指向核心素养的高中物理单元教学设计策略研究

韩雨涛

摘 要：通过对高中物理知识的学习，学生应具备物理观念、物理思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养。而要想学生具备上述素养，教师应积极运用单元教学方法，做到从单元切入、分步讲解，促进学生核心素养的发展。在下文的研究中，笔者从解读单元主题、确定单元目标、组织单元活动、强化单元评价四个方面入手，阐述指向核心素养培养的高中物理单元教学设计的实施策略。

关键词：高中物理；单元教学；核心素养

单元教学设计是指以“生本理念”为核心，以“单元知识架构”为基准，依据章节内容的设计而开展的一项教学活动。通过实施单元教学，可以进一步强化知识间的关联，提高学生对单元知识的整体性认知和综合性运用。因此，教师在设计单元教学活动时，需要强化学生核心素养与单元教学之间的关联，让单元教学发挥效用，提高学生的核心素养。

一、简析核心素养与单元教学设计的联系

首先，核心素养引导单元教学的方向。在学习高中物理知识的过程中，学生应具备的核心素养包括物理观念、物理思维、科学探究、科学态度与责任四方面的内容，而这些核心素养要素需要借助教学活动的开展得到落实。那么，在进行单元教学设计时，便需要根据核心素养的要素，优化设计教学内容、合理设计教学活动，以此达到培养学生核心素养的目的。在以核心素养为导向的单元教学中，课程教学活动的开展在一定程度上摆脱了传统课时教学的束缚，做到了对单元主题、单元目标、单元内容的整体设计，提高了教学质量、提升了学生素养。

其次，单元教学体现核心素养的要求。在单元教学中，核心素养与具体单元知识有着紧密联系，需要通过教师设计的教学活动给予串联。只有这样，核心素养才能在教学中逐渐显现出来。在当下以素养培养为最终目的的教学环境中，单元教学设计已经被看作课堂教学转型的重要转折点，其作为基础教育改革的重要方式之一，对学生物理知识的掌握、单元结构的整体认知、核心素养的全面进步有关键作用。因此，在当下的物理教学中，教师需要重视核心素养与单元教学之间的关联，不断强化单元教学设计。

二、高中物理单元教学设计策略

通过上文的阐述，厘清了核心素养与单元教学设计之间的关系，认识到核心素养的落实，需要通过单元教学得以实现。在此基础上，笔者以人教版《普通高中教科书·物理》必修第二册第六章《圆周运动》为例，阐述如何设计单元主题、单元目标、单元活动、单元评价，以实现对学生核心素养的培养。

（一）从解读单元主题入手，明确核心素养培养要求

在解读单元主题时，教师需要根据教学内容明晰单元主题，而后再解读包括单元內容要点、单元内容分配、单元教学活动等细节性的内容。以此为基础，教师需要进一步明确核心素养的培养要求。

根据教材中对《圆周运动》的介绍，便可以知晓单元教学主题，即探索圆周运动。首先，需要知晓什么是圆周运动。教材中给出的定义是“轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动便是圆周运动”，如摩天轮中人的运动轨迹、钟摆摆动的轨迹都是圆周运动。其次，分析本章节的重要性。联系前后学习的内容可知，前面的章节中已经学习了抛体运动，这是为圆周运动的学习做铺垫、打基础，而后面学习的有关万有引力的章节内容，则是圆周运动在天体上的具体应用。故而，本章节的内容具有承前启后的重要意义，需要学生给予重点关注。再次，分解单元主题。在讲解本章节知识时，内容将被分为三个专题：专题一——圆周运动的基础知识，知晓圆周运动中物理量的具体含义，让学生建立起物理观念；专题二——向心力和向心加速度，借助对力的分析，以及对牛顿第二定律的讲解，获取向心力和向心加速度的概念，从而培养学生的物理思维与科学探究素养；专题三——探讨生活中的圆周运动，列举生活中圆周运动的案例，探索圆周运动的知识，强化学生的科学态度与科学责任。

在上述针对单元主题的分析中，将学生应具备的核心素养与具体的单元教学内容进行对应，这样做可以确保在实施教学活动时，有针对性地培养学生的核心素养，做到提高课堂教学的有效性。

