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核心素養(yǎng)視域下的高中物理“大”單元教學(xué)聚焦效應(yīng)與“小”著力點(diǎn)

2024-06-26 22:29林先鼎
中學(xué)理科園地 2024年3期
關(guān)鍵詞:大單元教學(xué)核心素養(yǎng)

林先鼎

摘 ? 要:傳統(tǒng)教材章節(jié)教學(xué)存在“知識(shí)分立,情境理想,方法隱性”的困境。凝練物理核心概念,系統(tǒng)建構(gòu)物理知識(shí),領(lǐng)悟至簡(jiǎn)的物理思想,是學(xué)生核心素養(yǎng)提升的重要途徑。文章闡述高中物理大單元教學(xué)聚焦核心素養(yǎng),緊抓精準(zhǔn) “小”著力點(diǎn),形成物理觀念,發(fā)展科學(xué)思維,達(dá)到立德樹人的目的。

關(guān)鍵詞:核心素養(yǎng);大單元教學(xué);聚焦效應(yīng)

當(dāng)下教學(xué)存在重應(yīng)試輕素養(yǎng),重知識(shí)結(jié)果輕建構(gòu)過(guò)程,重單點(diǎn)知識(shí)應(yīng)用輕知識(shí)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián),重解題方法的訓(xùn)練輕解決問(wèn)題能力提升的特點(diǎn)。大單元教學(xué)從物理知識(shí),科學(xué)的方法,能力的訓(xùn)練等方面作出單元重構(gòu)。本文將基于核心素養(yǎng)視域下大單元教學(xué)在高中物理教學(xué)中的有效應(yīng)用進(jìn)行探討,希望能夠有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的高效發(fā)展。

1 ?高中物理教材章節(jié)教學(xué)的困境與思考

傳統(tǒng)的物理教材以物理的知識(shí)推進(jìn)為邏輯,從力和運(yùn)動(dòng)、功和能、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)等知識(shí)模塊為教材章節(jié)依次展開教學(xué)。教學(xué)邏輯和學(xué)生認(rèn)知的邏輯并不同步,同時(shí)知識(shí)章節(jié)割裂,教學(xué)的情境與教學(xué)需求脫節(jié),在知識(shí)系統(tǒng),能力提升,素養(yǎng)發(fā)展上遇到了瓶頸,教學(xué)中存在“散、快、虛”的不足。

1.1 ?強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科的單點(diǎn)知識(shí),缺少系統(tǒng)“核心”概念

教材章節(jié)教學(xué),學(xué)生在掌握各塊物理知識(shí)方面還不錯(cuò),但在應(yīng)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析物理問(wèn)題方面頗為困難。例如在傳統(tǒng)的“勻變速直錢運(yùn)動(dòng)及規(guī)律”教學(xué)中,分別講授位移,速度,加速度等概念,但缺少有機(jī)聯(lián)系,缺少一個(gè)核心的大概念統(tǒng)領(lǐng)。教學(xué)中如能引入“宏觀物體的運(yùn)動(dòng)需要引入及相應(yīng)的物理描述,通過(guò)模型建立及簡(jiǎn)化可以準(zhǔn)確描述特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律這一大概念為統(tǒng)領(lǐng)”[ 1 ],這樣的核心概念促使學(xué)生的素養(yǎng)可以得到再次的提升。大單元教學(xué)中以核心大概念為目標(biāo),學(xué)生體會(huì)引入概念的必要性,經(jīng)歷位移,速度,加速度等概念建立過(guò)程,自然就能用它們來(lái)描述直線運(yùn)動(dòng);同時(shí)教學(xué)中讓學(xué)生參與建立質(zhì)點(diǎn)模型的過(guò)程,體會(huì)抽象和極限的思維方法,應(yīng)用勻變速直運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決或解釋生活中的具體問(wèn)題,應(yīng)是水到渠成的事。學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)系統(tǒng)的過(guò)程中,以核心概念為中樞,觸類旁通,形成一個(gè)完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),強(qiáng)化物理觀念形成。

