大概念统摄下的单元教学设计

摘 要 以鲁科版物理九年级上册“电功率”一章为例，探讨如何在大概念统摄下进行单元教学设计。围绕大概念将单元内容中的现象、概念和规律之间的联系建构整体框架，更好地培养学生的核心素养。

关键词 大概念；核心素养；电功率

中图分类号：G633.7 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）19-0-05

0 引言

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）将物理课程要培养的核心素养划分为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个部分。新课标指出：“物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动和相互作用、能量等内容的总体认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。”[1]

1 大概念与学科核心素养

大概念教学思想是布鲁纳提出的，他认为要深入理解学科结构，必须采用有意义且相互联系的方式[2]。温·哈伦[3]提出，科学大概念是指能够在特定范围内描述物质及其相关现象的理论框架。权广仁[4]提出一个全新的定义，他认为：“物理学是一门研究同一类物理现象本质特征的学科，它涵盖了认知结构、物理观念和方法、科学态度、科学精神和价值观等多个方面，构成一个完整的知识体系。”大观念、大问题、大任务更容易实现培养学生的关键能力和必备品格等素养目标。通过大概念的教学，可以更好地实现学科核心素养的培养。

2 大概念与大单元教学

在大概念统摄下，单元教学设计旨在建立概念与规律之间的联系，使学习内容更加完整、系统。通过设计相互关联的单元教学活动，有助于培养思维的连贯性和发展性，并从不同角度深入探究学科的育人价值。这样就能够更全面地培养学生的核心素养。以大概念“能量”为基础，本文对电功率这一章进行了如下单元内容分析。

2.1 新课标要求

电功率是一级主题“能量”下的内容，具体要求见表1。

2.2 单元教材教法分析

2.2.1 单元学习价值

地位：电功率是鲁科版物理九年级上册第十四

章，第十一章和第十二章学习了电流、电压和电阻三个基本电学概念，第十三章的欧姆定律建立了三个物理量之间的联系。电功率这一章是一级主题“能量”下“电磁能”的内容，以电能为基础，发展了一系列的能量转化的知识。本单元从“能量”的角度完善电学知识，将帮助学生更好地了解电。通过本单元的学习，可以扩展学生对电的认识，并将其应用于实际生活中。这一章是初中物理课程的核心内容，也是初中物理教学的难点。

价值：电能与人们的生产生活息息相关，教材中充分利用了生产生活的实际现象和场景，让学生从生活经验中自然地生成、总结出各个概念及规律，并应用所学知识解决生产生活中的实际问题。

2.2.2 学习内容

现象：电流的热效应、正常工作。

概念：电能、电功、电功率、额定电压、额定功率、实际电压、实际功率、热量。

规律：焦耳定律。

其他：电能表、电功率的测量。

2.2.3 知识结构

本章知识结构见图1。

2.2.4 教学重点

电能、电功、电功率、焦耳定律。

2.2.5 教学策略

在实践调查中提高学生的观察能力，增强运用所学物理知识解释生活中物理现象的意识；在实验探究中加强交流合作，帮助学生增强探索创新意

识；通过类比迁移，建立新知识与旧知识之间的联系，构建知识的整体结构。在合作中发现，在探索中创新，使学生的积极性、主动性和创造性得到最大限度地发挥。同时，通过本章的学习，提高学生对能源危机的认识，体会能源在可持续发展战略中的重要地位，增强学生节能意识和安全用电意识。

2.3 单元教学目标

2.3.1 学情分析

已有基础：电能与人们的生活息息相关，学生对生活中的电能有非常丰富的感性认识。经过前面三章的深入探究，学生不仅掌握了电流、电压和电阻的概念，而且熟悉了电路，深刻领会欧姆定律，能够将电流、电压、电阻联系起来，从而为这一章的学习打下坚实的电学基础。初步形成了实验探究能力、分析能力和处理数据的能力。

