核心素養(yǎng)下基于項目的高中物理單元教學(xué)設(shè)計

摘 要：隨著教育改革的不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為教育的重要使命。單元設(shè)計因其內(nèi)在的整體性、有序性以及教學(xué)方式選擇的靈活性，成為落實核心素養(yǎng)的重要途徑。以滬科版高中物理選擇性必修二“電磁感應(yīng)定律”單元為例，從“分析單元教材”“構(gòu)建單元結(jié)構(gòu)”“明確單元目標(biāo)，合理規(guī)劃課時”“設(shè)計項目評價”四個方面，介紹如何踐行基于核心素養(yǎng)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：單元教學(xué)；項目化學(xué)習(xí)；核心素養(yǎng)；教學(xué)評價

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）11-0035-6

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確提出核心素養(yǎng)的含義，并指出經(jīng)歷各科學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)能逐步形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力［１］?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，物理學(xué)科的核心素養(yǎng)集中展現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價值［２］。上海市教育委員會編著的《中學(xué)物理單元教學(xué)設(shè)計指南》，立足單元視角，聚焦核心素養(yǎng)培育。崔允漷認(rèn)為，指向?qū)W科核心素養(yǎng)的大單元設(shè)計是學(xué)科教育落實核心素養(yǎng)的重要路徑［３］。本文以“電磁感應(yīng)定律”單元為例，呈現(xiàn)在核心素養(yǎng)下基于項目的高中物理單元教學(xué)設(shè)計。

１ 單元教學(xué)的概念及開展單元教學(xué)對落實核心素養(yǎng)的價值

單元教學(xué)是以單元主題與任務(wù)為線索，從大單元結(jié)構(gòu)化的視角，設(shè)計探究活動的大問題，將上位思考落實到日常教學(xué)中，體現(xiàn)從上而下的設(shè)計理念［４］。單元設(shè)計強調(diào)整體性的有序設(shè)計，它關(guān)注單元學(xué)習(xí)活動、單元作業(yè)、單元評價與單元目標(biāo)的一致性，循序漸進地完成一個系列的教學(xué)活動。單元教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計是關(guān)鍵，為后續(xù)要素（學(xué)習(xí)活動、作業(yè)、評價、資源）的設(shè)計提供依據(jù)。

與課時設(shè)計不同，單元教學(xué)是一種系統(tǒng)性的教學(xué)方式，它以一個單元為一個教學(xué)單位，把教學(xué)內(nèi)容從單一的物理知識轉(zhuǎn)變?yōu)樗鼈冎g的關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)和思維網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)解決問題的能力。

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)涵蓋物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面，這四個方面具有統(tǒng)整性，以概念為引領(lǐng)，以實踐為表征，具有遷移性。核心素養(yǎng)的內(nèi)核是要能像專家一樣思考，創(chuàng)造性地解決真實問題。專家思維是通過大概念來組織的，大概念幫助學(xué)生進行深入理解，搭建學(xué)校教育和現(xiàn)實生活的橋梁。單元教學(xué)以科學(xué)探究、問題解決為基本立足點，促使學(xué)生進行科學(xué)實踐，通過整合物理概念和規(guī)律，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，筑牢未來學(xué)習(xí)和工作的基礎(chǔ)。

２ 基于項目的高中物理單元教學(xué)設(shè)計

單元設(shè)計一般遵循“ＡＤＤＩＥ 模型”，圍繞分析（Ａｎａｌｙｓｉｓ）、設(shè)計（Ｄｅｓｉｇｎ）、開發(fā)（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）、實施（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ）、評價（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）而展開［５］。項目化學(xué)習(xí)不是學(xué)科的活動化，是學(xué)科知識在具體情境中的重建過程，是學(xué)生運用各種能力解決具體問題，從而獲得新知識和新能力的過程。夏雪梅認(rèn)為，項目化學(xué)習(xí)設(shè)計由核心知識、驅(qū)動性問題、高階認(rèn)知、學(xué)習(xí)實踐、公開成果和全程評價等維度構(gòu)成［６］。對比單元設(shè)計和項目化學(xué)習(xí)設(shè)計兩模型，“分析”對應(yīng)項目化設(shè)計的“核心知識”，根據(jù)單元涉及的主要知識點提煉學(xué)科關(guān)鍵概念和核心素養(yǎng)；“驅(qū)動性問題”是“設(shè)計”的一部分；“開發(fā)”即梳理單元教學(xué)計劃和流程，對應(yīng)項目化學(xué)習(xí)設(shè)計的明確學(xué)習(xí)成果和評價；課堂教學(xué)的“實施”過程則對應(yīng)項目化的“學(xué)習(xí)實踐”；在兩個模型的最后一項都提到“評價”。由此可見，項目化學(xué)習(xí)設(shè)計框架與單元教學(xué)設(shè)計模型是高度契合的。