1.2 ?關(guān)注物理知識(shí)的結(jié)論,忽視“關(guān)鍵”能力點(diǎn)發(fā)展

隨著新一輪課改的深入,關(guān)鍵能力的培養(yǎng)已成新課程的重要目標(biāo)。傳統(tǒng)教學(xué)以經(jīng)驗(yàn)教學(xué)為主導(dǎo),關(guān)注物理必備知識(shí)的教授,忽視關(guān)鍵能力的發(fā)展。高中物理課時(shí)較少,為快速完成教學(xué)任務(wù),在課堂中會(huì)著重突出教師的主體地位,以填鴨式方法講授相關(guān)理論知識(shí)。新課程要求除了要掌握必備的知識(shí)之外,還要發(fā)展關(guān)鍵的能力。傳統(tǒng)的教學(xué)在發(fā)展知識(shí)獲取的各種能力時(shí),是零散的,隨機(jī)的,無(wú)意識(shí)的。學(xué)生信息提取,信息加工,信息整理,信息應(yīng)用能力的發(fā)展需要系統(tǒng)、科學(xué)、有意識(shí)的訓(xùn)練,而這正是傳統(tǒng)課堂最缺少的內(nèi)容。例如高中物理必修一學(xué)完勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)之后,在認(rèn)識(shí)理解v-t,x-t圖像意義基礎(chǔ)上,補(bǔ)上應(yīng)用圖象解碼物理規(guī)律的大單元教學(xué),這樣才能讓學(xué)生掌握?qǐng)D像元素的物理意義,領(lǐng)會(huì)圖像語(yǔ)言解決物理問(wèn)題的巧妙性和形象性。特別是在應(yīng)用v-t圖像分析追擊問(wèn)題時(shí),學(xué)生基于情境,抽象歸納建模,推理論證,借助圖像科學(xué)探究,學(xué)生思維認(rèn)知能力實(shí)現(xiàn)螺旋式爬升。重視關(guān)鍵能力點(diǎn)大單元教學(xué),要求教師能根據(jù)學(xué)情,打破知識(shí)的章節(jié)束縛,依據(jù)課標(biāo)的要求,解碼多種語(yǔ)言(代數(shù)、圖像、圖形)表達(dá)物理規(guī)律的意義,發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力。

1.3 ?注重物理情境創(chuàng)設(shè),缺少原始問(wèn)題的項(xiàng)目“自恰點(diǎn)”

當(dāng)下大部分教師無(wú)情境不教學(xué),但在教學(xué)中存在為情境而情境,生拉硬拽,對(duì)物理核心素養(yǎng)的發(fā)展幫助甚微,甚至浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間。特別是在物理的習(xí)題和考題中,所給的物理情境,只是穿衣戴帽。在真實(shí)情境解決物理問(wèn)題時(shí)所要的物理量都已給出,以至于學(xué)生認(rèn)為物理就是斜面上放物塊,就是彈簧彈物體等問(wèn)題。放棄了物理問(wèn)題的生態(tài)性,這樣也就放棄了學(xué)生創(chuàng)新能力,科學(xué)思維發(fā)展的過(guò)程。必須從真實(shí)的世界中,以物理的視角觀察復(fù)雜物理現(xiàn)象,建立物理的模型,解決問(wèn)題,學(xué)生從內(nèi)部效度和外部效度相結(jié)合的過(guò)程,將物理知識(shí)高效地內(nèi)化,同時(shí)解決當(dāng)下學(xué)生機(jī)械刷題,低效學(xué)習(xí)的問(wèn)題。例如在學(xué)完牛頓第二定律時(shí),以游樂園滑梯為項(xiàng)目,建立大單元教學(xué)。學(xué)生解決三個(gè)原始問(wèn)題:①游客下滑的條件(μ

2 ?高中物理大單元教學(xué)的“聚焦”效應(yīng)

大單元教學(xué)是一種從知識(shí)學(xué)習(xí)走向發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的自主建構(gòu)教學(xué),是“教”與“學(xué)”再構(gòu)化和系統(tǒng)化的進(jìn)階教學(xué)。大單元通過(guò)具有相同屬性大概念將物理概念規(guī)律以串聯(lián)或并聯(lián)的形式連接整合成課程體系。大單元教學(xué)從宏觀上加強(qiáng)對(duì)有的概念,規(guī)律,模型,方法,思想相互聯(lián)系教學(xué),整個(gè)大單元的教學(xué)內(nèi)容緊緊圍繞一條主線展開,培養(yǎng)具有更加宏觀系統(tǒng)的思維。因此大單元教學(xué)對(duì)進(jìn)階學(xué)習(xí),終身發(fā)展有極大的幫助。

