指向课程核心素养的初中物理单元教学

摘要 为发展学生物理课程核心素养，针对教学中存在的问题，指出物理教学应由课时教学走向单元教学。在立足单元学习目标、确定单元学习主题、设计单元学习活动，开展单元学习评价的基础上，提出“6333单元教学设计范式”，并结合教学案例介绍操作方法，以为当前的单元教学设计提供方法支持。

关 键 词 初中物理 课程核心素养 单元教学 核心概念 概念结构

引用格式 夏波.指向课程核心素养的初中物理单元教学[J].教学与管理，2023（25）：45-49.

《义务教育物理课程标准（2022年版）》将物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面作为物理课程核心素养[1]。尽管四个方面各有侧重，但是相互联系、相互促进，整体体现了物理课程的育人价值。为了发展学生物理课程核心素养，就要使教学内容结构化、系统化，而传统的课时教学存在教学内容碎片化、孤立化等问题。单元教学的完整性、系统性正好体现了课程的组织逻辑和学生的学习逻辑。因此，指向课程核心素养的初中物理教学需要从课时教学走向单元教学。

通过课例研究发现，部分教师由于受传统的课时教学观的影响，在指向课程核心素养的教学中还存在着一些问题，如：物理观念培养简化为“概念的形成”；科学思维培养简化为“习题的操练”；科学探究培养简化为“实验的操作”；科学态度与责任培养简化为“故事的讲述”。传统的课时教学无法结构化、综合化、冲突化、持续化培養学生物理课程核心素养，而基于“核心概念”“核心任务”的单元教学恰好能弥补这些不足。就此而言，单元教学也是势所必行。

一、初中物理教学应走向单元教学

1.通过结构化知识培育物理观念

学生的认知结构是从教学材料的知识结构中转化而来的，学生已有的概念结构为新知识和概念提供了固着点，新知识内容与已有的固着点相联结，促进学生有效学习与保持[2]。基于此，在物理教学中，就要关注概念与概念的联结，这需要通过概念的结构化来培育学生的物理观念。单元概念地图是可视化展示概念与概念之间联结的有力工具。通过对核心概念的逐级分解，不仅可以展示物理概念之间的联系，而且可以展示建构方法之间的联系。将单元概念地图应用于教学中，不仅可以帮助教师进行单元教学设计，而且可以帮助学生建构单元知识体系。

2.通过综合化应用培育科学思维

科学思维的外在表现即为问题解决。信息加工心理学家一般把问题解决过程分解为问题表征、设计解题计划、执行解题计划和监控四个步骤[3]。在问题表征环节，要从问题情境中提炼出与课程相关的关键要素。接着，对所需解决的问题进行分解并重新描述，以转化为熟悉的问题，且综合化应用已有的知识和方法设计解题计划。然后，运用个人的程序性知识支配的相关能力执行解题计划，而这些能力能快速、准确地发挥，还需要综合化反复练习和使用。在问题解决的过程中，每完成一个步骤，都应反思自己问题解决过程的合理性，此即为监控。监控水平的高低，反映了学生问题解决的差异，而监控水平也可以通过系统的综合化应用得到提升。基于此，在物理教学中要有意识地将科学思维的要素融入问题情境，通过问题解决发展学生科学思维。同时，科学思维的培养也离不开操练，而有目的、有计划的操练才会发展学生的科学思维。操练规划表可以满足上述要求。在单元教学设计时，可以将本单元涉及的科学思维训练分反复式和进阶式两条路径进行规划，以达到学生科学思维螺旋式上升的目的。

3.通过冲突化情境培育科学探究

科学探究是物理方法和物理思维的综合应用。皮亚杰和布鲁纳等人指出：学生意识到自己思维上产生的冲突是促使其主动进行思维活动的必要条件[4]。基于此，在科学探究素养的培育中，应使学生产生思维冲突，促使其主动进行科学探究。产生思维冲突的最优路径就是创设冲突化情境，而创设冲突化情境主要有以下三种方法：一是鉴别真伪法，通常可以利用鉴别物质真伪或辨析结论真伪创设情境；二是前概念冲突法，通常可以利用与学生前概念相矛盾的现象创设情境；三是观点不一法，通常可以在提出问题后，让学生提出各自的观点，进而抓住不同的观点，创设问题情境。值得注意的是，创设冲突化情境不能仅仅停留在科学探究的初始阶段，而应贯穿于整个探究活动，这样才能不断激发学生思维，碰撞出探究的火花，在过程中发展学生的科学探究素养。

