鄧艾

摘? ?要：為切實培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，嘗試以深度學習理論為支撐，從大單元視域進行整體化教學設(shè)計。以人教版高中物理新教材必修一前兩章內(nèi)容為例，結(jié)合單元教學的設(shè)計理論，從單元教學主題確定、單元教學目標、單元教學任務、單元教學重點活動等方面給出本單元教學設(shè)計的基本思想和設(shè)計理念。根據(jù)本單元教學的實踐情況，對單元教學的實施進行總結(jié)，供同行借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：深度學習；單元教學；核心素養(yǎng)；運動學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）6-0021-5

新課改對中學階段學科教學提出具體要求，即注重發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)。廣大的一線教師以課堂教學為主戰(zhàn)場，是貫徹新課改理念最關(guān)鍵的一棒。在課堂教學設(shè)計上應突出以核心素養(yǎng)為導向，側(cè)重主干知識的講授，強化基礎(chǔ)知識，注重物理觀念的有機生成。在教學中，應以實際情境作為載體，構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學生的科學思維，促進關(guān)鍵能力的提升。

以核心素養(yǎng)為導向，基于不同理論支撐的教學模式在一線教師的課堂中取得廣泛的應用。本文在大單元視域下，嘗試基于深度學習理論的單元教學模式。深度學習是指學習者積極主動地、批判性地整合新知識，并以深度理解為起點、以新情境中的遷移為導向、以解決復雜問題和創(chuàng)新為目標的高層次的學習方式。單元教學的目的是促進學生深度學習，發(fā)展學生的高階思維能力［1］。

大單元教學打破現(xiàn)有教材的課時限制，突出知識結(jié)構(gòu)的完整性和知識內(nèi)容的系統(tǒng)性，以單元為主題進行教學。實施單元教學要有明確的單元教學主題，根據(jù)主題確定單元教學大目標，進一步分解單元教學大任務。單元教學設(shè)計不是完全打破教材內(nèi)容的編排，還要參考高中物理課程標準、高中物理新教材以及相應的教參，同時結(jié)合具體內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性和學生的實際學情。心理學家維果茨基提出，要抓住最近發(fā)展區(qū)，教學應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，為學生提供帶有難度的內(nèi)容，調(diào)動學生的積極性，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達到下一發(fā)展階段的水平，然后在此基礎(chǔ)上進行下一個發(fā)展區(qū)的發(fā)展。在大單元教學中，教師根據(jù)知識關(guān)聯(lián)性，抓住學生學習思維發(fā)展的關(guān)鍵期，通過重新編排教學內(nèi)容，積極推動學生進入下一個發(fā)展區(qū)。

1? ? 單元教學實踐過程

本文以人教版高中物理新教材必修一第一章《運動的描述》和第二章《勻變速直線運動的研究》為例，詳細論述單元教學模式的具體實踐過程。

1.1? ? 單元教學主題

本單元的主題為“機械運動與物理模型”。因這兩章以運動為主線，知識體系和課程架構(gòu)很完備，可以構(gòu)成運動學比較完整的知識體系。從運動的科學描述所引入的物理量，到理論研究勻變速直線運動，再到探討勻變速直線運動的實例——自由落體運動（圖1），本單元教學的實施有利于促進學生研究機械運動時形成一個完整的物理圖景，為后續(xù)學習復雜運動打下堅實的基礎(chǔ)。

1.2? ? 單元教學教材分析與學情分析

本單元是繼序言部分，學生從初中物理正式進入高中物理學習的內(nèi)容。初中物理重點學習運動的絕對性與運動狀態(tài)描述的相對性；以勻速直線運動為模型，知道速度的計算式。高中物理在運動狀態(tài)的描述上，從更加科學、嚴謹?shù)慕嵌葏^(qū)分位移與路程、速度與速率、平均速度與瞬時速度等基本概念。在此基礎(chǔ)上，引入質(zhì)點模型方便分析問題時確定研究對象，引入加速度概念更加精確地描述運動速度變化的快慢。其中，加速度概念比較抽象，學生理解起來比較困難，是概念教學的難點，也是單元教學的核心概念。

