面向学科核心素养的初中物理大单元教学——以“电流和电路”大单元教学为例

张 喜

(武威市第十中学,甘肃武威,733000)

一、引言

《义务教育物理课程标准(2022年版)》提出,义务教育阶段的物理教学应聚焦中国学生发展核心素养,培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力,引导学生明确人生发展方向,成长为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。”[1]初中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。以培育四项核心素养为目标的初中物理教学,需要创新教学模式,遵循初中物理不同单元教学内容间的联系,以大单元教学模式帮助学生在学习物理的过程中形成逻辑缜密的思维链,实现学生的知识点迁移,完成物理学科核心素养的培育目标。[2]本文在了解当前初中物理教学动态的基础上,明确初中物理教学存在的问题,结合大单元教学理论,以培育学生的物理学科核心素养为目标,选择人教版“电流和电路”教学内容,设计了初中物理大单元教学,为其他学科的大单元教学设计提供经验借鉴。

二、价值内涵

初中物理大单元教学指向初中物理学科核心素养的培育目标,是指按照特定的教学需求与规范,依据初中物理各单元内部间的逻辑关系,将不同单元的教学要素组织起来,形成结构完整、整体实施的整体性教学模式。初中物理大单元教学有三层内涵:第一,指向初中物理学科核心素养培育所强调的大观念、大项目、大任务与大问题设计的整体性教学手段;第二,重视培育学生的物理能力、品格与物理观念,以初中物理学科的育人目标为出发点设计新型教学模式[3-4];第三,以“单元”为单位进行整体教学设计,突破了传统物理教学模式中以“课时”为单位的局限性。通过对大单元教学这种形式的整体设计,可以有效避免学生在学习物理过程中出现知识碎片化与技能割裂化的现象,并强调学生在解决问题过程中形成的知识与技能的迁移与再应用,帮助初中物理教学更有效地落实初中物理学科核心素养的培育目标。[5]

三、教学现状

当前,常规的初中物理教学包括备课、教学、作业布置与批改、课后评价四个环节。以武威市第十中学(以下简称我校)为例,本文分别就四个环节的教学现状展开以下讨论。

第一,备课环节。教师多采取独立备课模式,按照教材、教学参考书或优秀教学视频进行备课。虽然学校会组织教师集体备课,但是在探讨过程中很少有教师会提出备课中的疑问,集体备课难以达到预想效果。[6]教研组教师间缺乏有效的沟通,不同教师对教材内容重难点的区分差异较小,而对核心概念与重要概念的讲解方式一般会有所区分。

第二,教学环节。依据初中物理教学40分钟的课堂时长,不同教师的授课方式具有明显差异。部分教师仍然沿用讲授型授课模式,通过课件展示核心概念与重要知识点,串联整堂课的教学,而部分教师会利用学案引导学生进行自主学习。在具体教学内容方面,对于常规的概念与规律教学,教师主要通过联系生活实际,以实际现象引入新课教学内容。教师在讲解完常规的概念与规律以后,会组织学生进行习题练习,以巩固学生的知识点。对于实验教学,教师与学生的角色定位较为明确,教师作为表演者,按照课本规定进行实验演示。而学生作为观察者与记录者,无法真正参与到实验操作中。因此,大部分学生无法独立完成教材中安排的分组实验。对于习题教学,教师重点关注学生完成习题的准确率,习题内容主要考查学生对物理概念与规律的了解与掌握程度,并根据学生完成习题的时间与准确性调整讲解时间。受制于课时安排,教学活动通常无法满足对应的教学目标要求[7]。

第三,作业布置与批改环节。我校积极响应“双减”政策要求,严格把控初中学生家庭作业时间不超过90分钟。大部分教师布置作业以相关练习题为依据,对学生当天所学知识内容进行考查。教师在批改作业时多按照正确答案进行批改,很少有教师会对学生答案进行分类,针对性地批改与评价。在完成章节学习内容后,教师通常会以试卷的形式布置单元综合作业,任务量较大,对学生造成了一定的负担。

第四,课后评价环节。教师的课后评价方式主要是作业批改与成绩反馈,大多教师严格按照参考答案进行评价,少数教师可以做到根据学生水平的差异进行个性化评价。在单元测试结束后,我校会根据班级学生在单元测试中的平均分对班级学生的单元学习情况进行整体性评价。在整套评价体系中,教师侧重于学生的准确率与成绩分数,忽视了学生物理思维与能力的培养,导致大部分学生在解决实际情境中的物理问题时表现不佳。

综上,虽然目前初中物理教学的各环节环环相扣,但是大多教师在教学过程中沿用传统教学模式。学生在此学习模式中的普遍表现为,对物理概念与规律的死记硬背,以题海训练的方式形成应对简单情境问题的思路,对复杂或变型的情境问题则无从下手,缺少物理思维。久而久之,部分学生对物理学习失去了兴趣,产生排斥心理。

四、教学设计

初中物理大单元教学设计过程中需要注重知识衔接的规划与不同单元间的认知逻辑,形成“知识结构化—物理观念形成—物理思维养成—物理问题解决”的知识与技能养成过程。大单元教学设计流程如图1所示。

本文根据上述大单元教学设计流程,进一步对其进行了简化,分成教学目标与学情分析、大单元教学内容分析、学习过程设计和作业与检测设计。

图1 大单元教学设计流程

(一)学情与单元教学目标分析

初中教学阶段学生对“电现象”具有基本的感官认知,但由于缺乏专业知识的引导,相关认知仅停留于自我经验层面。通过规律学习后,学生能够初步了解物质世界的运动观,结合已经学习的物理经验总结电学知识内容,领悟初中物理教学中深度学习的内涵。初中物理大单元教学有助于学生改变既有的知识经验和认知方式,重新构建知识概念体系,重塑思维方式,掌握并养成全新的学习方法和学习习惯。在“电流和电路”大单元教学中,需要学生进行自我思辨和概念学习过程,并养成科学的学习习惯与学习素养。

