指向科学思维发展的初中物理单元整体教学实施路径

杨珍珂，贾伟尧

1.成都高新新华学校，成都 610000

2.西南大学物理科学与技术学院，重庆 400715

1 问题提出

单元整体教学是在学科核心素养指引下，以单元为单位整体思考、设计和组织实施的教学形式。它关注学生思维发展和观念构建过程，利用深入知识内核的学习活动序列激活学生深层学习动机，重视知识和能力习得的整体性与连贯性。这种教学模式以促进深入学科知识内核的核心概念理解和思维水平进阶为目的确定单元学习大主题和目标，整合教材自然单元中相对零散的分解概念形成学习小主题，引导学习活动聚焦于主要概念的认知。单元整体教学还重视学习者对知识的洞悉和有效迁移，帮助其构建良好的学科知识框架，满足学科育人价值的需要。该教学形式已得到教育界同仁及教育研究者的广泛关注，并在各个学段推广实施。然而，随着教学实践应用研究的深入，不容忽视的实际问题也逐渐显现，如单元课时进阶与衔接的协调性不够、单元学习评价的持续性不足等。这些问题形成了教学研究的瓶颈，使教学实施的可操作性欠佳，削弱了单元整体教学对学生科学思维发展的培养效果。

针对这些问题，笔者以初中物理“光学”单元教学为例，尝试利用“四要八环”大单元教学框架开发单元整体教学的实施路径，为同行设计和发展学生科学思维的教学活动提供有益参考。

2 “四要八环”大单元教学框架

基于单元整体教学实践经验，总结出“四要八环”大单元教学框架（图1）。“四要”是指单元整体教学需具备引领性学习主题、素养性学习目标、挑战性学习任务和持续性学习评价这四个关键性教学表达要素；“八环”是指单元整体教学涉及的8个层层递进的环节，分别是课程设计、实施和评价过程：“确立核心概念—分解核心概念—整合学习资源—创设学习主题—明确活动系列和任务要点—设计评价任务—实施教学活动—开展教学评价”。

图1 “四要八环”大单元教学框架

“四要八环”大单元教学框架是搭建教学活动的脚手架。它以单元为整体思考、设计和组织实施教学，并通过教材重组单元、自拟专题单元等形式搭建单元整体教学活动。它可以增强教师对教学设计各要素的系统性思考和对问题解决逻辑的关注度，改变以孤立的课时目标为起点的传统授课方式，让学生的学习聚焦在核心概念上，从而加深对学科主要概念的理解，为学生科学思维发展规划清晰的主线。

3 单元整体教学实施路径探索

3.1 精梳教材知识脉络，明晰单元概念层级

教师教的转变为学生学的转变提供可能。单元整体教学跳出教材固有编排顺序的束缚，提倡围绕体现单元核心概念的学习主题呈现教学活动。确立单元核心概念是进行整体教学规划的首要步骤。物理学科核心概念是具有概括性的聚合概念，位于知识网络中心位置。提取物理核心概念需要教师细致解读教材内容，关注知识内部层级，厘清知识与方法、经验和生活之间的关联；找准本单元在课程中的定位及单元教学内容特点，根据学生发展需求、认知基础和学习兴趣点将核心概念分解为若干个纵横关联的主要概念及下辖的分解概念。纵横式梳理不同层级、不同角度、不同关系的知识，设置聚焦于理解核心概念的单元整体教学目标。这不仅有利于突出单元教学重点，还能帮助教师准确判断学生学习认知难点。“光学”单元以光的传播规律及其应用为主要教学内容，旨在引导学生对光的初步认识转化为理性认识，帮助其建立自身的光学知识结构。所涉及的知识和概念包括光的三种传播规律及特点、平面镜和透镜对光的作用、凸透镜成像规律及其应用、眼睛的工作原理、近视眼与远视眼的成因及矫正、光的色散与色光的混合等。依据《义务教育物理课程标准（2011年版）》和学生逻辑认知特点可确定“光的传播”为本单元核心概念，继而进一步分解出“光的直线传播”“光的反射定律”“光的折射定律”等主要概念和若干分解概念，梳理出单元知识脉络（图2）。

