以核心素养为导向的高中物理实验大单元教学研究

孙振

摘 要：实验是提高学生物理学习兴趣、增强学科素养的有效方法。在新一轮课程改革背景下，高中物理实验教学的目标应以培养学生的学科核心素养为导向。而传统的以“课时”和“单元”为基本单位的教学模式已经不能满足新课程改革的需求。本文重点从大单元教学的概念与内涵、确立大单元教学目标、坚持任务驱动、建立多元评价主体等方面，阐述以核心素养为导向的高中物理实验大单元教学模式的构建路径，旨在为高中物理实验教学的改革与创新提供思路和策略。

关键词：高中生物；大单元教学；教学路径

以核心素养为导向的课程改革已经拉开序幕，高中物理实验教学理念、教学模式与方法发生了深刻变革，由传统的以“课时”和“教材章节”为基本单位，转变为通过大单元整合各章节的内容，站在大单元统整的角度对教材内容进行解析和重新组合，以高中生的知识和学习能力、学科认知为基础，创设大单元情境，设置大单元教学任务，并且通过教、学、评的一致性促进高中物理实验教学模式的科学化、规范化与创新化。这需要教师了解物理实验教学的现状，理解大单元教学的概念与内涵，根据大单元教学要求制订教学方案、组织教学活动，逐步提高高中物理实验教学的效率。

一、高中物理实验教学现状

当今高中教师在实验教学方面，仍然沿用以前的教学理念和教学方式，教师仅仅通过“解题套路”去引导学生获取得到高分，学生很难对实验活动产生兴趣，这种忽视学生学习兴趣的方法很难提高学生的学科核心素养。另外，物理是一门基础理论和实用性强的学科，对学生的综合能力具有较高的要求，使得学生在学习中会遇到很多问题。首先，实验中学生会按照学案的实验步骤进行操作，这样导致学生缺乏对实验过程的探究，导致他们对物理概念、现象、条件缺乏了解，这严重影响了学生的创新能力和创新思维的提高。其次，学生在学习实验原理的时候，往往不能从整体上了解实验的基础知识，导致对所学知识理解不到位，对物理概念比较模糊。最后，实验评价可以更好地衡量高中物理实验的掌握程度，但很多教师在实验评价时形式僵化，评价方式单一，这样减弱学生的学习热情，很难提升学生的物理素养，不利于增强学科能力。

目前，传统高中物理实验教学依赖于教材，实验内容比较单一、缺乏创新、模式落后，在这种情况下，很多老师为了提高效率简化教学，而降低实验的难度，省略实验的操作，这样不利于学生动手能力的提高和实验核心素养的提升。大多数教师将物理基础知识教学与实验探究作为相对独立的单元，采用不同课型讲解基础理论知识，带领学生进行物理实验。在教学实践中会发现，每堂课讲得都很清楚，在当堂检测和课后练习中也能够反映出学生基本掌握了实验理论知识与实验探究方法，但在复杂的实验情境下，尤其是一些能够反映学生创新能力的创新实验时，学生难以将所学习知识迁移到新的实验情境中，难以在遇到创新实验时通过对已有知识推理得出正确的结论。由此可见，长期以来分散式的物理实验教学严重制约了学生迁移创新能力、实践能力、思维能力的发展，学生难以感受到物理基础知识之间的关联性以及物理知识在实验探究过程中的应用价值，进而阻碍了学生物理学科核心素养的形成与发展[1]。

二、大单元教学的概念与内涵

大单元作为一个学习单位，一个大单元便是一个微课程。大单元之间相互独立，并指向核心素养的某一个或多个维度；又相互联系、相互促进，涵盖学生所需掌握的基础知识、基本技能与核心素养。在大单元教学下，教学以“大单元”为基本单位，内容可以是教材内划分的单元模块，又可以是教师根据教材内容、课程标准等重新构建、组合而成的新的单元，大单元中知识点紧密衔接、形成体系、促进课程内容的结构化，从而達到“一加一大于二”的教学效果。

大单元并不是将教材章节进行简单的划分，而是在遵循学生认知规律下，教师在研究课标、学科知识逻辑、各知识点的相互关系的前提下，将密切联系的知识和材料结构化后形成新的学习大单元。高中物理实验教学就是站在大单元的角度，将与物理实验相关的物理基础知识、科学探究方法、物理学科思维方式等进行整合，形成统一的整体。在实验教学设计阶段，以物理学科核心素养为导向实现对教材内容的重组与统整，将物理学科核心素养精细化、具体化，并将其作为物理实验大单元的教学目标，用以指导物理实验大单元教学活动的开展。在教学实施阶段，围绕大单元主题创设情境、设置任务，学生则以情境为主线，以任务为驱动，经历完整的实验探究过程，认识客观事物的内在与发展规律，获得核心素养的发展。采取物理实验大单元教学符合学生物理实验的学习需求，帮助学生将所学的物理知识进行整合，提高了学生的学习兴趣[2]。