2.1 ?經(jīng)歷概念、規(guī)律的建構(gòu)過(guò)程,凝練物理的“核心”概念

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,部分教師為了所謂快速完成教學(xué)的任務(wù),放棄建構(gòu)的過(guò)程,這樣的教學(xué)貌似快,實(shí)則欲速不達(dá)。通過(guò)大單元教學(xué)讓學(xué)生提出物理大問(wèn)題、解決問(wèn)題的大思路,經(jīng)歷概念建立過(guò)程,知道引入概念的必要性,掌握概念的物理意義,領(lǐng)悟研究物理問(wèn)題的方法,凝練物理的核心概念。故大單元中的教學(xué)內(nèi)容具有更強(qiáng)的系統(tǒng)性,能夠幫助學(xué)生更好構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系。例如學(xué)生在經(jīng)歷重力,萬(wàn)有引力,電場(chǎng)力,安培力,概念建構(gòu)之后,引入場(chǎng)力的大單元教學(xué)。提出場(chǎng)力的大概念“利用場(chǎng)可以解釋物體對(duì)其周圍一定距離的物體產(chǎn)生作用”[ 1 ]。這樣的核心概念提煉過(guò)程只有在大單元的教學(xué)中,經(jīng)歷建構(gòu)系統(tǒng)的比對(duì),深度思考、歸納才能提煉形成,是從這些凌亂概念中提煉出一個(gè)內(nèi)核,形成一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)。凝練核心的概念的過(guò)程促進(jìn)了學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用物理觀念的高度發(fā)展。

2.2 ?顯化物理學(xué)科方法和思維,領(lǐng)悟科學(xué)研究“至簡(jiǎn)”思想

2017版的新課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將科學(xué)的方法和思想納入體系。例如在必修一1.1.3條目中提出:理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,能運(yùn)用其解決實(shí)際的問(wèn)題,體會(huì)科學(xué)思維中的抽象方法和物理問(wèn)題研究中極限方法[ 2 ]??梢?物理方法思想的教育是物理教學(xué)的重要目標(biāo)。傳統(tǒng)的物理教學(xué)在物理的方法教學(xué)上采用隨機(jī),隱性,學(xué)生在物理學(xué)科的方法掌握上也是盲目的、被動(dòng)的。大單元教學(xué)從單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)上就將科學(xué)的思維方法的顯化定位為教學(xué)的目標(biāo)。例如在靜電場(chǎng)這一大單元教學(xué)時(shí)顯化類比的方法,“大統(tǒng)一”思想。從質(zhì)點(diǎn)到點(diǎn)電荷理想模型的建構(gòu)過(guò)程,深刻體會(huì)理想化方法;從行星運(yùn)動(dòng)的圓周模型,類比電子圍繞原子核圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)模型;從萬(wàn)有引力引類比出庫(kù)侖力提供圓周的向心力,強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念,理解“電力”與“地力”的大統(tǒng)一;從卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)到庫(kù)侖扭秤,感受放大法的魅力;從萬(wàn)有引力到庫(kù)侖力表達(dá)式的相似性,深刻領(lǐng)悟類比思想的強(qiáng)大,再次領(lǐng)略物理世界的“大道至簡(jiǎn)”“大統(tǒng)一”的高階思想。

2.3 ?受激物理問(wèn)題真實(shí)情境,促進(jìn)“進(jìn)階”教學(xué)的有效發(fā)生

平常教材章節(jié)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理情境,是為單節(jié)的知識(shí)學(xué)習(xí)服務(wù)。表現(xiàn)為知識(shí)指向明顯,單點(diǎn)關(guān)聯(lián),相互干擾較少的特點(diǎn)。大單元教學(xué)中的真實(shí)情境是從學(xué)生生活、生產(chǎn)緊密相聯(lián)系“原生態(tài)”環(huán)境中提取而成。這些情境多點(diǎn)關(guān)聯(lián),相互干擾,學(xué)生需經(jīng)過(guò)抽象分析,歸納整理,建立模型,推理論證等復(fù)雜的心理過(guò)程,才能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。這些真實(shí)情境能夠讓學(xué)生經(jīng)歷更完整的系統(tǒng)思維過(guò)程,提升學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。例如在學(xué)習(xí)交變電流這一章時(shí),讓學(xué)生親臨實(shí)際生活的大情境:即發(fā)電廠所發(fā)的電并沒有直接輸送給用戶。中間需要電網(wǎng)公司的調(diào)解兩個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題:(1)電網(wǎng)公司對(duì)發(fā)電廠向電網(wǎng)輸電有何要求?(2)用戶、電網(wǎng)公司和發(fā)電廠三者之間如何實(shí)現(xiàn)三者的公平交易?要解決這樣的真實(shí)大情境“原生態(tài)”問(wèn)題自然就將描述交變電流特性的物理量家族(周期、頻率、相位、初相位、峰值)引入課堂。要解決第二個(gè)問(wèn)題自然就將交變電流的產(chǎn)生過(guò)程(電功計(jì)算,有效值概念)引入課堂教學(xué)。脫離了實(shí)際情境,高度抽象與模型化的物理知識(shí)會(huì)讓學(xué)習(xí)缺少“物理”獨(dú)特味道,而基于真實(shí)問(wèn)題構(gòu)造大情境能讓原本抽象的理論及其應(yīng)用顯得具有人間煙火氣,促進(jìn)教學(xué)不斷“進(jìn)階”,學(xué)習(xí)也變得更有意義[ 3 ]。