根據(jù)兩個框架的特征，考慮到一線教師課堂使用的可操作性及教學(xué)設(shè)計的邏輯性，融合“設(shè)計”和“開發(fā)”為“構(gòu)建單元結(jié)構(gòu)”和“明確單元目標(biāo)，合理規(guī)劃課時”這兩項對應(yīng)項目化學(xué)習(xí)設(shè)計的“三個問題”，具體內(nèi)容如圖１所示。本文以“電磁感應(yīng)定律”單元為例，主要聚焦分析、設(shè)計與開發(fā)、評價這三個方面。

２．１ 分析單元教材

單元教學(xué)的分析是教學(xué)設(shè)計中必不可少的一部分。教材是基于課標(biāo)和教學(xué)基本要求編制的，只有在正確認(rèn)知、具體分析教材的基礎(chǔ)上，才能進行合理的教學(xué)設(shè)計，有效地開展教學(xué)活動。這不但需要教師對教材的知識內(nèi)容了然于胸，還需深挖單元的學(xué)習(xí)價值，分析出物理知識背后要求落實的核心素養(yǎng)內(nèi)容。以“電磁感應(yīng)定律”單元為例，從三個部分分析教材。

２．１．１ 單元內(nèi)容分析

單元內(nèi)容是教學(xué)主體，也是落實核心素養(yǎng)的載體。在分析單元教材時，找出單元涉及的所有知識點并繪制出知識結(jié)構(gòu)圖，準(zhǔn)確地把握住重難點，能為后續(xù)單元活動的教學(xué)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。滬科版高中物理必修三第十章第三節(jié)介紹了“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，選擇性必修二第六章則系統(tǒng)學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)定律”，考慮結(jié)構(gòu)的完整性，將兩部分內(nèi)容合并為新的單元。故單元內(nèi)容有三部分：一是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象；二是探究感應(yīng)電流方向；三是通過法拉第電磁感應(yīng)定律定量解決問題。涉及到的主要知識點如圖２所示。

根據(jù)知識點提煉學(xué)科概念為磁生電的能量觀，重要的實驗定律有楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律。

２．１．２ 單元學(xué)習(xí)價值分析

單元學(xué)習(xí)價值分析就是確定學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展的價值及意義。通過學(xué)習(xí)價值分析，明確單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)對落實核心素養(yǎng)培育的作用。內(nèi)容上，“電磁感應(yīng)定律”的單元學(xué)習(xí)有助于提升物質(zhì)觀、運動和相互作用觀、能量觀。物理學(xué)史上，“電磁感應(yīng)定律”的學(xué)習(xí)是以電流磁效應(yīng)為基礎(chǔ)，進一步揭示了電與磁之間的聯(lián)系，為麥克斯韋電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。實際應(yīng)用上，電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，在生產(chǎn)、生活、科技等方面都有積極的應(yīng)用，本單元的學(xué)習(xí)也將為交變電流和變壓器的探究奠定基礎(chǔ)。單元關(guān)鍵概念與核心素養(yǎng)培育的關(guān)系如表１所示。

２．２ 構(gòu)建單元結(jié)構(gòu)

單元的結(jié)構(gòu)化將碎片化的知識點通過內(nèi)部的邏輯整合為一個理性的、系統(tǒng)的、更符合認(rèn)知規(guī)律的整體。單課時的設(shè)計，只能教會學(xué)生某個概念和規(guī)律，缺少了連接概念的神經(jīng)元，不易于情境化問題的解決。新課改更注重情境的創(chuàng)設(shè)和問題的解決，需要的不是單一的知識，單元教學(xué)則通過建立知識框架，促進學(xué)生思維發(fā)展的連續(xù)性和系統(tǒng)性，從而更好地提升了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