认知能力：九年级的学生已经开始以物理的视角探索周围的世界，他们拥有极大的好奇心，充满对知识的渴望。

本单元的学习重点是在大概念“能量”的统摄下，帮助学生从感性的角度出发，深入理解电能、电功、电功率、额定电压、额定功率、热量等概念，并通过实验研究，深入了解焦耳定律，从而更好地掌握电磁能的基础知识。

学习难点：本章学习的难点是电功、额定功率、实际功率和焦耳定律等。从能量转化的角度建立电能与电功的关系，要通过实验探究得出电功的公式。电功率概念的建构需要通过实验和类比引导学生自主建构电功率的概念，旧知同化新知，加深学生的理解。对额定电压、额定功率的理解也是学生学习的难点。

2.3.2 单元重点、难点

单元重点、难点见表2。

2.3.3 单元学习目标

物理观念：通过列举生活实例，知道电能及其单位；通过实例了解电功。通过实验和类比，加深对电功率的理解，巩固电流表和电压表的操作技能；通过实际案例认识电流的热效应。

科学思维：学会使用家庭电能表；经过实验，深入了解电流做功的机理，从而更好地理解电能如何被转换成其他形式的能量；领悟比值定义法构建电功率的概念；通过实验，观察到小灯泡的电功率会随着它的两端电压的变化而发生变化；学习如何有效地利用和预防电热，并以辩证的视角来审视问题，更好地理解日常生活中的电热现象。

科学探究：通过实验来认识影响电流做功的因素；通过探究实验能区分额定电压、实际电压以及额定功率、实际功率；通过实验探究电热的影响因素，理解焦耳定律，可以应用该定律解决一些简单问题。

科学的态度和责任：初步认识科学技术的进步对人类社会发展具有巨大的促进作用，渗透节能意识；通过探究活动，养成实事求是以及探索创新的科学态度，渗透安全意识；通过讨论和交流，形成合作学习的意识和态度；通过物理学史的学习，养成良好的科学精神，促进科学世界观的形成。

3 大概念统摄下的单元教学设计

单元教学采用同一目标、多课时实施的方式，在大概念的统摄下实现深度学习的目标。通过创设单元教学情境，以大观念、大问题、大任务为导向，创设相关的单元学习活动，构建知识的关联与发展，使知识更加系统化。在“电功率”这一章的大单元教学中，笔者将设计以下的学习活动来实现单元学习目标。

3.1 单元学习活动

学习活动1：电能与我们的生活（能量的转化）

教师根据学生的作业提出问题。（作业一：山东省可以用哪些模式发电？简述你的理由，并能说出该发电模式的优缺点）在作业反馈的基础上结合地理知识分析各种发电方式的优缺点，引导学生说出各种发电方式的能量转化情况，并向学生介绍山东省的新型发电方式。

学生观察教室中正在工作的用电器，并说出它们工作时能量转化的情况。

【设计意图】通过课前调查，收集各种电能的来源和电能的应用知识，引导学生自学，让学生学会收集和处理信息。通过结合学生的地理知识与日常生活经历，可以更好地将不同学科的知识内容进行整合，从而提升跨学科的教学效果。通过大单元教学，学生可以更好地构建完整的知识体系，加深对知识点的理解。

学习活动2：电能的测量

教师制作视频反馈学生作业（作业二：观察家中的电能表，把你发现的记录下来，并跟同学们分享），并通过提问检验学生对电能表的理解。从学生提交的作业中选取素材，补充学生认知，进一步理解电能表的参数，练习电能表的读数。

【提出问题】如果老师闲来无事盯着这个电能表看了四分钟，发现铝盘转过36转，那么此时接在这个电能表上的用电器消耗了多少电能？

【设计意图】调查类的前置类作业有效激发了学生的求知欲，让学习更有目的性。通过实践活动，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，激发他们的创新思维和探索精神。体现“自主、合作、创新的”的教学理念，让学生在自主中发现、在合作中探究、在实践中创新，充分发挥学生的积极性、主动性和创造性。