3 ?核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理大單元教學(xué)“小”著力點(diǎn)

3.1 ?物理觀念導(dǎo)向下的核心概念單元教學(xué)“精準(zhǔn)點(diǎn)”

以大概念為核心的大單元教學(xué),學(xué)生在解決原生態(tài)問(wèn)題中,發(fā)展物理核心素養(yǎng)。大概念單元教學(xué),遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,注重學(xué)生的思維訓(xùn)練,以宏觀的、整體的結(jié)構(gòu)化知識(shí)為載體,提升學(xué)科各種關(guān)鍵能力。所以,教師在做教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),關(guān)注促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知思維發(fā)展的學(xué)習(xí)任務(wù),設(shè)計(jì)引領(lǐng)學(xué)生層層深入的問(wèn)題鏈。要基于新課標(biāo)要求,提煉物理課程內(nèi)容的大概念。以大概念為核心,將各個(gè)層級(jí)的概念、規(guī)律、原理、聯(lián)系建立起來(lái),綜合考慮教學(xué)需求,使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化,系統(tǒng)化。物理觀念導(dǎo)向下的大概念單元教學(xué),梳理了各個(gè)子概念之間的關(guān)系, 實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)知識(shí)走向系統(tǒng)知識(shí)的轉(zhuǎn)變。例如“電磁場(chǎng)和電磁波初步” 這一單元,在能量這一核心觀念的引導(dǎo)下分為“磁場(chǎng)、磁感線”“磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量”“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用”“電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用”“能量量子化”五個(gè)主要子概念。學(xué)習(xí)本單元時(shí),進(jìn)一步瞄準(zhǔn)場(chǎng)是物質(zhì)的一種形式的“精準(zhǔn)點(diǎn)”,認(rèn)識(shí)場(chǎng)的方法是轉(zhuǎn)換法和類比法(將看不見摸不著的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成看得見摸得著的辦法)。研究場(chǎng)從物質(zhì)的特性出發(fā),深化密度概念,應(yīng)用比值法這一數(shù)學(xué)工具,遷移電場(chǎng)研究思路。根據(jù)五個(gè)逐級(jí)進(jìn)階的子概念實(shí)行進(jìn)階教學(xué)。類比電場(chǎng)與磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度,電場(chǎng)線與磁感應(yīng)線,來(lái)進(jìn)一步理解磁場(chǎng)這種物質(zhì)。在互逆思想的指導(dǎo)下,研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象及電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題,進(jìn)一步理解電與磁的關(guān)系,電磁波的產(chǎn)生及應(yīng)用。從量子化角度理解電磁學(xué)中的能量子,能級(jí)等子概念。這樣的進(jìn)階教學(xué)厘清“父子”概念間邏輯關(guān)系,進(jìn)一步深化了的物質(zhì)觀念,提升了物質(zhì)觀念的素養(yǎng)。

3.2 ?科學(xué)思維與創(chuàng)新導(dǎo)向下的“大思路”單元教學(xué)“抓手點(diǎn)”

