评价方式。应采用实验评价法、日常综合表现评价法对实验教学学习成果进行评价。最后，完善评价主体。单元设计视域下，重视学生自我学习，实验教学中融入学生自我评价。另外，一些实验是以小组合作或者在其他学生帮助下完成的，因此应融入其他学生评价。此外，一些实验是课后完成的，需要家长配合完成，因此还需要融入家长评价，通过多方面的评价获得全面的信息，使学生更好地了解自我，纠正自身在学习中存在的问题。

五、结论

新课标的提出，为初中物理教学指明了方向，教师应从学生发展的角度构建课程。单元教学重视知识结构的建设，在单元教学中融入物理实验，有助于学生理解物理知识，提升学生对物理概念的认知，教师应加强物理实验内容整体规划，并采用科学的方法进行实验教学，并创设实验学习情境，完善和创新评价等，以此保证实验教学的科学性，促使学生通过物理实验获得知识，提升综合能力。

参考文献：

［1］章小强.基于科学思维的高中物理实验复习大单元教学方案探究［J］.数理天地（高中版），2023（8）：66-68.

［2］彭俊勉.聚焦大单元教学设计的高中物理课堂教学［J］.试题与研究，2022（25）：165-167.

［3］井澜涛.基于初中物理学科核心素养的大单元教学设计实践研究［D］.上海：华东师范大学，2021.

［4］韩磊.基于大单元教学背景下初中物理实验教学的探索——电流热效应的影响因素［J］.中小学实验与装备，2021，31（3）：29-31.

［5］柳延東.勤于实践 勇于创新 提高实验教学效果——以热能转化为机械能教学实验装置的研究与设计为例［J］.广西民族师范学院学报，2012，29（3）：75-78.