本文以“电流和电路”大单元为例进行学习目标设计,其中需要综合考虑物理学习核心素养,重点明确单元教学的培养方向与期望学生学习掌握的知识内容。本单元的教学目标具体内容如表1所示。

表1 “电流和电路”大单元教学目标

(二)单元教学内容分析

“电流和电路”大单元课程教学内容由力、热、声、磁、光、电等自然界要素组成。结合课程教学目标要求,初中物理大单元设计的主要内容包括两种电荷、电流和电路、串联和并联、电流测量。大单元教学内容的设置以培养学生的物理观念和科学思维为主要目标。本单元以电流和电路的物理概念为主,在明确物理基本规律基础上进行核心知识讲解。其中,“电流的测量”与“探究串并联电流中电流的规律”中涉及学生科学素养培养的内容比较多,因此本次单元教学内容设置中需要将学科本质贯穿其中,并着重培养学生的科学态度与责任意识,如在本单元的“两种电荷”中认识原子及其结构的科学本质等内容,包含了相应的学生实验活动内容,涉及对学生多种意识的培养。初中物理“电流和电路”大单元教学内容的知识结构如图2所示。

结合本文所确定的“电流和电路”大单元教学内容知识结构,确定了本次单元教学内容的整体架构,其中包含单元教学内容的大任务与子任务、课时内容与指向核心素养与教学课时分配情况,具体内容如表2所示。

图2 初中物理“电流和电路”大单元教学内容的知识结构

按照上述教学内容,教师引导学生使用本单元的物理知识总结发现“电流和电路”单元中的物理规律,并完成教学实验。本次大单元教学设计中将所有内容进行了整合,以学习单元大任务为驱动实现单元学习,在此基础上确定单元名称和相应的教学课时分配,从而实现大任务的有效分解,在完成相应的子任务后即可完成全部单元教学内容。

表2 初中物理“电流和电路”大单元教学内容设置情况

(三)单元学习过程设计

在“电流和电路”大单元教学中,教师结合教学目标与学情特点,对教学过程设计结构进行了设定。本次大单元学习过程设计以任务思考形式的学习过程为主,在明确的教学任务安排设置下,确定相应的指向学习目标,提高物理教学质量。本次大单元学习过程设计中,以“串联和并联”学习内容为主进行了案例设计,具体内容如下。

任务一:进行知识点回顾

引导学生思考如下两个问题:

1.简单电路有哪几部分构成?

2.如果要得到持续不断的电流,电路需处于什么状态?

任务二:核心问题探讨

引导学生思考生活中常见的电路;观察课堂教学演示实验并进行思考,总结分析串联电路的特点;了解并联电路的特点,在单独使用电器时,应通过什么方式进行连接。

任务三:自主小结

结合教学内容明确串联与并联电路的连接特点、电流路径、开关作用,并明确用电器之间是否存在着相互影响作用。

任务四:进行学后反思

通过本单元学习,请简要阐述对串联和并联电路图的认识情况;结合本单元教学内容能够列举出相应的生活实例。

(四)作业与检测设计

作业与检测设计可分为大单元作业设计与大单元任务设计。大单元作业设计的基本框架内容包括单元标题、作业编号、作业类型、题目、答案、解题思路、设计意图等。在大单元作业内容设计中,需要考虑到不同类型题目混合的情况,既要加入一定量的原题,也要结合学生的生活实际设计一定量的改编题。下面以笔者设计的一道改编题进行分析。

据报道,湖南某加油站一位身穿化纤材质睡衣的车主在接触车油箱盖时,手部积累静电瞬间放电,形成了电火花,并在油箱口附近瞬间形成火焰。如果你是这位车主,下列选项中不能采取的手段是( )。

A.在加油前先洗手

B.秋冬季尽量不穿化纤类衣服

C.立即停止加油作业,并将加油枪口远离油源

D.原地使用手机报警

本道题的正确答案为D,属于生活情境题,考查知识点较为复杂,既考查导体、静电产生的相关知识,也考查关于电磁辐射的相关知识。很多学生在实际生活中均经历过这一场景,若能正确回答该问题,说明学生已经掌握了相关知识点,并可以在生活中注意静电在特殊场合下的危害,以及面对危险场景应该如何避免危害的问题,具有一定的物理观念、科学思维与科学伦理。

在设计题目时,教师需要注重对学生物理思维的考查,切忌仅局限于对知识点的考查,需要将其应用至实际生活情境中,增强学生的知识迁移能力。

大单元任务设计需要侧重于引导学生挖掘物理领域的人文底蕴与情怀。如 “大家都知道,德国物理学家欧姆总结出导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系。为了纪念他,人们用他的名字来命名的单位,那么就请大家利用网络搜集一下欧姆的故事,并谈一谈自己的感受,并制作成PPT进行汇报”这一发言。

五、结语

面对当前初中物理教学模式难以适应物理学科核心素养培育目标的问题,初中物理教学必须一改传统教学理念与手段,以整体性思维观察构建初中物理不同单元之间的联系,对整体教学内容进行重构,规划设计大单元教学模式。本文以“电流和电路”大单元教学为例,按照教学目标与学情分析、单元教学内容分析、学习过程设计和作业与检测设计的流程,设计了“电流和电路”大单元教学。这种大单元教学模式,不仅有利于帮助学生发现物理知识间的联系,形成缜密的物理思维,而且有利于物理教学切实实现学生物理学科核心素养的培育目标。