科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的發(fā)展是高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)。大思路單元教學(xué)是發(fā)展科學(xué)思維的重要途徑。物理學(xué)科大思路是物理知識(shí)學(xué)習(xí)或者應(yīng)用中所涉及的認(rèn)知方式、思想方法、跨學(xué)科概念等內(nèi)容的統(tǒng)稱[ 4 ]。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是以原生問(wèn)題作為依托,在物理教學(xué)中,創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生的生產(chǎn)、生活實(shí)際問(wèn)題情境,依此提高學(xué)生建模能力,推動(dòng)學(xué)生經(jīng)歷問(wèn)題、概念、規(guī)律的過(guò)程建構(gòu),完整的科學(xué)思維訓(xùn)練。大思路單元教學(xué)應(yīng)創(chuàng)設(shè)相對(duì)應(yīng)的“大概念”問(wèn)題情境,在核心問(wèn)題情境中設(shè)置層層遞進(jìn)的學(xué)科關(guān)鍵能力抓手。大單元教學(xué)中不僅緊抓推進(jìn)素養(yǎng)提升的著力點(diǎn),還要領(lǐng)悟?qū)W科知識(shí)背后分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的“大思路”。教學(xué)中提煉物理學(xué)科研究大思維,厘清各個(gè)章節(jié)模塊相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)和統(tǒng)領(lǐng)性方法的高階思維。例如在拋體運(yùn)動(dòng)這一章節(jié)教學(xué)中,明確化繁為簡(jiǎn)的大思想“抓手點(diǎn)”,通過(guò)分析曲線運(yùn)動(dòng)的條件,掌握研究曲線運(yùn)動(dòng)的大方法—合成與分解的思路。學(xué)生在觀察各種拋體運(yùn)動(dòng)之后,建立平拋運(yùn)動(dòng)的模型。再將分解的思路遷移到典型的曲線運(yùn)動(dòng)(拋體運(yùn)動(dòng))實(shí)現(xiàn)化曲為直。在力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)原因這一根本思路前提下,應(yīng)用牛頓第二定律推理論證水平和豎直運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種猜想,自然就掌握研究曲線運(yùn)動(dòng)的一般方法。

3.3 ?科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任導(dǎo)向下的大單元教學(xué)科學(xué)精神“執(zhí)著點(diǎn)”

科學(xué)探究是學(xué)生掌握物理規(guī)律的重要途徑。學(xué)生在提出問(wèn)題,獲取證據(jù),得到物理結(jié)論,解釋物理的現(xiàn)象過(guò)程中發(fā)展觀念,提升科學(xué)思維素養(yǎng),并培養(yǎng)了良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。物理學(xué)史是科學(xué)精神教育良好載體。證據(jù)論證意識(shí),質(zhì)疑創(chuàng)新精神,精益求精態(tài)度,科學(xué)獻(xiàn)身的勇氣,正是科學(xué)進(jìn)步“執(zhí)著點(diǎn)”。大單元教學(xué)關(guān)注科學(xué)探究發(fā)展中科學(xué)精神的“執(zhí)著點(diǎn)”對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展大有好處。例如在萬(wàn)有引力定律大單元教學(xué)中,通過(guò)物理學(xué)史讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)家的執(zhí)著之心,感受至簡(jiǎn),至真,至美的科學(xué)之心。人類探究宇宙的模型從托勒密地心說(shuō)出發(fā),經(jīng)歷哥白尼日心說(shuō),到開普勒偏心輪模型,到完善橢圓模型,到開普勒歸納三大行星運(yùn)動(dòng)定律,最后到牛頓實(shí)現(xiàn)天力與地力的統(tǒng)一。這過(guò)程中每一次的理論模型突破,需要質(zhì)疑,創(chuàng)新,需要精益求精的執(zhí)著之心。物理學(xué)的發(fā)展是每一位科學(xué)工作者對(duì)科學(xué)的舍命執(zhí)著,甚至是因愛獻(xiàn)身的結(jié)果。大單元教學(xué)中,從物理學(xué)史上挖掘教育素材,領(lǐng)教科學(xué)大師的執(zhí)著使命,在科學(xué)探究中發(fā)展科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的精神,達(dá)到立德樹人的教育需求。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,教師應(yīng)當(dāng)立足于核心素養(yǎng)發(fā)展下開展高中物理大單元教學(xué)設(shè)計(jì),以物理知識(shí)為支撐、以單元主題為內(nèi)核、以深度學(xué)習(xí)為導(dǎo)向,從而促進(jìn)學(xué)生的終生發(fā)展。大單元教學(xué)表現(xiàn)的形式多,體現(xiàn)知識(shí)的容量大,思維的寬度大,方法選擇多樣性,本質(zhì)上來(lái)說(shuō),它是往教學(xué)的精準(zhǔn),道理的簡(jiǎn)潔,方法的巧妙,思維的活絡(luò),能力聚焦上發(fā)展。大單元教學(xué)充分顯示“散而有聚”“ 大而有核”“有知有能”教學(xué)思想,符合當(dāng)下“減負(fù)增效”的需求,也適應(yīng)學(xué)生的終生發(fā)展,讓學(xué)生的素養(yǎng)自主全面發(fā)展獲得更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

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