科學(xué)思維作為核心素養(yǎng)的關(guān)鍵組成部分，特別強(qiáng)調(diào)了學(xué)生應(yīng)具備從物理學(xué)角度去認(rèn)識(shí)和解讀世界的能力。而模型建構(gòu)作為科學(xué)思維中不可或缺的核心要素，不僅有助于學(xué)生將復(fù)雜的物理問(wèn)題簡(jiǎn)化，還能引導(dǎo)他們深入探究物理現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律。本文以大單元教學(xué)理論為指導(dǎo)，以“光”主題為例，探討如何通過(guò)單元整體設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維。

在初中階段，學(xué)生首先接觸的是幾何光學(xué)，幾何光學(xué)以光的傳播方向?yàn)榛A(chǔ)，研究光在透明介質(zhì)中的傳播規(guī)律。通過(guò)將光的傳播路徑抽象為直線或曲線，用箭頭表示傳播方向，可以簡(jiǎn)化光的傳播規(guī)律。通過(guò)光線模型，學(xué)生可以更直觀地理解光的直線傳播、反射和折射等規(guī)律，為后續(xù)學(xué)習(xí)波動(dòng)光學(xué)和量子光學(xué)奠定基礎(chǔ)。因此，“光”主題的大單元教學(xué)中，光線模型發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1.知識(shí)架構(gòu)

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》聚焦核心素養(yǎng)，旨在培育學(xué)生的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。這要求自然單元教學(xué)、課時(shí)教學(xué)和知識(shí)點(diǎn)教學(xué)從單維培養(yǎng)目標(biāo)走向整體培養(yǎng)目標(biāo)。大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的價(jià)值和功能很好地契合這一培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)型。以人教版物理教材八年級(jí)上冊(cè)為例，“光”主題包含了“光現(xiàn)象”和“透鏡”兩個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，涉及光的直線傳播、光的反射、光的折射三大光學(xué)定律及其應(yīng)用。在大單元教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以以光線模型為核心，將知識(shí)立體化串聯(lián)起來(lái)，形成完整的知識(shí)體系。

關(guān)于大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，需要明確的是，并非要求教師們?nèi)プ聊ト绾螐脑薪滩闹械慕虒W(xué)內(nèi)容提煉出一個(gè)核心點(diǎn)，然后圍繞這個(gè)核心點(diǎn)打亂和重組教學(xué)順序，這也并非大多數(shù)教師的專長(zhǎng)所在，這是教材編寫(xiě)過(guò)程中專家們已經(jīng)深入思考和完成的工作。

2.實(shí)施路徑

為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力，教學(xué)設(shè)計(jì)遵循“情景一概念一模型一遷移一回歸\"的路徑展開(kāi)。首先，通過(guò)生活中的“光現(xiàn)象”創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考；其次，基于情境分析總結(jié)出相關(guān)概念；然后，將概念轉(zhuǎn)化為物理模型，即光線模型；接著，利用光線模型解釋光學(xué)規(guī)律，解決實(shí)際問(wèn)題；最后，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活和社會(huì)實(shí)際中，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

光線模型

遷移：用光線模型解釋凸透鏡成像規(guī)律。

情境創(chuàng)設(shè)：大自然中優(yōu)美的光現(xiàn)象。

概念：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

回歸生活、社會(huì)：眼睛和眼鏡、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡。

物理模型：

遷移：用來(lái)表示入射光線、反射光線、折射光線的傳播路徑和方向。

回歸生活、社會(huì)：激光準(zhǔn)直、射擊瞄準(zhǔn)、日食月食、影子的形成、小孔成像。

參考高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)模型建構(gòu)要求的水平劃分，結(jié)合新課標(biāo)中對(duì)“光”主題下的知識(shí)和能力要求，將初中階段“光”主題下的物理模型建構(gòu)水平劃分為五個(gè)層次。水平一，能說(shuō)出光線模型；水平二，能畫(huà)出光線模型，能畫(huà)出光的反射和折射模型；水平三，能利用光的反射模型解釋平面鏡成像特點(diǎn)，能利用光的折射模型了解光的色散現(xiàn)象；水平四，能利用光的折射模型了解生活中的透鏡成像原理，能利用光的折射模型了解近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因及矯正辦法；水平五，能利用光的折射模型理解凸透鏡成像規(guī)律。

光的反射模型

情境創(chuàng)設(shè)：塔式太陽(yáng)能光熱電站如何工作？黑板為什么反光？

概念：光射到物體表面時(shí)，有一部分會(huì)被物體表面反射回來(lái)。N法

物理模型：

遷移：用光線模型解釋平面鏡成像原理。

回歸生活、社會(huì)：光污染調(diào)查、影院幕布、光學(xué)顯微鏡、反光鏡。

在物理模型建構(gòu)的過(guò)程中，需要注意模型的局限性和適用范圍。因?yàn)槲锢砟Ｐ投际窃谔囟▓?chǎng)景和情境下提出來(lái)的，具有一定的局限性，如果忽略了這一點(diǎn)，可能會(huì)得到一些錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)為模型的建立作好鋪墊和解釋，幫助學(xué)生正確理解和應(yīng)用模型。

光的折射模型情境創(chuàng)設(shè)：人造彩虹。

概念：當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)，光的傳播方向發(fā)生偏折。

物理模型：

針對(duì)不同層級(jí)的學(xué)生，應(yīng)采取不同的教學(xué)策略。對(duì)于學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，應(yīng)降低模型建構(gòu)的難度和要求，注重夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和培養(yǎng)基本技能；對(duì)于程度較好的學(xué)生應(yīng)提高要求，鼓勵(lì)其進(jìn)行更深層次的模型建構(gòu)和問(wèn)題解決。同時(shí)，教師應(yīng)重視每位學(xué)生的獨(dú)特性與學(xué)習(xí)需求差異，通過(guò)實(shí)施分層教學(xué)和提供個(gè)性化輔導(dǎo)等，切實(shí)滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，充分發(fā)掘他們的發(fā)展?jié)摿Α?/p>