4.通过持续化渗透培育科学态度与责任

克拉斯沃尔和布卢姆提出：态度从轻微持有到极其重视以至性格化的不断增加的内化程度，经历有五种水平：接受、反应、价值评价、组织、由价值复合体形成的性格化[5]。基于此，在科学态度与责任的培育中，应该让学生经历态度内化的五种水平。持续化渗透就可以满足上述要求。持续化渗透主要有以下三种方法：一是契机法，即抓住学生在物理课程学习过程中出现的问题，如：杜撰实验数据等，利用该问题对学生进行科学态度与责任教育；二是故事法，即在教学过程中，通过插入科学家的故事，让学生感受到科学家的科学精神，从接受走向性格化；三是互助法，即在学习过程中，通过学生之间的互助，引导学生发现其他同学的科学态度与责任，从而接受并学习他人所长，相互促进、共同发展。值得注意的是，这一素养的培养是一项长期的工作，教师要做有心人，综合应用持续化渗透的方法，如此才能让学生这一素养的水平逐渐提升。

二、初中物理单元教学设计的策略

单元教学要立足单元学习目标，确定单元学习主题，设计单元学习活动，开展单元学习评价。为了单元教学顺利开展，必须要做好单元教学设计。笔者通过行动研究，形成了“6333单元教学设计范式”。下面，不仅介绍应用该范式进行教学设计的方法，而且以《质量与密度》单元为例[6]，介绍应用该范式进行教学设计的案例，以期为广大教育工作者提供有益的借鉴。

1.制定目标

单元教学设计的第一步就是要确定单元学习目标和课时学习目标。目标的制定需要经历如下六个环节。

（1）落实课程核心素养

课程核心素养是通过课程的学习逐渐养成的，因此，在课程学习的过程中要分阶段、有计划、有目的地培养学生课程核心素养。对于单元教学设计而言，就要根据单元教学内容，对本单元要培育的课程核心素养做进一步的落实。

例如：《质量与密度》单元的内容属于物质的属性部分，该单元侧重培育物理观念中的物质观。在探究“质量是物体的一个基本属性”的过程中，可以发展学生归纳推理的思维；在探究“密度是物质的一种特性”的过程中，可以发展学生控制变量的思维；在质量的测量、体积的测量、密度的测量的过程中，可以培育学生科学探究的素养；在天平和量筒的使用过程中，可以培养学生实事求是、追求创新、合作分享等科学态度与责任。

（2）理解课程标准要求

2022年版的课程标准在课程内容部分增加了“学业要求”和“教学提示”两方面的内容。单元教学设计可以从三个方面理解课程标准的要求：一是课程内容，即本单元学生要学习哪些知识；二是学业要求，即学生学习了这些知识要达到怎样的效果；三是教学提示，即要用什么教学方法让学生达到这样的效果。

例如：本单元的课程内容为“知道质量的含义，会测量固体和液体的质量”，“通过实验理解密度，会测量固体和液体的密度，能解释生活中与密度有关的一些物理现象”。学业要求为“知道质量的含义，理解密度”，“能在运用密度等知识解决实际问题的过程中获得成就感，具有学好物理的自信心”。教学提示为“开展各类教学活动，如举办‘密度与生产生活的联系的主题小论坛，让学生在思辨与交流中成长，开阔学生视野，激发学生学习兴趣。”同时，教学提示还提供了与物质密度相关的素材。由此可见，本单元可以利用与质量相关的素材创设情境，知道质量的含义；利用与密度相关的素材创设情境，通过实验，理解密度，并会测量固体和液体的密度，能解释生活中与密度有关的一些物理现象。

（3）挖掘单元核心概念

中学物理核心概念是中学范畴的物理学科学知识中的最具有基础性，同时又最富有辐射力和生命力的概念[7]。基于此，在挖掘单元核心概念时，就一定要分析单元中的哪个概念与本单元的各个概念以及单元前后的各个概念具有逻辑支持。

例如：本单元包含质量、体积、密度三个概念。分析这三个概念之间的逻辑关联不难发现：因为密度是由某种物质组成的物体的质量与其体积的比，所以，密度与本单元的其它概念具有逻辑支持。在本单元前，教材讲述的内容，与密度无明显关联。而在本单元后，压强、浮力等知识都会涉及密度的知识。因此，可以确定“密度”为本单元的核心概念。

