基于大單元的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究

【摘要】以大單元為優(yōu)化初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的關(guān)鍵抓手，以蘇科版初中物理教材為主要依托，從大單元內(nèi)容的整合、大單元目標(biāo)的設(shè)定、大單元情境的創(chuàng)設(shè)及大單元任務(wù)的布置四個(gè)方面，對(duì)基于大單元的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略做出分析，旨在引領(lǐng)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“知識(shí)本位”向“素養(yǎng)本位”轉(zhuǎn)化，推動(dòng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；大單元；核心素養(yǎng)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《物理課標(biāo)》）在“課程內(nèi)容”部分指出，義務(wù)教育物理課程內(nèi)容由“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“能量”“實(shí)驗(yàn)探究”“跨學(xué)科實(shí)踐”五個(gè)一級(jí)主題構(gòu)成。其中，“實(shí)驗(yàn)探究”主題充分彰顯了物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以提升全體學(xué)生核心素養(yǎng)為宗旨的自然科學(xué)課程?；诖耍P者便對(duì)基于大單元的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開(kāi)研究，以最大限度地彰顯初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成、發(fā)展所起的推動(dòng)作用。一、大單元教學(xué)內(nèi)涵大單元教學(xué)是一種以大單元為基本教學(xué)單位和學(xué)習(xí)單位，以能夠體現(xiàn)課程思想方法、思維方式和育人價(jià)值的大概念為統(tǒng)領(lǐng)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開(kāi)展結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)活動(dòng)的整體式教學(xué)模式。其中，大單元既可以是教材所設(shè)置的單元或章節(jié)，也可以是教師根據(jù)課程內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)，以課標(biāo)為依據(jù)重新建構(gòu)與整合而成的單元［1］。相較于以往以課時(shí)為基本單位的課程教學(xué)模式，大單元教學(xué)能夠?qū)⒄n程知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系與內(nèi)在聯(lián)系以更加具體的形式呈現(xiàn)給作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生，引領(lǐng)學(xué)生形成條理更加清晰的知識(shí)脈絡(luò)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)，逐步從淺層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)，獲得核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。二、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下實(shí)施初中物理實(shí)驗(yàn)大單元教學(xué)的意義《物理課標(biāo)》在“課程目標(biāo)”部分將義務(wù)教育階段學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)中所要培養(yǎng)的物理核心素養(yǎng)劃分為四個(gè)維度：能從物理學(xué)視角總體認(rèn)識(shí)關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量等內(nèi)容的物理觀念，能從物理學(xué)視角認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的科學(xué)思維，能基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案的科學(xué)探究，能認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)和了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間關(guān)系的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在以往的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分教師會(huì)將物理理論知識(shí)教學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)探究割裂開(kāi)來(lái)。這樣雖有可能提高學(xué)生在短期內(nèi)的物理課堂學(xué)習(xí)效率與階段性物理學(xué)習(xí)成績(jī)，但難以讓學(xué)生深刻感受到物理理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)及思想方法間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，進(jìn)而對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展造成不利影響。初中物理實(shí)驗(yàn)大單元教學(xué)是以“實(shí)驗(yàn)探究”主題為教學(xué)設(shè)計(jì)的核心，將與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)、科學(xué)探究方法等作為一個(gè)整體，讓學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移運(yùn)用的教學(xué)模式。該教學(xué)模式一般需要按照整合大單元內(nèi)容、設(shè)定大單元目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)大單元情境及布置大單元任務(wù)四個(gè)步驟來(lái)運(yùn)用。其中，整合大單元內(nèi)容與設(shè)定大單元目標(biāo)在教師的教學(xué)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，創(chuàng)設(shè)大單元情境和布置大單元任務(wù)在教師的教學(xué)實(shí)踐階段和學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐階段進(jìn)行。