核心素养视域下的高中物理“大”单元教学聚焦效应与“小”着力点

林先鼎

摘   要：传统教材章节教学存在“知识分立，情境理想，方法隐性”的困境。凝练物理核心概念，系统建构物理知识，领悟至简的物理思想，是学生核心素养提升的重要途径。文章阐述高中物理大单元教学聚焦核心素养，紧抓精准 “小”着力点，形成物理观念，发展科学思维，达到立德树人的目的。

关键词：核心素养；
大单元教学；
聚焦效应

当下教学存在重应试轻素养，重知识结果轻建构过程，重单点知识应用轻知识系统的关联，重解题方法的训练轻解决问题能力提升的特点。大单元教学从物理知识，科学的方法，能力的训练等方面作出单元重构。本文将基于核心素养视域下大单元教学在高中物理教学中的有效应用进行探讨，希望能够有效促进学生核心素养的高效发展。

1  高中物理教材章节教学的困境与思考

传统的物理教材以物理的知识推进为逻辑，从力和运动、功和能、电场、磁场、电磁感应等知识模块为教材章节依次展开教学。教学逻辑和学生认知的逻辑并不同步，同时知识章节割裂，教学的情境与教学需求脱节，在知识系统，能力提升，素养发展上遇到了瓶颈，教学中存在“散、快、虚”的不足。

1.1  强调物理学科的单点知识，缺少系统“核心”概念

教材章节教学，学生在掌握各块物理知识方面还不错，但在应用系统的观点分析物理问题方面颇为困难。例如在传统的“匀变速直钱运动及规律”教学中，分别讲授位移，速度，加速度等概念，但缺少有机联系，缺少一个核心的大概念统领。教学中如能引入“宏观物体的运动需要引入及相应的物理描述，通过模型建立及简化可以准确描述特定的运动规律这一大概念为统领”[ 1 ]，这样的核心概念促使学生的素养可以得到再次的提升。大单元教学中以核心大概念为目标，学生体会引入概念的必要性，经历位移，速度，加速度等概念建立过程，自然就能用它们来描述直线运动；
同时教学中让学生参与建立质点模型的过程，体会抽象和极限的思维方法，应用匀变速直运动的规律解决或解释生活中的具体问题，应是水到渠成的事。学生自主建构知识系统的过程中，以核心概念为中枢，触类旁通，形成一个完整的知识网络系统，强化物理观念形成。

1.2  关注物理知识的结论，忽视“关键”能力点发展

随着新一轮课改的深入，关键能力的培养已成新课程的重要目标。传统教学以经验教学为主导，关注物理必备知识的教授，忽视关键能力的发展。高中物理课时较少，为快速完成教学任务，在课堂中会着重突出教师的主体地位，以填鸭式方法讲授相关理论知识。新课程要求除了要掌握必备的知识之外，还要发展关键的能力。传统的教学在发展知识获取的各种能力时，是零散的，随机的，无意识的。学生信息提取，信息加工，信息整理，信息应用能力的发展需要系统、科学、有意识的训练，而这正是传统课堂最缺少的内容。例如高中物理必修一学完匀变速直线运动特点之后，在认识理解v-t，x-t图像意义基础上，补上应用图象解码物理规律的大单元教学，这样才能让学生掌握图像元素的物理意义，领会图像语言解决物理问题的巧妙性和形象性。特别是在应用v-t图像分析追击问题时，学生基于情境，抽象归纳建模，推理论证，借助图像科学探究，学生思维认知能力实现螺旋式爬升。重视关键能力点大单元教学，要求教师能根据学情，打破知识的章节束缚，依据课标的要求，解码多种语言（代数、图像、图形）表达物理规律的意义，发展学生关键能力。

1.3  注重物理情境创设，缺少原始问题的项目“自恰点”

当下大部分教师无情境不教学，但在教学中存在为情境而情境，生拉硬拽，对物理核心素养的发展帮助甚微，甚至浪费教学时间。特别是在物理的习题和考题中，所给的物理情境，只是穿衣戴帽。在真实情境解决物理问题时所要的物理量都已给出，以至于学生认为物理就是斜面上放物块，就是弹簧弹物体等问题。放弃了物理问题的生态性，这样也就放弃了学生创新能力，科学思维发展的过程。必须从真实的世界中，以物理的视角观察复杂物理现象，建立物理的模型，解决问题，学生从内部效度和外部效度相结合的过程，将物理知识高效地内化，同时解决当下学生机械刷题，低效学习的问题。例如在学完牛顿第二定律时，以游乐园滑梯为项目，建立大单元教学。学生解决三个原始问题：①游客下滑的条件（μ②以真实的坡道为背景，求出缓冲坡道的距离；
③能从坡道总长，高度、角度设计一个安全有趣、经济的滑道。在这样开放性的大单元教学中，学生在大情境中，面对原始的实际问题，建模的能力，创新思维，解决问题的能力得以大力的发展。

