【摘要】將大單元視域下的教學(xué)理念融入日常的高中物理課堂，不僅有利于教師把握教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)結(jié)構(gòu)，更有助于幫助學(xué)生建立物理學(xué)習(xí)的邏輯框架，提升學(xué)生的物理思維能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，以及物理知識(shí)的遷移能力.本文以“變壓器”一節(jié)為例，展示大單元教學(xué)視域下的課堂學(xué)習(xí)，以學(xué)生為中心，幫助學(xué)生重組知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成系統(tǒng)的物理理論，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的.

【關(guān)鍵詞】大單元教學(xué)；深度學(xué)習(xí)；高中物理

物理學(xué)科的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)基于學(xué)科的核心素養(yǎng)，在教學(xué)的過程中幫助學(xué)生建立“物理觀念”、啟發(fā)“科學(xué)思維”、激發(fā)“科學(xué)探究”的興趣以及明確“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”.目前，學(xué)生在學(xué)習(xí)高中物理的過程中，普遍存在知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知分散、學(xué)科框架松散、學(xué)科素養(yǎng)偏弱的問題.大單元教學(xué)視域下的物理學(xué)習(xí)，有助于施教者把握整體教學(xué)脈絡(luò)，在教學(xué)過程中突出教學(xué)重點(diǎn)，完善整個(gè)教學(xué)過程，有助于學(xué)生整合知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)物理思維方式，提升物理學(xué)科素養(yǎng)，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的教學(xué)目的.

變壓器一節(jié)中對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)和原理的探究過程，充分體現(xiàn)了物理探究的規(guī)律.采用遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，通過回憶所學(xué)的互感原理，將知識(shí)脈絡(luò)貫通銜接，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中經(jīng)歷物理概念的建立、探究、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、得出結(jié)論等完整的物理過程，從而實(shí)現(xiàn)從單一的物理知識(shí)傳授到培養(yǎng)物理學(xué)科能力的轉(zhuǎn)變.

1教學(xué)目標(biāo)

物理觀念：了解變壓器的結(jié)構(gòu)，理解變壓器的工作原理，能用能量觀點(diǎn)分析“理想”變壓器的建立過程.

科學(xué)思維：通過對(duì)控制變量法的理解，在物理探究過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式，理解變壓器原理的建立過程.

科學(xué)探究：通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋，再對(duì)規(guī)律進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生充分體會(huì)整個(gè)科學(xué)探究的過程，理解科學(xué)探究的思路，完成科學(xué)探究的目標(biāo).

科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀：通過真實(shí)的情境探究，讓學(xué)生明白物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，樹立科學(xué)本質(zhì)觀.

2學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

知識(shí)的傳授過程應(yīng)從簡(jiǎn)單的“授人以魚”向可發(fā)展性的“授人以漁”轉(zhuǎn)變.只有讓學(xué)生了解所學(xué)新知識(shí)是建立在已學(xué)知識(shí)的框架之上，才能在原物理框架之上搭建通往新知識(shí)的橋梁.只有了解學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，才能充分喚醒學(xué)生的“前置概念”，才能充分激起學(xué)生的認(rèn)知沖突，才能引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)物理新知識(shí)構(gòu)建的全過程.

變壓器是人教版新教材選修3-2第三章第二節(jié)的內(nèi)容.本章主要的知識(shí)框架如圖1所示.

通過法拉第電磁感應(yīng)定律、互感、交變電流的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)有了基礎(chǔ)的理論支撐，能夠基于電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)解釋互感現(xiàn)象.但是對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中互感現(xiàn)象的應(yīng)用，學(xué)生感受還不深，無法從實(shí)際裝置中抽象出理論模型，缺乏理論聯(lián)系實(shí)際的能力，需要再著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力.

變壓器一節(jié)，新教材與舊教材相比最大的不同在于，將對(duì)變壓器工作原理的理論推導(dǎo)轉(zhuǎn)變成對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)探究得到變壓器變壓原理.在探究過程中，讓學(xué)生一步步感受物理探究的全過程，同時(shí)通過對(duì)互感原理的回憶，串聯(lián)起本章的物理知識(shí)結(jié)構(gòu)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的.

3基于大單元教學(xué)視域的教學(xué)設(shè)計(jì)

教師既是學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)者，又是學(xué)習(xí)情境的參與者.教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)挑戰(zhàn)性的情境問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，師生共同完成探究，分組學(xué)習(xí)，最后共同得出結(jié)論，獲得新知.“變壓器”一節(jié)的學(xué)習(xí)正是要求教師具備創(chuàng)設(shè)問題情境的能力，給學(xué)生提供探究的平臺(tái)和條件，由淺入深在實(shí)驗(yàn)探究中獲得知識(shí).

3.1問題驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)探究

在了解變壓器構(gòu)造的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)，需要明確兩個(gè)核心問題：（1）變壓器變壓的原理，（2）變壓器原副線圈的電壓與原副線圈匝數(shù)的定量關(guān)系.故應(yīng)將變壓器的探究學(xué)習(xí)過程細(xì)分成定性研究和定量研究兩步，將實(shí)驗(yàn)過程細(xì)分成演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)兩種.

3.1.1變壓器的構(gòu)造探究

在探究變壓器的構(gòu)造之前，需要先構(gòu)建一個(gè)令學(xué)生感到好奇的問題情境，展示變壓器的作用，從而激起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)其對(duì)變壓器構(gòu)造的探究興趣.學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教學(xué)理念的改變，本質(zhì)其實(shí)就是從注重單一的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺W(xué)科能力的培養(yǎng).而在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科能力之前，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是很關(guān)鍵的前置條件.表1為情境及問題設(shè)計(jì).