在大單元教學(xué)設(shè)計(jì)階段，教師可依據(jù)物理課程內(nèi)涵與物理學(xué)習(xí)主題，整體把握物理理論知識(shí)與物理實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系，將相關(guān)內(nèi)容整合為一個(gè)基本教學(xué)單位，并設(shè)定精準(zhǔn)指向?qū)W生物理核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)；在大單元教學(xué)實(shí)踐階段，教師則可以情境和任務(wù)為載體，引領(lǐng)學(xué)生從整體出發(fā)，綜合應(yīng)用類比、推理、建模、概括、總結(jié)、歸納、對(duì)比等多種方式，探索物理理論知識(shí)與物理實(shí)驗(yàn)間的聯(lián)系，解決在物理實(shí)驗(yàn)中遇到的種種問(wèn)題，逐步發(fā)展問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和物理核心素養(yǎng)，進(jìn)而取得良好的教學(xué)與育人效果［2］。由此可見(jiàn)，在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下實(shí)施初中物理實(shí)驗(yàn)大單元教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)踐，能夠讓學(xué)生親身經(jīng)歷知識(shí)形成的完整過(guò)程，從而獲得物理核心素養(yǎng)的提升。三、基于大單元的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略下面筆者以蘇科版八年級(jí)上冊(cè)物理教材第三章“光現(xiàn)象”為例，分析基于大單元的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。（一）依據(jù)物理學(xué)習(xí)主題，整合大單元內(nèi)容基于《物理課標(biāo)》的相關(guān)要求，教師要以物理學(xué)習(xí)主題為依據(jù)，呈現(xiàn)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的物理課程內(nèi)容。因此，教師在大單元教學(xué)設(shè)計(jì)階段可分解物理教材內(nèi)容，并遵循初中生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，按照由淺入深、由易到難的順序整合物理實(shí)驗(yàn)大單元內(nèi)容，以此為初中生形成完善、系統(tǒng)的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)夯實(shí)基礎(chǔ)。教材的“光現(xiàn)象”這一章共包含“光的色彩顏色”“人眼看不見(jiàn)的光”“光的直線傳播”“平面鏡”“光的反射”五個(gè)課時(shí)與綜合實(shí)踐活動(dòng)“探究樹(shù)蔭下的光斑”。而課時(shí)五“光的反射”中的“探究光的反射規(guī)律”是本章物理實(shí)驗(yàn)探究的核心課題，也是《物理課標(biāo)》提到的“實(shí)驗(yàn)探究”主題下的探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，對(duì)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)光的相關(guān)規(guī)律、啟發(fā)學(xué)生探究平面鏡成像特點(diǎn)等有著重要作用。由此，教師便可以“探究光的反射規(guī)律”為大單元主要物理學(xué)習(xí)主題，并以此為依據(jù)，按照如下方式設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：首先，將教材中的課時(shí)三“光的直線傳播”作為大單元教學(xué)的第一課時(shí)，并將該課時(shí)內(nèi)容與教材中的課時(shí)一“光的色彩顏色”、課時(shí)二“人眼看不見(jiàn)的光”內(nèi)容串聯(lián)，旨在讓學(xué)生開(kāi)展有關(guān)不同顏色的可見(jiàn)光與人眼看不見(jiàn)的光的物理實(shí)驗(yàn)，深化學(xué)生對(duì)光的傳播特點(diǎn)及速度的認(rèn)識(shí)。其次，將教材中的課時(shí)四“平面鏡”作為大單元教學(xué)的第二課時(shí)，以教材中的課時(shí)五“光的反射”的“讀一讀”板塊的主題“人眼怎樣看到平面鏡所成的像”為導(dǎo)入大單元教學(xué)的第二課時(shí)的問(wèn)題，旨在引發(fā)學(xué)生對(duì)平面鏡成像特點(diǎn)的思考，促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行假設(shè)，形成實(shí)驗(yàn)方案，并合作展開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)探究；同時(shí)設(shè)計(jì)擬在第二課時(shí)教學(xué)結(jié)束前提出的“凸透鏡、凹透鏡的成像特點(diǎn)分別是怎樣的？”這一問(wèn)題，旨在將教材的第四章“光的折射透鏡”內(nèi)容融入本次大單元教學(xué)中，讓學(xué)生遷移運(yùn)用在探究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí)用到的物理實(shí)驗(yàn)思路與方法，分析凸透鏡、凹透鏡的成像特點(diǎn)。最后，將教材中的課時(shí)五“光的反射”作為大單元教學(xué)的第三課時(shí)，旨在讓學(xué)生以不同顏色的可見(jiàn)光、平面鏡為主要實(shí)驗(yàn)素材，基于光的傳播、平面鏡成像特點(diǎn)等事實(shí)，對(duì)反射光線與入射光線的方向等做出有理有據(jù)的猜想與假設(shè)，開(kāi)展“探究光的反射規(guī)律”這項(xiàng)探究類物理實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)光現(xiàn)象與相關(guān)規(guī)律、原理的深度理解，在發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的同時(shí)，為學(xué)生后續(xù)探究光的折射做好鋪墊［3］。（二）依據(jù)物理核心素養(yǎng)，設(shè)定大單元目標(biāo)圍繞初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大單元教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)踐的主要目的在于，克服以課時(shí)為基本單位的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成的阻礙。