2  高中物理大单元教学的“聚焦”效应

大单元教学是一种从知识学习走向发展学科核心素养的自主建构教学，是“教”与“学”再构化和系统化的进阶教学。大单元通过具有相同属性大概念将物理概念规律以串联或并联的形式连接整合成课程体系。大单元教学从宏观上加强对有的概念，规律，模型，方法，思想相互联系教学，整个大单元的教学内容紧紧围绕一条主线展开，培养具有更加宏观系统的思维。因此大单元教学对进阶学习，终身发展有极大的帮助。

2.1  经历概念、规律的建构过程，凝练物理的“核心”概念

在传统的教学过程中，部分教师为了所谓快速完成教学的任务，放弃建构的过程，这样的教学貌似快，实则欲速不达。通过大单元教学让学生提出物理大问题、解决问题的大思路，经历概念建立过程，知道引入概念的必要性，掌握概念的物理意义，领悟研究物理问题的方法，凝练物理的核心概念。故大单元中的教学内容具有更强的系统性，能够帮助学生更好构建结构化知识体系。例如学生在经历重力，万有引力，电场力，安培力，概念建构之后，引入场力的大单元教学。提出场力的大概念“利用场可以解释物体对其周围一定距离的物体产生作用”[ 1 ]。这样的核心概念提炼过程只有在大单元的教学中，经历建构系统的比对，深度思考、归纳才能提炼形成，是从这些凌乱概念中提炼出一个内核，形成一个有机的系统。凝练核心的概念的过程促进了学生运动与相互作用物理观念的高度发展。

2.2  显化物理学科方法和思维，领悟科学研究“至简”思想

2017版的新课程标准已经将科学的方法和思想纳入体系。例如在必修一1.1.3条目中提出：理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际的问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中极限方法[ 2 ]。可见 物理方法思想的教育是物理教学的重要目标。传统的物理教学在物理的方法教学上采用随机，隐性，学生在物理学科的方法掌握上也是盲目的、被动的。大单元教学从单元教学目标设计上就将科学的思维方法的显化定位为教学的目标。例如在静电场这一大单元教学时显化类比的方法，“大统一”思想。从质点到点电荷理想模型的建构过程，深刻体会理想化方法；
从行星运动的圆周模型，类比电子围绕原子核圆周运动经典运动模型；
从万有引力引类比出库仑力提供圆周的向心力，强化运动与相互作用的观念，理解“电力”与“地力”的大统一；
从卡文迪许的扭秤实验到库仑扭秤，感受放大法的魅力；
从万有引力到库仑力表达式的相似性，深刻领悟类比思想的强大，再次领略物理世界的“大道至简”“大统一”的高阶思想。

2.3  受激物理问题真实情境，促进“进阶”教学的有效发生

平常教材章节教学中创设物理情境，是为单节的知识学习服务。表现为知识指向明显，单点关联，相互干扰较少的特点。大单元教学中的真实情境是从学生生活、生产紧密相联系“原生态”环境中提取而成。这些情境多点关联，相互干扰，学生需经过抽象分析，归纳整理，建立模型，推理论证等复杂的心理过程，才能达到教学目标。这些真实情境能够让学生经历更完整的系统思维过程，提升学生运用物理知识解决实际问题的能力，发展学生的物理学科核心素养。例如在学习交变电流这一章时，让学生亲临实际生活的大情境：即发电厂所发的电并没有直接输送给用户。中间需要电网公司的调解两个现实的问题：（1）电网公司对发电厂向电网输电有何要求？（2）用户、电网公司和发电厂三者之间如何实现三者的公平交易？要解决这样的真实大情境“原生态”问题自然就将描述交变电流特性的物理量家族（周期、频率、相位、初相位、峰值）引入课堂。要解决第二个问题自然就将交变电流的产生过程（电功计算，有效值概念）引入课堂教学。脱离了实际情境，高度抽象与模型化的物理知识会让学习缺少“物理”独特味道，而基于真实问题构造大情境能让原本抽象的理论及其应用显得具有人间烟火气，促进教学不断“进阶”，学习也变得更有意义[ 3 ]。

3  核心素养导向下高中物理大单元教学“小”着力点

3.1  物理观念导向下的核心概念单元教学“精准点”