三、基于大单元的高中物理实验教学的优点

高中物理教学要合理设计大单元教学活动，这有利于培养学生的核心素养、提升课堂的整体教学水平、落实素质教育理念有重要意义。为实现这一教育目的，教师应充分理解大单元教学内涵，并结合学情和单元教学目标，确定大单元主题、设计形式多样的教学活动，有助于学生在实验参与和实验探究中提高自身的核心素养。在高中物理实验大单元教学活动中，学生从自身的学科素养和掌握的基础知识出发，根据物理知识间的关系，以及实验目标、实验原理与实验方案间的关系，在实验中循序渐进地认知客观事物，抵达事物的本质，并学会运用对比、分析、归纳多种思维方式解决实验过程中出现的实际问题，这有助于提高高中生的物理学科核心素养。

四、核心素养下的高中物理实验大单元教学模式的构建路径

（一）整合大单元内容，实现单元统整

基于大单元的高中物理实验教学模式的构建，以章节内容为起点，将教材的内容重新整合，在课程标准和核心素养的指导下构建以基本知识为统一整体的大单元知识体系。这样物理教师要整体掌握教材各章节内容，把握各章节内容之间的内在联系，从学生角度完成教学思考，并且要考虑在大单元教学下，各个知识点的呈现循序。同时要认真研读课程标准，准确了解课程标准对教材各个知识点的基本要求，并结合课程要求和学生的认知特点、学生思维的发展规律，按照由浅入深、由易到难、由表象到本质的顺序整合单元内容、帮助学生形成知识体系架构，实现单元内容间的衔接与过渡，从而为物理实验大单元教学的实施奠定基础。

例如，在实验“电池电动势和内阻的测量”的大单元教学中，应将“电源和电流”单元中“串联和并联电路”“滑动变阻器的两种接法”，以及“电能能量守恒定律”这一章的“闭合电路的欧姆定律”知识与本节内容结合为有机整体，保证学生在实验的过程中能够全面掌握实验原理，明确实验目的，掌握实验器材的连接方式，能设计简单并且正确的电路，然后应用正确方法进行数据处理。在实验过程中，学生不仅能够通过实验了解电动势和内阻的测量方法，而且通过测量了解了新旧电池之间区别，加深了对电源的理解。同时在教学过程中，引导学生从新知识入手，利用已经掌握的探究方法，帮助学生更好地理解伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻，这样有助于提高学生的学习效率，加深学生对知识的理解应用[3]。

（二）以核心素养为导向确立大单元目标，明确教学方向

基于大单元的高中物理实验教学模式以核心素养为目标导向，要立足单元教学的重点和难点，根据学生物理实验学习的基础水平、物理实验活动经验、物理实验探究能力以及教学内容的难易程度等确定每一教学目标下的教学重难点。这就要求教师在设计单元教学目标时要注重学科基础概念、基本原理等之间的逻辑关系，并且要遵循层次性、系统性、整体性的基本原则，将物理学科核心素养划分并转化为具体的大单元教学目标，让学生经历知识的形成过程，使学科的基本结构转变为学生头脑中的认知结构，以此为高中物理实验大单元教学指明方向。

例如，“电池电动势和内阻的测量”实验大单元教学，旨在使学生经历科学探究过程，逐步掌握科学的实验方法，培养学生具有良好的实验探究能力和科学探究素养为总体目标，并将物理学科核心素养细化为大单元教学目标： （1）掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理（科学思维）；（2）根据已有的实验方案，会选用实验器材、正确连接实验电路，完成测量过程（科学探究） ；（3）根据实验结论分析实验误差原因（科学分析） ；（4）掌握应用图像法求解电动势和内阻（科学思维）；（5）通过实验小组分工，使学生在合作中学会互帮互助、解决实际问题（科学态度与责任）。

（三）坚持任务驱动，推动学生自主探究

学生自主探究的过程必须以任务为驱动，在以核心素养为导向的大单元目标指导下，学生能够围绕一定的物理知识展开深入探究，在任务的驱动下由浅入深地进行实验探究，逐步探索出解决实际问题的有效方法，从而掌握物理知识，提升探究能力，培养科学素养。鉴于此，高中物理教师在实验大单元教学中要围绕大单元主题、大单元目标以及大单元内容设置好驱动性任务，引领学生通过物理实验探索科学世界的奥秘，感受到物理实验学习的乐趣。

