李 蘭 楊鵬飛 姚建欣

（1.貴陽市第一中學(xué)，貴州 貴陽 550081；2.貴陽市觀山湖區(qū)普瑞學(xué)校，貴州 貴陽 550023；3.北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京 100875）

“學(xué)科單元教學(xué)設(shè)計(jì)”是為實(shí)施學(xué)科課程而以單元為整體進(jìn)行系統(tǒng)化、發(fā)展化的教學(xué)設(shè)計(jì).［1］依據(jù)物理學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)的特點(diǎn)，中學(xué)物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)可在學(xué)科邏輯基礎(chǔ)上以主題或任務(wù)為主線串聯(lián)教學(xué)內(nèi)容，使其兼具學(xué)科內(nèi)容的邏輯性和學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展性，以幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.［2］完整的單元教學(xué)設(shè)計(jì)包含單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、單元學(xué)習(xí)流程、關(guān)鍵任務(wù)、學(xué)習(xí)情境、教學(xué)評(píng)價(jià)等元素，同時(shí)還引領(lǐng)著具體的課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì).本文以“電路及其應(yīng)用”主題為例，在課標(biāo)與教材分析的基礎(chǔ)上，利用“設(shè)計(jì)并制作多功能電動(dòng)玩具車”為主線進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)，將這一單元活動(dòng)任務(wù)進(jìn)行拆解，在各個(gè)子任務(wù)的解決中滲透本章節(jié)的全部?jī)?nèi)容.

1 聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)單元教學(xué)目標(biāo)

單元教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)基于學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)情分析，確定單元教學(xué)的重難點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)生的發(fā)展空間，最終確定單元教學(xué)目標(biāo).［3］

1.1 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析首先要以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，特別要關(guān)注《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在此主題上的變化（表1）.此外，課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）在每個(gè)模塊后還給出了教學(xué)提示和學(xué)業(yè)要求，這也是進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容分析的重要抓手.必修3模塊對(duì)電路及其應(yīng)用的學(xué)業(yè)要求為“會(huì)用閉合電路歐姆定律分析電路間電學(xué)量的相互關(guān)系，能用電勢(shì)能和焦耳定律等分析電學(xué)中能量轉(zhuǎn)化問題；會(huì)做測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等實(shí)驗(yàn)……能用學(xué)過的物理術(shù)語撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告”.［4］

表1

進(jìn)一步結(jié)合教材分析得出本主題涉及的重點(diǎn)概念（或規(guī)律）有：電源、電流、電動(dòng)勢(shì)、電阻、電能、歐姆定律等.這一主題內(nèi)容相對(duì)來說比較繁雜，用傳統(tǒng)的概念圖或知識(shí)結(jié)構(gòu)圖整理這些內(nèi)容比較抽象，故本文通過一個(gè)具體電路，以能量及其轉(zhuǎn)化作為主線對(duì)這一單元的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行整理，如圖1.

圖1 電路及其應(yīng)用主題概念（規(guī)律）結(jié)構(gòu)

綜合以上分析確定本章節(jié)教學(xué)重點(diǎn)為：（1）通過電流做功分析電路中電學(xué)量、能量的變化；（2）進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)等科學(xué)探究能力.

1.2 學(xué)情分析

單元學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，因此還需要分析學(xué)生的已有的知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知狀況、核心概念進(jìn)階情況等以確定教學(xué)難點(diǎn).在初中，學(xué)生已經(jīng)初步接觸過電學(xué)的知識(shí)，認(rèn)識(shí)常見電學(xué)元器件、會(huì)分析簡(jiǎn)單情境的串并聯(lián)電路、基本理解歐姆定律等內(nèi)容，教學(xué)時(shí)這些內(nèi)容可以適當(dāng)降低要求.但是初中并沒有嚴(yán)格要求學(xué)生設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生而言是難點(diǎn)，因此在教學(xué)中要著重引導(dǎo)學(xué)生掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的思路.另外，還需要了解這一章節(jié)的核心概念進(jìn)階情況，如電能這一概念，初中僅能識(shí)別電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，對(duì)電能的認(rèn)識(shí)停留在映射水平，［5］高中還需分析電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電能的本質(zhì)，加深對(duì)能量轉(zhuǎn)化守恒的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生提出了更高的要求，這也是產(chǎn)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)的重要原因.在學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，確定本章教學(xué)難點(diǎn)：（1）深刻理解電流與電能概念；（2）能夠設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行分析論證.