因此，教師在完成大單元內(nèi)容整合后，要以物理核心素養(yǎng)為依據(jù)設(shè)定大單元目標(biāo)。在開(kāi)展本次大單元教學(xué)設(shè)計(jì)工作時(shí)，教師可以制訂如下大單元目標(biāo)。1.物理觀念目標(biāo)：認(rèn)識(shí)光是沿直線傳播的，并通過(guò)進(jìn)行驗(yàn)證性的物理實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)光傳播特點(diǎn)及速度的理解。2.科學(xué)思維目標(biāo)：立足真實(shí)情境與問(wèn)題，能對(duì)“人眼怎樣看到平面鏡所成的像”進(jìn)行解釋說(shuō)明，并通過(guò)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究，把握平面鏡成像特點(diǎn)，簡(jiǎn)單了解凸透鏡、凹透鏡成像特點(diǎn)。3.科學(xué)探究目標(biāo)：基于光學(xué)基本知識(shí)與相關(guān)事實(shí)，自主設(shè)計(jì)探究光的反射規(guī)律的物理實(shí)驗(yàn)方案，掌握反射光線與入射光線的位置關(guān)系。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任目標(biāo)：能從物理學(xué)的角度正確解釋與解決現(xiàn)實(shí)世界、社會(huì)生活中存在的光現(xiàn)象與光學(xué)問(wèn)題。在制訂出大單元目標(biāo)后，教師可將其告知學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)閱讀與分析，明確大單元學(xué)習(xí)方向與思路，以此保障學(xué)生能通過(guò)整體學(xué)習(xí)大單元內(nèi)容，主動(dòng)形成以物理學(xué)習(xí)主題為核心的物理知識(shí)結(jié)構(gòu)。（三）依據(jù)物理課程性質(zhì)，創(chuàng)設(shè)大單元情境物理學(xué)在人類生產(chǎn)生活方式變革、人類文明與社會(huì)進(jìn)步等方面起到了促進(jìn)作用。同時(shí)，《物理課標(biāo)》也在“課程理念”部分指出，義務(wù)教育物理課程要從生活走向物理、從物理走向社會(huì)，加強(qiáng)與生產(chǎn)生活、社會(huì)發(fā)展及科技進(jìn)步的聯(lián)系。所以，教師在大單元教學(xué)實(shí)踐階段，要重視對(duì)陶行知的生活教育理念的應(yīng)用，依據(jù)物理課程性質(zhì)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實(shí)生活有密切關(guān)聯(lián)的大單元情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)探究的好奇心與興趣，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)物理課程內(nèi)涵的認(rèn)知［4］。在本次大單元教學(xué)中，教師可利用多媒體設(shè)備為學(xué)生播放關(guān)于自行車尾燈在夜晚“發(fā)光”的視頻，以此創(chuàng)設(shè)貼近生活的真實(shí)情境。之后，為了激發(fā)學(xué)生的探索欲與實(shí)驗(yàn)興趣，揭示物理學(xué)習(xí)主題，實(shí)現(xiàn)流暢導(dǎo)入，教師可在情境中提出以下具有一定啟發(fā)性、開(kāi)放性和引導(dǎo)性的問(wèn)題：“自行車的尾燈本身并不發(fā)光，可是為什么晚間行駛在道路上的自行車尾燈會(huì)亮呢？其中蘊(yùn)含了怎樣的科學(xué)原理？”（四）依據(jù)物理研究階段，布置大單元任務(wù)讓學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究，是在大單元教學(xué)中推動(dòng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)提升的有效途徑。一般情況下，科學(xué)家研究物理的過(guò)程可劃分為發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、得出結(jié)論五個(gè)階段。通過(guò)在大單元情境中的觀察、分析與思考，學(xué)生已經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題這一階段，因此教師在為學(xué)生布置大單元任務(wù)時(shí)，就可以任務(wù)為支架，促進(jìn)學(xué)生順利開(kāi)展其余四個(gè)階段的研究活動(dòng)。在本次大單元教學(xué)中，教師可在科學(xué)劃分物理實(shí)驗(yàn)探究小組的基礎(chǔ)上，為各個(gè)小組布置如下任務(wù)。1.猜想與假設(shè)階段任務(wù)：收集整理資料，調(diào)查自行車尾燈的結(jié)構(gòu)，結(jié)合所學(xué)的光的傳播與平面鏡成像的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)當(dāng)有光線照射到自行車尾燈時(shí)的反射光線和入射光線的方向等提出合理的猜想與假設(shè)。2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃階段任務(wù)：依據(jù)猜想、假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)階段任務(wù)：按照方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.得出結(jié)論階段任務(wù)：以實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)與現(xiàn)象為依據(jù)，形成與光的反射、平面鏡成像有關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對(duì)自行車尾燈在夜晚“發(fā)光”的現(xiàn)象做出科學(xué)解釋與說(shuō)明。如此，學(xué)生便會(huì)在以上大單元任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，以小組合作的方式，開(kāi)展物理理論知識(shí)學(xué)習(xí)、物理問(wèn)題解決、物理實(shí)驗(yàn)探究等綜合性較強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)，親身經(jīng)歷科學(xué)家進(jìn)行物理研究的一般過(guò)程，認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)在物理課程中的重要性，其物理學(xué)習(xí)效率、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰臀锢砗诵乃仞B(yǎng)也會(huì)在解決各類復(fù)雜、多元的問(wèn)題中得到逐步提升。結(jié)語(yǔ)綜上所述，在核