以大概念为核心的大单元教学，学生在解决原生态问题中，发展物理核心素养。大概念单元教学，遵循学生的认知规律，注重学生的思维训练，以宏观的、整体的结构化知识为载体，提升学科各种关键能力。所以，教师在做教学设计时，关注促进学生认知思维发展的学习任务，设计引领学生层层深入的问题链。要基于新课标要求，提炼物理课程内容的大概念。以大概念为核心，将各个层级的概念、规律、原理、联系建立起来，综合考虑教学需求，使课程内容结构化，系统化。物理观念导向下的大概念单元教学，梳理了各个子概念之间的关系， 实现单点知识走向系统知识的转变。例如“电磁场和电磁波初步” 这一单元，在能量这一核心观念的引导下分为“磁场、磁感线”“磁感应强度、磁通量”“电磁感应现象及应用”“电磁波的发现及应用”“能量量子化”五个主要子概念。学习本单元时，进一步瞄准场是物质的一种形式的“精准点”，认识场的方法是转换法和类比法（将看不见摸不着的物质转化成看得见摸得着的办法）。研究场从物质的特性出发，深化密度概念，应用比值法这一数学工具，迁移电场研究思路。根据五个逐级进阶的子概念实行进阶教学。类比电场与磁场，电场强度与磁感应强度，电场线与磁感应线，来进一步理解磁场这种物质。在互逆思想的指导下，研究电磁感应现象及电磁感应中的能量问题，进一步理解电与磁的关系，电磁波的产生及应用。从量子化角度理解电磁学中的能量子，能级等子概念。这样的进阶教学厘清“父子”概念间逻辑关系，进一步深化了的物质观念，提升了物质观念的素养。

3.2  科学思维与创新导向下的“大思路”单元教学“抓手点”

科学思维与创新能力的发展是高中物理教学的重要目标。大思路单元教学是发展科学思维的重要途径。物理学科大思路是物理知识学习或者应用中所涉及的认知方式、思想方法、跨学科概念等内容的统称[ 4 ]。物理学科核心素养的发展是以原生问题作为依托，在物理教学中，创设贴近学生的生产、生活实际问题情境，依此提高学生建模能力，推动学生经历问题、概念、规律的过程建构，完整的科学思维训练。大思路单元教学应创设相对应的“大概念”问题情境，在核心问题情境中设置层层递进的学科关键能力抓手。大单元教学中不仅紧抓推进素养提升的着力点，还要领悟学科知识背后分析问题和解决问题能力的“大思路”。教学中提炼物理学科研究大思维，厘清各个章节模块相互关联的知识和统领性方法的高阶思维。例如在抛体运动这一章节教学中，明确化繁为简的大思想“抓手点”，通过分析曲线运动的条件，掌握研究曲线运动的大方法—合成与分解的思路。学生在观察各种抛体运动之后，建立平抛运动的模型。再将分解的思路迁移到典型的曲线运动（抛体运动）实现化曲为直。在力是改变物体运动状态原因这一根本思路前提下，应用牛顿第二定律推理论证水平和竖直运动特点，最后通过实验验证这种猜想，自然就掌握研究曲线运动的一般方法。

3.3  科学探究、科学态度与责任导向下的大单元教学科学精神“执着点”

科学探究是学生掌握物理规律的重要途径。学生在提出问题，获取证据，得到物理结论，解释物理的现象过程中发展观念，提升科学思维素养，并培养了良好的科学态度与责任素养。物理学史是科学精神教育良好载体。证据论证意识，质疑创新精神，精益求精态度，科学献身的勇气，正是科学进步“执着点”。大单元教学关注科学探究发展中科学精神的“执着点”对学生核心素养发展大有好处。例如在万有引力定律大单元教学中，通过物理学史让学生领会科学家的执着之心，感受至简，至真，至美的科学之心。人类探究宇宙的模型从托勒密地心说出发，经历哥白尼日心说，到开普勒偏心轮模型，到完善椭圆模型，到开普勒归纳三大行星运动定律，最后到牛顿实现天力与地力的统一。这过程中每一次的理论模型突破，需要质疑，创新，需要精益求精的执着之心。物理学的发展是每一位科学工作者对科学的舍命执着，甚至是因爱献身的结果。大单元教学中，从物理学史上挖掘教育素材，领教科学大师的执着使命，在科学探究中发展科学态度与责任的精神，达到立德树人的教育需求。

4  结束语

综上所述，教师应当立足于核心素养发展下开展高中物理大单元教学设计，以物理知识为支撑、以单元主题为内核、以深度学习为导向，从而促进学生的终生发展。大单元教学表现的形式多，体现知识的容量大，思维的宽度大，方法选择多样性，本质上来说，它是往教学的精准，道理的简洁，方法的巧妙，思维的活络，能力聚焦上发展。大单元教学充分显示“散而有聚”“ 大而有核”“有知有能”教学思想，符合当下“减负增效”的需求，也适应学生的终生发展，让学生的素养自主全面发展获得更加坚实的基础。

参考文献：

［1］ 邓靖武.大概念统摄下物理单元知识结构构建及教学探讨[J].课程·教材·教法，2021（1）：119.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：12.

［3］ 邓靖武，刘娜.以大情境统领课堂 克服情境创设碎片化[J].基础教育课程，2020（11）（下）：63.

［4］ 李树明.大概念视域下高中物理单元教学研究：以“机械能守恒定律”为例[D].固原：宁夏师范学院，2023：40.

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