学习活动3：电能的转化——电功

通过上一节课的学习，可以让学生通过自己的日常经历来理解电器在工作时如何将能量转换成其他形式的能量，从而发现它们之间的共性，并且引出电功的概念：电流做功的过程，即将电能转换成其他形式的能量。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。用电器实现了这种转化。

通过分组实验，探究电流做功多少的影响因素，并得出电功的公式，结合能量的大概念引导学生自学电功的符号、公式以及单位。

【设计意图】从电能到电功，是电学知识的进一步深入。通过实验和生活体验，学生可以真实地感受到电流做功与能量转化之间的关系。注重新旧知识的联系，通过类比迁移和实验探究，让学生轻松了解电功的概念，避免概念空降。

学习活动4：消耗电能的快慢——电功率

【实践作业】调查家中用电器的铭牌，观察铭牌上都标有哪些数值，并结合生活体验思考这些数值有什么含义。

【提出问题】

1）这些用电器铭牌上的数字有哪些共同之处？

追问：为什么电压都是220 V，你是怎么理

解的？

2）这些用电器铭牌上的数字不同之处有哪些？

追问：功率是表示什么的物理量？用电器标注的功率值不同，表示什么意思呢？

【演示实验1】把功率不同的两个用电器单独接入电路。学生观察20 s内电能表指示灯闪烁的次数。

通过对比发现，电流做功不仅有多少之分还有快慢之分，类比速度和功率的定义，由学生总结电功率的定义、公式及其单位和物理意义。

【设计意图】充分结合生活实际，激起学生的认知冲突，不断从学生暴露的问题中寻找下一个教学内容的切入点，引导学生思考，不断发现问题、解决问题。通过将新旧知识有机结合，让学生自主构建电功率的概念，加深对其的理解，突出重点，克服难点，从而提升学习效果。

学习活动5：测量小灯泡的电功率

由铭牌模糊不清的灯泡引入课题，结合上一节的知识，小组设计实验方案并测量小灯泡的电功率。

【设计意图】用伏安法测量小灯泡的电功率是初中物理中非常重要的电学实验，综合性较强。以问题为导向，分步进行实验探究和交流评估，培养学生的科学探究能力。

学习活动6：电流的热效应——焦耳定律

由废旧灯丝点燃火柴的实验直观展示电流的热效应，并引发学生思考：电流通过导体产生热的多少与什么因素有关呢？

通过问题引领学生设计实验方案，探究电流通过导体产生热的多少与什么因素有关。

问题1：我们猜想了电热与三个因素有关，该采用什么研究方法呢？

问题2：电流产生的热量看不见摸不着，如何比较产生热量的多少呢？

问题3：如何做到控制变量？

【设计意图】通过演示实验，提高学生的学习兴趣，激发学生思考。通过问题设置和小组讨论，充分调动学生的积极性。针对学生设计的方案进行评估改进，充分培养学生的实验设计能力。整个探究过程充分体现了以学生为主体的教学理念。从生活情境到物理知识，体现物理与生活的紧密联系。

3.2 单元评价设计

大概念统摄下的单元学习评价要具有持续性，体现出单元的整体性。它不仅是对知识的评价，还要通过评价了解学生对大概念的理解。笔者结合单元学习内容分析以及单元学习目标确定了单元评价量表（表3），以实现“教—学—评”的一致性。

4 结束语

大概念统摄下的内容不再是零散的惰性知识，而是具有可迁移性、系统性和整体性的知识。大概念统摄下的单元整体教学使教师能从更高的高度对整个单元的学习内容进行统筹规划，有利于教师根据单元的逻辑结构确定培养目标，针对目标设计有效的教学活动，促进学生在深度学习的过程中发展核心素养。

5 参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022．

[2] 范心维，彭朝阳.大概念视角下的高中物理单元教学设计：以“匀变速直线运动”为例[J].中学物理教学参考，2022，51（15）：30-32.

[3]温·哈伦，韦钰.《以大概念理念进行科学教育》[J].中国科技教育，2020（1）：80.

[4] 权广仁.以大概念的理念引领高中物理教学[J].物理教学探讨，2017，35（2）：10-12，15.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.