基于“大概念”思想的单元教学设计初探——以“安培力和洛伦兹力”单元教学为例

韩晓宇 芦小刚

（北京师范大学第二附属中学未来科技城学校，北京）

大概念教学思路的基本要求是把握住在物理学习中起核心引领作用的概念，这类概念相比于一般概念而言更具有抽象性、概括性。单元教学能把类似的、可以统一的、有着相同规律的内容整合在一起。基于这种思想，“安培力和洛伦兹力”作为一个单元，从单元的选取与目标设计、单元教与学的整体建构设计、单元教学的评价设计三个方面，论述了渗透大概念思想的高中物理单元教学模式的建构与设计，旨在促进学生深度学习的生成和核心素养的发展。

大概念是从更广、更全面、更核心的视角去引领人的思想和行为的一种观念。大概念教学理念下，单元教学要求教师组织、提取关键性概念并进行整合，帮助学生形成知识体系，有效促进深度学习，提炼核心概念和观念，促进学生对知识的上位思考，帮助学生掌握更深的物理概念和规律。

一、单元的选取与目标设计

（一）单元的选取

1.有相互联系，能进行延伸、扩展

一个单元，即彼此有联系的知识系统，在教学过程中，学生能由此及彼地联想，能从不同的角度思考一个问题，或用一个更普适的规律解释类似问题。选取“安培力和洛伦兹力”作为一个单元，从宏观与微观出发思考更深的物理原因，进行研究，从而更加深刻地理解其物理本质。既能避免学生掌握的知识是孤立零碎的，还能大大加强学生对这两个概念的深度学习。

2.能对比学习，深入知识本质

大概念教育理念更加强调物理知识教学的整体性和系统性，因此对于相似概念的区别和联系尤为重要。深入分析导体切割磁感线问题，理解洛伦兹力在能量转化中所起的作用，也将动力学知识、能量转化关系、电磁学领域进行了关联。学会对比的学习方法。

（二）单元教学目标设计

单元教学目标也应以提升学生物理学科核心素养为目标，由于单元教学有整合的作用，更加重视科学思维的构建、大概念的提炼、大观念的形成。单元的选取维度很多，例如，“磁场”可以作为一个大概念，“场”可以作为一个大概念等。笔者以“安培力和洛伦兹力”为例，阐述本单元的教学目标。

设计思路 本单元目标梳理知识点，深度学习物理概念，形成相应的物理观念通过安培力、洛伦兹力作用下的运动分析，形成运动观念，加深场的认识；通过对两个力的做功情况分析，强化学生的能量守恒观念整合物理思维框架 从安培力到洛伦兹力推导，深刻体会两力的紧密联系，学会类比的学习方法提炼探究式教、学方式和过程探究式学习力的表达式，实验探究运动情况，提高学生猜想、验证、交流、改进的科学探究能力渗透物理学科态度与责任心结合实际生活中的应用——迷人的极光现象，一方面学生通过了解、搜集资料等过程提升学习能力，另一方面也增强学生的爱国情怀和责任心

二、单元教与学的整体建构设计

（一）单元设计强调知识内部结构和整体把握

单元教学用连续的设计和环节完成知识的讲授和学习活动。在以核心素养为目标的教学时代，单元教学设计被认为是“撬动课堂转型的一个支点”。在大概念教学理念中，要求从高中物理学科中具有最大概括性和内核性的概念出发，加强知识内容之间的联系，物理概念的彼此融合，减少简单、重复而孤立的知识点，触及更本质的东西。

研读文献发现，教师可以引导学生使用概念图、思维导图等方法，也可以对知识进行树状图整理，或从上而下进行整理，达到梳理的目的。例如，本单元设计了如图1的知识结构，教师引导学生从磁场中的两种力入手，归纳、总结两种力的关系，深化宏微观模型，提炼宏微观物理学科思维，把握核心观念和学习方法。

图1 “安培力和洛伦兹力”单元教学设计构建图

（二）单元设计强调形成知识网络和思维体系

概念关联的路径有“挂靠式关联”“融合式关联”“自上而下式贯通”“自下而上式贯通”。单元教学不仅强调框架构建，还有细枝末节的知识内容，教师在单元设计中要丰富单元框架，通过挂靠式关联法将小概念汇聚到大概念上。

本单元一方面从宏观和微观的角度，分析了安培力与洛伦兹力的关系及应用，将整个学习过程都处在对比和联系当中；另一方面通过力—运动—能量转化—应用这个过程的学习，帮助学生学会学习新知识或者解决新物理问题的方法；经过横向的连贯问题解决到纵向的知识对比和联系，学生对这两部分内容的理解更加充实、丰富，对提升学生的核心素养有很大的帮助。

三、单元教学的评价设计

教学评价是从每个学生的原有基础出发，按照课标不同的水平，获得学生的反馈，帮助教师改进教学，促进学生发展。以本单元为例，设计如下评价方式。

（一）作业设计和评价

新教材的每节之后都有练习，涉及结合情境的问题解决，进行书面评价和检测是很有必要的，可以培养学生的迁移能力和应用能力。

每章之后的“复习与提高”中A组更基础，B组是按照《普通高中物理课程标准（2017年版）》学业质量水平4的要求编写的，主要满足学业水平质量检测。充分利用两组习题，可以满足不同层次的学习要求。就题目类型来看，开放性问题、实践性问题等的解决反映出学生不同程度的能力。

（二）形成性评价

形成性评价是指在课时教学中教师对学生活动和课上作业完成情况的评价，涉及课堂学习任务完成情况、思维活跃程度、实验思考能力等。教师需要设计课堂教学目标，通过学生反馈，评价是否达到该节课的素养要求，再根据结果对学习内容的选择和教学设计进行反思、修正，达到教学相长的目的。例如，本单元的课堂教学具体学习任务设计如下。

课题 教学目标评价磁场对通电导线的作用力 理解安培力的概念，会计算大小、判断方向，能分析一些应用的工作原理磁场对运动电荷的作用力 会判断洛伦兹力的方向，能推导出其表达式，推导洛伦兹力与安培力的联系带电粒子在匀强磁场中的运动能分析带电粒子垂直射入磁场中运动的基本规律，会推导圆周运动的半径和周期，知道洛伦兹力不做功，分析自然现象安培力与洛伦兹力做功和能量转化问题能分析带电粒子在有界匀强磁场中的运动极值关系，解决临界问题

（三）总结性评价

总结性评价是指在完成单元整体教学后，通过以学科核心素养为导向的单元测试卷对学生进行检测与评价。包括笔试、实验操作能力、面对真实情境的问题解决能力，如教材习题、实验报告、新情景问题的解决能力，都可以作为评价。

四、总结

通过单元教学，教师将教学内容从单一的物理知识转移到它们之间的关联上来，有利于教师对高中物理知识和思维的整体把握，对当今物理核心素养教学目标的理解和实践，把握“大概念”的教学理念，拓展教师的教学思维，创新教学设计和教学方式，体会核心素养该如何渗透在教学当中。

通过单元教学，学生能在脑海中建立知识网络和思维网络，实现“先将书本学厚，再把书本学薄”的境界。在教师的单元教学设计中，渗透着物理核心素养，单元教学能培养学生在遇到陌生问题或复杂问题时，找到处理问题的大方向，继而形成解决问题的能力，更有利于学生在将来面对困难时，能表现出合理、科学的思维方式。