（4）厘清单元概念结构

单元教学要围绕单元核心概念展开，而从单元内容来看，还要学生掌握其他概念。为了帮助学生建构单元概念体系，在单元教学设计时，要利用概念地图，厘清其他概念与核心概念的联系，形成概念群，还要厘清各个概念的教学内容。

例如：本单元的核心概念是密度，而在建构密度概念之前，必须建构质量和体积的概念。在教学这些概念时，不仅要知道它们的定义，还要知道它们的单位、性质、测量方法等。因此，本单元的概念地图（如图1）所示。

（5）确定单元学习目标

依据课程核心素养的表现、课程标准的要求、核心概念与概念群之间的关系，确定单元教学目标。在确定单元学习目标时，要做到目标明确、可测，能体现过程与方法。因此，在目标描述时，可以从物理课程核心素养的四个方面进行续写。

例如：本单元的物理观念目标为：通过物体按组成物质种类分类以及探究同种物质的质量和体积的关系，建立质量和密度的定义、单位、性质，形成初步的物质观。科学思维目标为：在探究质量是物体的一个基本属性的过程中，培养归纳推理的思维；在探究同种物质的质量和体积的关系的过程中，培养控制变量的思维。科学探究目标为：会使用天平和量筒测量物体的质量和体积，会测量物质的密度。科学态度与责任目标为：通过天平和量筒使用技能的训练培养实事求是的品质。

（6）形成课时学习目标

单元学习目标是通过本单元课程内容的学习需要达到的目标，而要达成单元学习目标需要通过若干课时的学习来完成。因此，要对单元学习目标进行拆分，以形成课时学习目标。在拆分单元学习目标时，要通过“知识线”和“方法线”一并展开。其中，“知识线”通常以知识生成的顺序展开，“方法线”通常以方法进阶的顺序展开。

例如：本单元的“知识线”主要以“质量→体积→密度”的顺序展开；“方法线”主要以“测量物体的质量→测量物体的体积→测量物质的密度”的顺序展开。其中，测量物质的密度主要以“测量固体的密度→测量液体的密度”的顺序展开。这样，学生在学会测量固体密度的方法后，通过类比迁移，可以自主设计测量液体密度的方案，以发展科学探究素养。划分课时时，在“知识线”按教材节次划分课时的基础上，要联系“方法线”增加科学探究的课时。本单元的课时划分以及课时学习目标见表1所示。

2.确定主题

初中物理单元学习主题是指围绕物理学科核心内容组织起来的、对现实生活有意义的、促进学生持续探究的单元学习活动主题[8]。基于此，在确定单元核心主题时，要满足全面性、真实性和挑战性。

（1）全面性

單元核心主题能反映单元教学内容中的核心概念和概念结构，能体现单元教学内容隐含的科学思维，能包含单元教学内容的科学探究，能渗透科学态度与责任。为了满足上述要求，单元核心主题的确定要满足全面性。

（2）真实性

2022年版的课程标准倡导情境化教学，那么，确定的单元核心主题也应该是情境化的。为了使单元核心主题与学生已有经验产生联系，为了使单元核心主题能激发学生的学习兴趣，为了使单元核心主题体现体验性和探究性，这就决定了单元核心主题的情境必须具有真实性。

（3）挑战性

深度学习的发生首先需要触发学生内心的深层动机。没有深层动机的触发，学生便难以主动地将新旧知识联系起来，更不要说对新知识进行深度地加工和理解[9]。为了触发学生内心的深层动机，在确定单元核心主题时要关注挑战性，因为只有单元核心主题能延伸出挑战性的问题，才能驱动学生持续性的学习。

基于以上分析，在本单元选择冲突化情境“这枚戒指是金的吗”作为单元核心主题。从表层上看，该主题指向物质种类的鉴别，而物质的鉴别就要密度这一特性，为了运用密度的知识，就必须先建立质量和体积的概念，并学会质量和体积的测量。因此，该主题具有全面性和真实性。从深层上看，要完成该主题，不仅需要具备相关的物理知识，而且需要具备相关的科学思维和科学探究素养，因此，该主题只有设计挑战性的问题，才能促进学生深度学习。