1.3 單元教學(xué)目標(biāo)的撰寫

根據(jù)以上學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)情分析，聚焦物理學(xué)科核心素養(yǎng)，按照“電荷的移動(dòng)、電荷移動(dòng)遵循的規(guī)律、電荷移動(dòng)產(chǎn)生效應(yīng)的應(yīng)用”這一思維路徑確定了本單元的教學(xué)目標(biāo)如圖2.

圖2 指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)

2 注重內(nèi)容邏輯，規(guī)劃單元教學(xué)流程及關(guān)鍵任務(wù)

單元教學(xué)設(shè)計(jì)要立足整體規(guī)劃學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化單元教學(xué)流程，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知邏輯統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容的先后關(guān)系以及內(nèi)在邏輯.［6］下面通過人教版新舊教材縱向比較以及人教版、滬教版、魯科版新教材的橫向比較確定單元教學(xué)流程及關(guān)鍵任務(wù).

相較于老教材，人教版、滬教版、魯科版新教材均將電路及應(yīng)用分成了兩個(gè)教學(xué)單元，其中人教版和滬教版將電路分析與電路中的能量轉(zhuǎn)化分成了兩個(gè)單元，第一單元旨在介紹電阻、電路兩種連接方式、多用電表使用，第二單元主要是分析電路中的能量變化，具體內(nèi)容有焦耳定律、閉合電路歐姆定律.通過第一單元的學(xué)習(xí)對(duì)電路有了基本認(rèn)識(shí)后，從能量的角度分析電路中電學(xué)量的關(guān)系，理解電動(dòng)勢(shì)、閉合電路歐姆定律，難度逐步增加，前面學(xué)習(xí)為后續(xù)內(nèi)容奠基，更加符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律.因此本文雖然將電路及其應(yīng)用主題作為一個(gè)大單元，具體教學(xué)內(nèi)容安排上仍參考了新教材的編排方式，先介紹電路的基本知識(shí)，再融入能量概念分析電學(xué)量關(guān)系.新課標(biāo)對(duì)多用電表降低了要求，由原來的“理解原理”到現(xiàn)在的“會(huì)使用”，而分析電路的前提是能測(cè)出電路中電壓、電阻、電流等電學(xué)量，且日常生活中，有些工具的確無需知道原理而會(huì)使用即可，因此，本文中借鑒滬教版，將多用電表的使用提前至單元教學(xué)的靠前位置.

單元教學(xué)需要用一個(gè)大問題或大任務(wù)統(tǒng)領(lǐng)全章內(nèi)容，綜合以上的教材分析，聚焦教學(xué)目標(biāo)，使用“設(shè)計(jì)并制作多功能電動(dòng)玩具車”這一任務(wù)，并按照符合學(xué)生認(rèn)知邏輯的方式統(tǒng)籌了教學(xué)流程并確定了關(guān)鍵任務(wù)（圖3）.

圖3 單元教學(xué)流程及子任務(wù)

3 創(chuàng)設(shè)承載學(xué)科核心素養(yǎng)的單元學(xué)習(xí)情境

在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施中重視情境創(chuàng)設(shè)是新課標(biāo)的要求，創(chuàng)設(shè)的情境要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，貼近學(xué)生的日常生活，要促進(jìn)學(xué)生概念的形成、規(guī)律的掌握、問題解決能力的發(fā)展，將實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為物理情境進(jìn)而解決問題是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn).本文中“設(shè)計(jì)并制作多功能電動(dòng)玩具車”就是一個(gè)真實(shí)的情境，除此之外，具體每節(jié)課還需要介入承載學(xué)科核心素養(yǎng)的小情境.這種情境可來源于生活實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)探究等.對(duì)教材進(jìn)一步仔細(xì)研讀可提供情境素材.