（二）从确定单元目标入手，拆解核心素养培养要求

在完成对单元主题的分析后，便需要确定单元教学目标。在确定目标的过程中，教师需要做到以简洁的语言，清晰地表述出本章节中应重点掌握的知识，以及学生应达到的素养要求。

根据教材对内容的划分，学生需要完成四小节内容的学习，分别是圆周运动、向心力、向心加速度、生活中的圆周运动。基于此，教师需要根据不同内容确定不同的单元学习目标。首先，从基础知识认知的角度看。在学习圆周运动时：第一，学生需要做到理解线速度、角速度、周期的概念，能够灵活运动公式；第二，知晓线速度、加速度、周期之间的关系。在学习向心力、向心加速度时：第一，理解向心力、向心加速度的概念；第三，掌握向心加速度和线速度、角速度间的关系式；第四，分析影响向心力大小的因素；第五，在变速圆周运动中，学会运用公式求出质点在某一点的向心力和向心加速度。其次，从单元目标与核心素养的关系看。第一，借助对基础知识的分析，学生需要建立认知圆周运动、向心力、向心加速度等概念的能力；第二，借助对物理公式的运用，建立物理思维，学会用物理的方式解决实际问题；第三，通过对匀速圆周运动与变速圆周运动知识的融合，强化学生的知识迁移能力与分析能力，提高科学探究素养。通过对教学目标的确定与核心素养的拆解，教师能够实施有效的教学活动，让学生在学习与掌握物理知识的过程中，逐渐提升自己的物理核心素养。

故而，在开展单元教学时，教师需要做到明确单元目标，并据此拆解核心素养，做到单元学习目标与核心素养的对应，让学生能够实现针对性的学习，做到针对性锻炼自身的核心素养。

（三）从组织单元活动入手，落实核心素养培养要求

1.通过设置问题开展教学

问题具有引人深思、启发思维的作用。在物理单元教学中，教师需要借助设置问题的形式，来增强学生对物理知识的思考意识与课程学习的参与意识[1]。同时，让学生的思维在问题解决中得到锻炼，实现提高核心素养的目的。

比如说，在讲解《圆周运动》时，教师便可以借助问题开启教学。首先，在课程开始教师便提出一个需要学生讨论的问题，即如何比较自行车的链轮、飞轮和后轮上各点的运动快慢呢？学生在讨论的过程中，应进行多种情况的猜想，如可以比较物体在一段时间内通过的圆弧长短，或者是比较物体在一段时间内半径转过的角度大小，又或者比较物体转过一圈所用时间的多少等。这时，为验证学生的猜测，教师需要引入线速度的概念，并讲解线速度的公式。而后，再引导学生尝试思考前面的问题，并给出自己的答案。其次，根据教学进程，教師又设置了新的思考问题，即匀速圆周运动是匀速运动吗？怎么理解匀速圆周运动中的“匀速”？此时，教师可以播放“皮带传动装置视频（从同一个圆上的运动迁移到两个圆上的运动）”让学生进行观察与思考。观察后，学生可以得到结论，当皮带或是链条在不打滑的前提下，两个轮子边缘上各点的线速度大小一致。同时，学生也提出了自己的观察思考，即为什么会在大小轮子线速度相等的情况下，会感到小轮子的速度更快呢？这就联系后面要学习的知识点——角速度，进而在环环相扣的问题中完成对本小节知识的学习。

在上述教学过程中，教师通过设置不同思考方向的物理问题，引导学生进行逐一的思考，在思考中串联圆周运动需要掌握的知识点。而且，借助对问题的思考，学生的思维能够被激活，进而达到培养学生物理思维的目的。

2.运用物理模型开展教学

物理模型是理解抽象物理知识的重要法宝[2]。在学习物理知识的过程中，学生会遇到不同形式的物理内容，且都具有一定的抽象性。为了降低知识的理解难度，教师便可以借助物理模型开展教学活动。这样，可以在一定的程度上提高学生的学习效率，强化对物理知识的认知与灵活运用。

比如说，在讲解《生活中的圆周运动》时，教师便可以借助生活中的物理模型开展课堂教学。首先，教师可以借助生活实际进行引入。火车是生活中会经常乘坐的交通工具，如果将火车转弯看作是圆周运动，是什么力使它产生了向心力呢？如果内外轨一样高时，火车又是依靠怎样的力完成转弯的？教师根据生活实际提出了问题，学生需要结合火车模型完成问题的思考。

根据模型的操作可知，火车完成转弯时，向心力是由重力和支持力的合力提供的。而在内外轨一样高时，火车转弯时向心力的来源是外轨对轮缘的弹力，而在这种情况下进行转弯，极易导致火车发生侧翻。所以，在建设铁轨时，为了轮子的使用寿命以及安全考虑，在转弯处都会采取外轨高于内轨的设计。其次，在完成向心力知识的基础认知后，教师可以让学生运用汽车和拱桥模型，模拟汽车行驶在拱桥顶部或底部所受的支持力。根据学生自主模拟的情况看，汽车所受的支持力来自自身重力和桥对车的支持力的合力。同时，若是给定其他条件，学生还可以计算出汽车行驶桥面最高点时的最大速度、汽车对圆形拱桥的压力等内容。