勻變速直線運動是直線運動的重要模型，在基本公式和相關(guān)推論的推導中可以滲透科學推理與科學論證能力的培養(yǎng)。借助勻變速直線運動的一系列圖像，強化數(shù)學知識與物理問題的融合，培養(yǎng)學生的信息獲取能力。規(guī)律推導是物理規(guī)律生成的重要階段，引導學生經(jīng)歷規(guī)律推導的過程，體會物理規(guī)律推導滲透的思想方法。同時，經(jīng)歷規(guī)律推導進行相應的習題訓練是重點，能夯實學生對勻變速直線運動規(guī)律的理解與認識。

自由落體運動是勻變速直線運動的實例，勻變速直線運動相關(guān)的公式和推論都可以遷移至自由落體運動，通過自由落體運動進一步強化對勻變速直線運動規(guī)律的認識。同時，應引導學生明確其特殊性，引發(fā)他們思考自由落體運動與實際生活相關(guān)的應用。結(jié)合課本上伽利略對自由落體運動的研究素材的學習，體會伽利略利用邏輯推理與理想實驗結(jié)合的科學研究方法。

基于上述分析，本單元建議用6個課時（習題課除外），其中，概念教學2個課時，規(guī)律推導2個課時，規(guī)律應用2個課時。

1.3? ? 單元教學目標確定

單元教學目標如表1所示。

1.4? ? 單元教學設(shè)計及重點活動

本單元以勻變速直線運動為主線，從生活中常見的運動提煉科學描述物體運動所需的物理量。以加速度這個物理量作為橋梁，將一般性運動過渡至特殊性的勻變速直線運動，基于勻變速直線運動進行速度、位移相關(guān)公式的推導。最后回歸生活實例，進一步探究身邊最簡單的勻變速直線運動——自由落體運動。單元教學結(jié)合內(nèi)容的完整性、知識的關(guān)聯(lián)性、思維的順序性、認知的規(guī)律性等，精心設(shè)計每個教學環(huán)節(jié)，確保學生理解勻變速直線運動規(guī)律時具有清晰的思維脈絡，應用勻變速直線運動規(guī)律解決實際問題時具備結(jié)構(gòu)化的知識體系。

在概念教學環(huán)節(jié)，我們的教學流程以及每個教學環(huán)節(jié)對應的核心素養(yǎng)目標如圖2所示，為使概念引入更加自然，概念理解更加鮮活，我們以簡單的概念作為切入點，通過情境創(chuàng)設(shè)，逐步深化概念教學。在概念引入時，讓學生以身邊豐富多彩的運動過程作為情境進行討論，以真實的素材情境為依托，增強感性認識。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗可以提高學生學習的積極性與主動性，提升學習的興趣。實驗可以深化學生對理論的理解，通過實驗可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，通過實驗可以提高學生的科學探究能力。例如，在加速度教學中，我們利用光電門傳感器測量小車在導軌上運動的加速度，強化學生對加速度公式的基本應用?？傊诟拍罱虒W的環(huán)節(jié)，我們也仍然從理論和實驗兩個方面展開。

在規(guī)律推導環(huán)節(jié)，我們充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生經(jīng)歷各個公式的推導過程（圖3）。通過學生的親自體驗，強化科學推理能力，同時提高諸多公式的記憶牢固程度。文字、圖片、圖像構(gòu)成信息傳遞的符號，其中圖像是物理學科中揭示物理規(guī)律變化的一種重要的手段。本環(huán)節(jié)以物理思想、物理公式、物理圖像作為助力物理規(guī)律研究的三個不同切入點。實際教學中，在規(guī)律推導的基礎(chǔ)上，以合適的、恰當?shù)牧曨}鞏固規(guī)律的理解與應用。

物理學科是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，良好的物理教學效果離不開實驗的探究與體驗。在規(guī)律應用環(huán)節(jié)，圍繞自由落體加速度測量的實驗方案的設(shè)計，通過實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理與誤差分析，提高實驗探究能力（圖4）。通過勻變速直線運動類比推理自由落體運動的相關(guān)公式，再根據(jù)自由落體運動推理豎直上拋運動的相關(guān)公式。實際分析與自由落體運動相關(guān)的實例，提高學生的模型建構(gòu)能力與科學推理能力。