3.1.2變壓器變壓原理的探究

通過循序漸進(jìn)地滲透性學(xué)習(xí)，學(xué)生通過感性的認(rèn)知與理性的分析，得到合理的猜想，副線圈的電壓可能由原副線圈的匝數(shù)和原線圈的電壓決定.大單元視域下的深度學(xué)習(xí)也是生本主義下有意義的學(xué)習(xí).通過變壓器的拆解、變壓器變壓實(shí)驗(yàn)的演示、前置知識(shí)的回顧，逐步滲透變壓器的變壓原理，直至由學(xué)生自我提出問題：副線圈的電壓到底由哪些因素決定.表2為情境主問題設(shè)計(jì).

3.2學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究：變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

教師提問如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來定量探究副線圈的電壓與這些物理量的關(guān)系呢？

學(xué)生在對(duì)前置知識(shí)回憶的基礎(chǔ)上，對(duì)變壓器由感性的認(rèn)知變?yōu)槔硇缘奶骄窟^程.在逐步滲透式的學(xué)習(xí)過程中，教師發(fā)起問題，學(xué)生主動(dòng)參與，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)探究框架，在與教師的合作中形成生本課堂，強(qiáng)化深度學(xué)習(xí)的效果.用大任務(wù)目標(biāo)的形式驅(qū)動(dòng)整個(gè)課堂的教與學(xué)，逐步構(gòu)建學(xué)生在交流電這一章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到培養(yǎng)、發(fā)展核心素養(yǎng)的目的和要求.

3.3高階探究：數(shù)據(jù)的比對(duì)與分析

教師通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，如果原副線圈匝數(shù)比不同，那么原副線圈上的電壓比也會(huì)不一樣.原副線圈上的電壓之比會(huì)等于它們的匝數(shù)之比嗎？

物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)方面：“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”以及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”.前序的共生課堂已經(jīng)基本完成了前三個(gè)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”往往是教學(xué)過程中最容易被忽視的.“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、遵循科學(xué)倫理的自覺行為，也是大單元教學(xué)中達(dá)到深度學(xué)習(xí)所需具備的根本素養(yǎng).

分析學(xué)生見到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是，原副線圈匝數(shù)比與原副線圈電壓比，比值接近.這一結(jié)果引起學(xué)生的探究興趣，從而激發(fā)高階探究的動(dòng)力.此時(shí)教師可將鐵芯移出，讓學(xué)生比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.發(fā)現(xiàn)將鐵芯移出后，比值相差甚大.此番演示實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注鐵芯的作用，回憶能量守恒的相關(guān)內(nèi)容.在考慮能量損失的合理性后，學(xué)生通過邏輯分析最終得出變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的定量關(guān)系.

4教學(xué)反思

4.1探究性的物理課堂應(yīng)注重學(xué)生思維的深度和主動(dòng)性

科學(xué)探究的思路應(yīng)該是：提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、分析證據(jù)、得出結(jié)論.本節(jié)變壓器原理的探究中，筆者從變壓器作用的展示、裝置的拆解、原理的探究、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析這幾步，讓學(xué)生全程參與其中.通過遞進(jìn)式的問題情境與演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)回憶前置知識(shí)，架構(gòu)物理邏輯框架，由感性的物理感知向理性的物理探究過程遞進(jìn).

4.2經(jīng)典的課堂應(yīng)該聯(lián)系生活實(shí)際

變壓器是生活中經(jīng)常用到的裝置.馬路上、小區(qū)里、電器設(shè)備中都會(huì)出現(xiàn)變壓器的身影.從生活中感知物理原理，并且將物理原理聯(lián)系生活實(shí)際，更好地服務(wù)于全人類，才是物理學(xué)科最終的培養(yǎng)目標(biāo).理論聯(lián)系實(shí)際也是培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)必不可缺的環(huán)節(jié).科學(xué)探究的興趣和韌性更是需要教師具備引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)物理的能力.

4.3物理的深度學(xué)習(xí)來自于思維的不斷碰撞

大單元、大任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的教與學(xué)，不僅給教師提出了更高的要求，更是給學(xué)生展現(xiàn)了一種全新的學(xué)習(xí)思路和目標(biāo).在教學(xué)過程中，教師不僅應(yīng)注重生本課堂的達(dá)成，還應(yīng)創(chuàng)設(shè)具有思維深度，具有討論價(jià)值的問題.在問題的提出與討論過程中，允許學(xué)生各抒己見.只有這樣，才能引導(dǎo)學(xué)生在前置知識(shí)的幫助下，架構(gòu)起通往新知識(shí)的橋梁.只有在對(duì)與錯(cuò)的認(rèn)知碰撞中，才能架構(gòu)起更快通往科學(xué)彼岸的路.物理學(xué)的探究是曲折的，正是有了物理先賢們不斷的思維碰撞，才能讓物理學(xué)科不斷向前發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]滿娜.指向深度學(xué)習(xí)的高中物理深度教學(xué)研究與實(shí)踐[J].中國教育學(xué)刊，2023（S2）：110-114.

[2]徐東方.大概念引領(lǐng)下的高中物理大單元教學(xué)實(shí)踐——以人教版高中物理“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”單元復(fù)習(xí)為例[J].物理教師，2024，45（08）：6-9.

[3]劉淑華.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)初探——以“變壓器”教學(xué)為例[J].物理之友，2024（04）：5-8.