图2 “光学”单元知识脉络

3.2 关注课时思维进阶，建构一体化活动序列

学科整体教学观念下的单元是在核心概念统摄下形成的知识与经验渗透的教学活动序列。通过整合学习资源，单元教学大主题可循序渐进地分解为由若干节课时组成的小主题。融通教学单位应以单元知识脉络为根本，遵从学生逻辑脉络发展规律，从内容的上位概念由表及里、由上至下地深入核心概念，逐步突破教学难点。设计一体化教学活动及任务要点需要关注整体协调性和可操作性，引导学生由简到繁、由浅入深地理解新知识。“光学”单元实质是由光学基本规律的教学过渡到光与生活的联系，进而逐步推广到学生科学探究能力、科学态度与责任的培养。为促进教学目标达成，引导学生思维有序稳步进阶，可以“身边的光现象”“眼见多彩世界”两个密切关联的小主题顺次呈现，安排教学活动（图3）。

图3 “光学”单元整体教学安排

单元整体教学活动的一体化设计既体现在单元学习主题之间，又表现在主题内各个课时之间。学生经历“身边的光现象”主题学习后具备了光学基本概念和传播规律知识。“眼见多彩世界”主题聚焦知识与生活的联系，重组教材自然章节内容，以贴近生活的科学用眼话题引入教学主题，从熟悉的眼睛过渡到透镜对光的作用和对光学规律的探索，再到光学复杂元器件工作原理的实践探究学习。通过环环相扣的主题式学习，启发学生建立物理观念与实际生活的情感链接，增强学习活动的吸引力。“眼见多彩世界”学习主题的课时及内容设计如表1所示。

表1 “眼见多彩世界”教学内容编排及学习活动设计

3.3 依托阶段挑战任务，坚持持续评价反馈

学习评价是学习过程的重要环节，旨在推动学习目标达成，促进学以致用。传统教学过程中，单元检测是评价学习效果的主要方式，它缺乏学习者核心素养发展状况的反馈信息。基于科学思维发展的教学活动重视学习者的理解能力与思维水平的连续性发展和提升，提倡将学习评价与学习过程有机结合，坚持实施贯穿学习活动始末的持续性评价。而单元整体教学依托阶段性挑战任务开展持续性评价，有助于帮助教师及时掌握学生学习状况，以便适时调整教学进程。为及时准确地测量学习者的知识理解和迁移能力发展水平，教师可以结合学情设置学习活动过程性评价量表，以客观的评价细则为标准，从学生自评与互评、教师评价、家长评价等不同角度量化反馈学生表现。另外，还可以采取交流演说、作品展演和实践调研等形式丰富的活动作为评价环节的学习任务，借助微信公众号或问卷星等APP对学生的学习表现进行公开、匿名评价。“眼见多彩世界”教学主题设置了贯穿学习活动全过程的阶段性挑战任务（图4），利用调查研究、实验探究和拓展实践等不同形式的学习活动 （或作业）评价学生科学思维的发展情况（图5）。采用持续性的教学活动评价不仅能全程追踪学生的学习效果，还能为他们提供大量动手实践的机会以锻炼其逻辑思维与语言表达能力，更有助于帮助他们逐步迈向更高层次的概念和更深层次的理解。

图4 “眼见多彩世界”主题教学阶段性挑战任务及评价要点

图5 不同形式的学习成果评价

4 结束语

笔者通过学生问卷调查、家长问卷访谈和学业成绩分析等方式收集教学反馈数据。课堂过程性评价、学业结果评级及综合评价数据表明，单元整体学习活动中学生的科学分析、判断和综合逻辑推理能力稳步进阶，求知态度也渐趋严谨，尊重事实和证据的研究性学习品格培养初见成效。基于“四要八环”大单元教学框架围绕核心概念开展的初中物理单元整体教学，挖掘学生利用科学推理、论证等方法解决问题的潜意识，培养其以事实证据和科学推理为基础提出独立见解的能力，突出了科学思维能力发展的育人目标。