在上述教学活动中，教师借助生活中的物理现象，引导学生思考物理知识，并通过模型模拟的方式，使学生进一步体会到物理知识的生活性、趣味性，从而提高学生科学探究的能力。

3.借助物理实验开展教学

实验是知识的实践检验，具有验证知识、强化操作、深入探究的作用。对学生来讲，在操作物理实验的过程中，不仅需要重新梳理物理知识，厘清实验流程，还需要通过实验过程，反思自己对知识的掌握程度，且达到锻炼物理探究能力的目的[3]。

比如说，在学习《向心力》时，教师便可以在教学中适当增加实验性的内容，并组织学生进行实验学习。首先，教师由人们喜欢的空中飞椅娱乐项目进行引入，启发学生的思维，并思考飞椅与人同时做匀速圆周运动时，受了哪些力？所受合力的方向有怎样的特点？其次，为了让学生更近距离地观察空中飞椅，教师组织学生进行物理实验，即“观察小球的运动”。在教师给出的实验中，需要用到图钉、小球、细绳。在操作时，需要将细绳的一端用图钉固定在光滑的桌面上，另一端则要系上小球，给小球一个力，使其围绕图钉进行转动。在观察中，学生会发现，在不考虑阻力的前提下，小球所受的合力为细线的拉力，而拉力的方向指向圆心。由此可知，做匀速圆周运动的物体所受到合力指向圆心，这个指向圆心的力便是向心力。接着，教师让学生进行自主实验，要求学生用手抓住细绳做旋转动作，使沙袋做圆周运动，感受向心力。同时，多次换用不同质量的沙袋，并调整沙袋转动的速度和绳子的长度，体会向心力的变化情况。

在旋转沙袋的过程中，学生会感受到在沙袋质量、小绳长度等条件发生变化时，向心力也在发生变化。那么，为了进一步探究向心力的大小及其表达式，教师应运用向心力演示器，组织学生探索向心力的表达式。

在上述教学过程中，教师通过组织学生进行观察实验、自主实验等方式，引导学生认知向心力、体会向心力的变化、探究向心力的表达式，不仅发挥了物理实验的作用，也提高了学生的科学探究能力与物理思维能力。

（四）从强化单元评价入手，巩固核心素养培养要求

在单元教学中，教师需要重视对评价手段的运用，使学生能够根据给定的评价做到自我反思，进一步提升自己的核心能力。同时，借助对学生的评价，教师可以更精准地掌握学情，做到对教学内容、教学进度的及时调整，实现巩固核心素养培养要求的目的[4]。

比如说，在完成《圆周运动》《生活中的圆周运动》《向心力》等内容的讲解时，教师可以采取两种手段对学生进行评价：一种是课堂总结式评价，根据学生回答的情况，给予评价；另一种是课堂测验式评价，由教师给出物理题目，学生根据所学知识进行解答，以此给出评价。这是两种不同的评价方式，前者更注重学生思考的过程，后者更注重思考的结果。在采取课堂总结式评价时，教师可以随机设置思考问题，如什么是角速度、什么是线速度；再如怎样理解向心力、探究向心力时都做过哪些实验等，以此检测学生是否对所学知识做到了真正思考。而在采用课堂测验式评价时，教师可以直接要求学生完成对应章节内容的课后习题，并对学生最终的答案进行批阅。在两种不同的评价方式中，学生需要具备求同存异的认知，即虽然评价方式不同，但都对学生的思维、解题能力进行了一定的训练，有助于提高物理核心素养。

在落实单元评价时，教师需要融合不同的评价方式，如过程性评价、结果性评价，以保证评价的客观性、有效性，确保学生能够在不同的评价中，获得不同的启发，从而推动学生实现核心素养的进步。

结束语

综上，通过开展物理单元教学，能够有效落实培养学生核心素养的要求。在具体的教学实践中，教师不仅要重视对单元教学内容的整体设计，也需要重视对单元具体内容的讲解，做到核心素养与单元教学的充分结合。故而，教师应从解读单元主题、确定单元目标、组织单元活动、强化单元评价等方面入手，合理设计单元教学，提升物理课程的教学质量，促进学生核心素养的发展。

参考文献

[1]杨志鹏.基于核心素养的高中物理大单元主题教学研究[J].广西物理，2022，43（4）：107-109.

[2]戚桂雄.指向学科核心素养的高中物理大单元教学目标的确立与分解[J].考试周刊，2022（47）：133-136.

[3]缪婧钥，姜玉梅，高正球.基于核心素养的高中物理大单元教学设计探讨：以“交变电流”单元为例[J].物理之友，2022，38（9）：22-25.

[4]柴邵霞，葛瑞，卢定山.核心素养下的高中物理新教材单元教学：以“抛体运动”为例[J].中学物理教学参考，2022，51（2）：29-31.