下面我們重點展示兩種測量方案以及相應的實驗結(jié)果。

方案一：重錘下落，拖動紙帶運動，測量重力加速度。

實驗儀器：重錘，鐵架臺，紙帶，電火花打點計時器，刻度尺（圖5）。

實驗原理：利用勻變速直線運動的推論Δx=aT²，計算下落過程的加速度。

實驗結(jié)果：重力加速度g=9.55 m/s²。

實驗誤差：紙帶與打點計時器限位孔之間阻力的影響。

方案二：手機拍攝鋼球下落視頻，導入Tracker軟件分析位置隨時間的變化，如圖6所示。

實驗儀器：小球，手機，電腦，刻度尺。

實驗原理：利用Tracker軟件搜索小球位置，并繪制下落過程的x-t圖像（圖7）。

實驗結(jié)果：重力加速度g=9.68 m/s²。

實驗誤差：視頻錄制時手機抖動引入的誤差，視頻軟件中定標尺引入的誤差。

在單元教學最后，為突出物理學科核心素養(yǎng)，我們以運動學大單元為知識框架，對本單元進行總結(jié)（圖8）。

1.5? ? 單元教學反思與總結(jié)

為突出單元教學的思想，我們在教學活動的細節(jié)設(shè)計上，主要從以下幾個方面著手：

（1）從加速度的定義式出發(fā)直接過渡至勻變速直線運動的定義，使得教學節(jié)奏比較緊湊，學生的思維過渡比較自然。

（2）為突出微元法思想，我們特意預留一個環(huán)節(jié)，讓學生分別計算當時間間隔由Δt=0.1 s減小至Δt=0.05 s時，計算0.5 s內(nèi)位移的理論值與拉出紙帶對應的位移測量值之間的差異。這個過程讓學生的體驗更深刻，理解更牢固。

（3）在明確位移-時間關(guān)系與速度-時間關(guān)系的情況下，迅速進入推導位移-速度關(guān)系，使得學生對幾個基本公式有了整體性認識。

（4）在自由落體運動加速度測量的實驗方案設(shè)計中，學生的課堂表現(xiàn)非常突出。根據(jù)自身的經(jīng)驗，設(shè)想運用不同的實驗道具，提出不同方案。師生一起從方案的可行性、科學性、操作性等方面深入探討，最終我們選定其中的兩種方案進行實驗研究。

（5）在單元教學的課堂總結(jié)方面，我們從物理概念、物理模型、物理思想三個維度進行總結(jié)，突出物理學科核心素養(yǎng)的主導地位。

2? ? 總結(jié)與展望

大單元教學不是簡單壓縮原來一節(jié)課時的時間，快速推進整個章節(jié)的內(nèi)容。單元教學也不是全部推翻常規(guī)課堂的教學理念和手段，只是在活動設(shè)計上更加緊湊。教師在備課階段需通過整合不同章節(jié)知識體系和教學資源，從實驗感知、概念引入、規(guī)律推理、規(guī)律應用等方面進行整體設(shè)計。在單元教學主題的確定上，依賴于學生的實際情況，既可以是課本上兩個單元內(nèi)容的整體設(shè)計，也可以是課本上一個章節(jié)的組合，也可以是某個模塊化知識的系統(tǒng)學習?？偠灾瑔卧虒W的落腳點是突出知識結(jié)構(gòu)的完整性。設(shè)計單元教學活動時，在突出學生主體地位的同時，教師要創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，提供豐富的教學資源，讓學生身臨其境地感受知識的發(fā)生、發(fā)展與發(fā)現(xiàn)過程，激活學生的求知與探索欲望。設(shè)計單元教學問題時，注重基礎(chǔ)性、開放性、實踐性。以情境為載體，逐步實現(xiàn)知識的感性認識向理性抽象的飛躍。布置單元教學作業(yè)時，突出靈活性、操作性、趣味性。

參考文獻：

［１］田成良，王峰．深度學習下單元教學的重點、難點與路徑——談物理思維課堂的建構(gòu)策略［Ｊ］．物理教師，２０２１，４２（３）：１４－１７．（欄目編輯? ? 劉? ?榮）