例如，在“电池电动势和内阻的测量”实验大单元教学中，教师可以通过提供不同的实验器材，分组确定不同的实验任务，让学生根据老师提供的实验器材和任务完成实验的原理、设计、组装、测量。这样会激发学生的创新性思维和学生学习物理的兴趣，加深学生对知识的理解和应用。

（四）建立多元化的评价主体，实现以评价促教学

高中物理实验教学评价有利于提高高中物理实验教学质量，它也是高中物理实验教学的重要组成部分。但是在传统的高中物理实验教学中，大部分教师关注如何教，很少有教师关注如何评价。在大单元教学视域下，需要将教、学、评作为一个统一的整体，通过深挖评价功能，建立各式各样的评价主体，将评价方式多样化，最大限度地将学生的学习兴趣和创造创新能力激发出来，达到学生学习物理实验效率的最大化。为了能让学生从多个维度获得对物理实验学习的动力，尤其是在面对不同评价主体的时候，教师需要在追求教学评价的全面性、深刻性、客观性、过程性方面下功夫，将过去由单一的考试评价，转变为集课堂检测、课堂观察、评价量表、成长记录等方式于一体的评价；由总结性评价转变为过程性总结性评价；由教师为单一的评价主体转变为学生+小组+教师等多元主体协同配合的评价体系；由关注知识掌握程度转变为反映核心素养的发展情况。

当开展大单元教学时，需要制订更加客观的评价量表，这也是课堂教学中对学生学习表现进行评价的标准。这不仅能够培养学生形成良好的学科素养，而且还能让学生系统地掌握应试技能。之所以制订评价量表，主要是为了满足总结性评价的要求。如果想要提升学生自身的学习积极性，还要对学生核心素养进行培养，为此应当在日常教学过程中制订更加客观的评价量表，评价量表要评价学生对大单元基本内容的掌握程度，以及能否在大单元学习中形成知识体系和知识网络，是否认识到不同模块物理知识之间的关联性，能否将物理知识迁移运用于物理实验原理探析、方案制订之中以便提升学生考试得分率。还要评价学生解决实际问题的能力，即学生能否运用所学的物理知识、实验探究方法解释所观察到的物理现象，揭示事物发展规律，解决生活中的实际问题，是否能够开启灵活的思维活动，尤其是遇到创新性实验时能多角度思考并解决问题。同时，还要评价学生物理学科核心素养的发展情况，即学生是否掌握了关键能力与必备的物理品格。总之，科学的教学评价可以帮助教师了解学生学习物理实验的真实情况，为教学的优化、改进提供科学依据。

例如，在“电池电动势和内阻的测量”实验大单元教学中，实验开始前针对学生的评价要点是：①能否正确理解实验方法；②能否正确使用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻，并会利用滑动变阻器测量多组数据；③能否根据学生学习的基础知识和实验原理设计实验方法，以及绘制完整的实验电路图。在实验操作阶段学生的评价要点是：

①能否正确选用滑动变阻器和电流表、电压表，以及正确地读出两表的读数；②在实验开始前，学生能否根据实验原理和所需要的器材完整正确地连接好实验的电路，并懂得在实验前应将电源开关断开，将滑动变阻器的阻值调节到最大，起到保护电路的作用；③知道选择内阻大的电池（旧电池），以及实验时能够得到完整正确的实验数据，并对过程中产生的问题进行正确处理。在实验数据处理阶段学生的评价要点是：①能否正确读出并记录电压表和电流表的读数，并且根据数据绘制正确的图像；

②能否根据实验数据选择合适的横纵坐标，正确绘制U-I图像；③能否正确使用描点法画出图像得出实验结论，并进行误差分析得出测量值和真实值之间的关系。在实验提升阶段，能够运用已经学习过的实验理论、实验原理和实验方法设计其他的实验方法，独立完成创新性实验并且得出正确有效的结论[4]。

结束语

综上所述，基于大单元的高中物理实验教学模式的构建与实施不仅有利于培养学生物理核心素养，还可以去除传统实验教学模式的弊端。鉴于此，高中物理教师要深刻理解大单元教学的内涵，并将单元内容在重构与整合的基础上确定教学目标。要坚持单元任务驱动，推动学生自主探究；同时还要建立多元评价主体，实现以评促教，并在促进学生全面发展的同时提升学生物理核心素养，实现物理教学的目标。

参考文献

[1]宋海平.大单元背景下高中物理教学评价方式探索[J].教学思想实践，2023（9）：59-61.

[2]张锋卿.基于深度學习理念的高中物理大单元教学研究[J].成才之路，2023（12）：44-47.

[3]李建锋.从深度学习视角梳理初中物理实验教学的实践路径[J].中学物理，2022，40（14）：10-12.

[4]李增录.大概念导向下的初中物理单元教学设计[J].甘肃教育，2021（24）：61-63.