3.拟定活动方案

“问题”作为引发学生认知冲突、联结既有认知结构与新知识技能的“节点”，为学生提供了探究、协作与创新活动的机会[10]。基于此，在确定单元核心主题后，就要通过建立问题链，将单元核心主题转化为大任务，再将大任务转化为小任务，从而确定课时学习活动。

（1）单元核心主题向大任务的转化

单元核心主题的表述是对生活现象的提炼，是对生活问题的解决，可以引发学生的注意和思考，但一般不会含有物理课程的概念。为了明确单元核心主题与物理课程内容的关系，要将单元核心主题具体化，明确指出对应的物理课程内容，从而将单元核心主题任务化。例如：本单元以“这枚戒指是金的吗”为单元核心主题，为了鉴别组成这枚戒指的物质种类，就需要联系密度这一概念，因而本单元的大任务就是“通过测量这枚戒指的密度来鉴别这枚戒指是否金的”。

（2）大任务向小任务的转化

如果只将大任务抛给学生，学生是难以自主解决的，此时就要为学生搭好脚手架。这里的脚手架就是大任务转化为的小任务。对于小任务的确定，可以根据完成大任务需要的前备知识以及单元概念地图对大任务进行拆分。例如：本单元的大任务需要测量物质的密度，而根据测量物质密度的原理ρ=m V可知：完成该大任务的前备知识是质量和体积的测量，因此小任务就是“如何测量物体的质量”“如何测量物体的体积”“如何测量物质的密度”。

（3）小任务向课时学习活动的转化

完成一个小任务需要对某一个物理概念或规律进行系统的学习，通常要经历创设物理情境、进行思维加工、理解物理意义和运用概念规律的过程[11]。这个学习过程并非一蹴而就，需要分解在课时中，通过课时学习活动来完成。例如：为了完成本单元的三个小任务，就需要分别建构质量、体积和密度的概念，学会质量、体积和密度的测量方法，而这些内容都要分解成具体的课时学习活动来完成（见表2）。

4.完善评价体系

2022年版的课程标准强调要利用评价的育人功能促进学生核心素养的发展。传统的纸笔测试不能全面地对学生核心素养的发展进行评价，而表现性评价不仅能检测素养，更重要的是能促进素养的养成[12]。为了构建单元学习评价体系，应设计纸笔测试和表现性评价相结合的方式，将学习活动支架化，活动表现具体化，评价量表分层化，以评促学。

（1）学习活动支架化

不同的学生参与学习活动的能力存在差异，为了让不同的学生都能参与学习活动，并在学习活动中学有所获，需要将学习活动支架化。所谓学习活动支架化，就是对学习活动提供驱动问题、步骤说明、方法指导等。例如：在“如何测量固体的密度”的活动中，就可以为学生搭建如下驱动问题支架：①测量固体密度的原理是什么？②测量固体密度需要哪些实验器材？③如何用这些器材测量相关物理量？④如何設计实验步骤才能减小实验误差？

（2）活动表现具体化

为了应用表现性评价理论，对学生参与学习活动的过程进行评价，应对活动表现具体化。所谓活动表现具体化，就是根据学习活动支架，将学生的表现具体化。例如：针对上述问题支架中的“如何用这些器材测量相关物理量”，可以通过托盘天平和量筒的操作表现进行具体化。在托盘天平的操作中，可以从“看”“放”“调”“测”“读”“收”六个维度将活动表现具体化；在量筒的操作中，可以从“看”“放”“测”“读”“收”五个维度将活动表现具体化。

（3）评价量表分层化

评价是为了学生能更好地找出自己的问题，向着更高的目标前进。要达到这一目的，就要针对具体化的活动表现设计分层化的量表，让学生能清楚自己目前所处的层级，并清楚要达到更高的层级自己应该怎么做。见表3所示。

综上，指向课程核心素养的初中物理教学由课时教学走向单元教学，体现了完整性、系统性的课程意识，使教师课程理念得到升华。“6333单元教学设计范式”为当前的单元教学设计提供了方法支持。通过单元教学的实施，将物理课程核心素养融入了单元教学的始终，真正促进了学生课程核心素养的发展。

参考文献

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[12] 周文叶，毛玮洁.表现性评价：促进素养养成[J].全球教育展望，2022，51（05）：94-105.

【责任编辑 孙晓雯】