新人教版很突出問題情境創(chuàng)設(shè)，例如在“導(dǎo)體的電阻”這一節(jié)，教材開篇就呈現(xiàn)很多只鳥兒站在高壓線上的圖片，有心的學(xué)生看到這個(gè)圖片必然會(huì)感到很驚訝，為什么鳥兒不會(huì)遭到電擊？另外，教材還呈現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積定量關(guān)系的問題，這些精選的圖片與問題有利于電阻概念的介紹.因此，在本文進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，就大量地參考了新人教版中的情境.

“電路及其應(yīng)用”還承載了發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的重要任務(wù)，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)也依賴于探索類問題情境的創(chuàng)設(shè)，而滬科版最大的特色是突出科學(xué)探究能力培養(yǎng)，例如講解閉合電路歐姆定律時(shí)，除了從理論上分析E=U外+U內(nèi)，還可以參考滬教版，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量U外、U內(nèi)驗(yàn)證理論分析的正確性，另外，滬教版學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)中“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、收集數(shù)據(jù)、分析論證”環(huán)節(jié)能很好地為學(xué)生指明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的方向，這也是本文在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中著重參考的內(nèi)容.

下面以閉合電路歐姆定律與測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為例，闡釋在單元任務(wù)中創(chuàng)設(shè)情境的方式，如表2.

表2 教學(xué)子任務(wù)及具體情境

4 關(guān)注學(xué)習(xí)過程進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià)

單元教學(xué)中，評(píng)價(jià)任務(wù)可以起到承前啟后的作用，在應(yīng)用已學(xué)知識(shí)的過程中進(jìn)一步深化理解，提升能力，同時(shí)發(fā)現(xiàn)新問題，啟發(fā)后續(xù)的學(xué)習(xí)和探索.因此，在單元教學(xué)過程中，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià)，以了解學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出來的素養(yǎng)水平以及綜合能力，改進(jìn)教學(xué)同時(shí)促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

如在課堂上，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定金屬絲電阻率時(shí)，出現(xiàn)了兩種設(shè)計(jì)思路——電流表內(nèi)接與外接，進(jìn)一步追問學(xué)生，這兩種接法的測(cè)量結(jié)果是否一樣？由于初中不區(qū)分內(nèi)外接，有些學(xué)生還是認(rèn)為兩種接法沒有差異，這就是學(xué)生典型的迷思概念，要轉(zhuǎn)變這一迷思概念，可以先讓學(xué)生直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再?gòu)睦碚撋戏治?，從感性、理性上認(rèn)識(shí)內(nèi)外接的區(qū)別，這種課堂上的即時(shí)評(píng)價(jià)可以很好地幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤認(rèn)知.除此之外，單元教學(xué)過程中，還要關(guān)注學(xué)生作業(yè)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告等的評(píng)價(jià).課后問題要基于實(shí)際情境，如在焦耳定律課后可以讓學(xué)生“查閱說明書明確電磁爐不同功能特點(diǎn)及能耗，由此計(jì)算煮一碗粥、清炒一份時(shí)蔬需要消耗多少電能”，對(duì)學(xué)生作業(yè)的評(píng)價(jià)并不是簡(jiǎn)單地給學(xué)生判對(duì)錯(cuò)、統(tǒng)計(jì)對(duì)錯(cuò)，而是要關(guān)注學(xué)生是否發(fā)展了對(duì)應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng).

5 反思與啟示

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是在學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識(shí)解決問題過程中表現(xiàn)出來的，進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)是提升學(xué)科核心素養(yǎng)的必然要求.根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容選擇大任務(wù)或大問題引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，并在真實(shí)情境中組織具體教學(xué)實(shí)施，幫助學(xué)生從更上位的視角了解物理概念和規(guī)律的整體結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)物理觀念的內(nèi)部邏輯體系，并在真實(shí)情境中發(fā)展學(xué)科關(guān)鍵能力.此外，還要關(guān)注教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程以及教學(xué)評(píng)價(jià)在提升學(xué)科核心素養(yǎng)的一致性，強(qiáng)化形成性評(píng)價(jià)的反饋和調(diào)節(jié)作用.