通過羅列的知識點，提煉出本質(zhì)問題，對于物理課程來說，本質(zhì)問題可對標(biāo)單元長作業(yè)任務(wù)的布置。本質(zhì)問題一般比較抽象，難度高，需要拆解轉(zhuǎn)化為稍具挑戰(zhàn)的、學(xué)生感興趣的、通過努力能解決的驅(qū)動問題，如表2所示。

以“電磁感應(yīng)定律”單元為例，用一個核心的具有挑戰(zhàn)性的問題“如何實現(xiàn)手機的快速無線充電”來引領(lǐng)單元的學(xué)習(xí)。旨在通過手機的無線充電現(xiàn)象揭示其背后的原理，并歸納、總結(jié)出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，進而通過實驗探究出感應(yīng)電流的方向，歸納、總結(jié)出楞次定律的內(nèi)容，最后通過對法拉第電磁感應(yīng)定律的科學(xué)探究，深入理解其物理意義，最終完成小論文解決本質(zhì)問題。

２．３ 明確單元目標(biāo)，合理規(guī)劃課時

單元教學(xué)目標(biāo)不同于課時教學(xué)目標(biāo)，它強調(diào)單元結(jié)構(gòu)的整體性與系統(tǒng)性。單元目標(biāo)的確定需要綜合教材、課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情，而目標(biāo)的達成可實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。在入項之前，學(xué)生基本具備自主設(shè)計實驗的能力和對實驗現(xiàn)象的歸納、總結(jié)能力。本單元的主要學(xué)習(xí)活動是科學(xué)探究活動，通過經(jīng)歷三次重要的探究活動，逐步提升“推理、論證”的科學(xué)思維，體會“問題、證據(jù)、解釋、交流”的科學(xué)探究方法，在探究過程中認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)的態(tài)度。

設(shè)定“電磁感應(yīng)定律”單元教學(xué)目標(biāo)如下：

（１）了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象：經(jīng)歷四次探究的實驗現(xiàn)象，歸納得出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，學(xué)會抓住事物的本質(zhì)特征，提升觀察能力、邏輯思維能力和科學(xué)表達能力；通過了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用，增強社會責(zé)任感。

（２）理解楞次定律：在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實驗中，學(xué)生將經(jīng)歷提出問題、選擇器材、制訂方案、正確操作、獲得數(shù)據(jù)、分析歸納、形成結(jié)論的過程；能用能量的觀點解釋楞次定律。

（３）理解法拉第電磁感應(yīng)定律：在通過“智能電源”探究感應(yīng)電動勢與磁通量關(guān)系的實驗中，感受實驗探究和理論演繹相結(jié)合的方法；通過對圓盤發(fā)電機等原理的分析，感悟物理的實用性。

基于以上的單元目標(biāo)和圖２的概念層級圖，“電磁感應(yīng)定律”單元設(shè)定了８個課時（圖３）。

單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的基準(zhǔn)參照是中等學(xué)力的學(xué)生，對部分小組來說，已有的知識和能力儲備不足以完成項目主題任務(wù)，就需要教師將驅(qū)動性問題細(xì)化為指向更為明確、具體的概念性問題或事實性問題，降低認(rèn)知的難度，以推進項目的進展，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)?？蓪⒏碗A的問題稱為內(nèi)容性問題，這類問題需要教師密切關(guān)注項目開展進程，視學(xué)生需要而提問，以“電磁感應(yīng)定律”單元第１課時為例，預(yù)設(shè)內(nèi)容性問題如表３所示。

２．４ 設(shè)計項目評價

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提到，高中物理學(xué)習(xí)評價是以學(xué)生發(fā)展和素養(yǎng)為本［２］。新課標(biāo)精心研制了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對育人目的給予了更多的關(guān)注，評價的核心目的在于推動學(xué)生的學(xué)習(xí)進步和促使教師改進教學(xué)。項目化教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)真實情境，在解決問題的過程中提升學(xué)生的知識和能力，項目化提倡全程評估，實施過程性的評價［７］。素養(yǎng)的多元性決定了評價方式的多元化，單元教學(xué)評價包括評價內(nèi)容、評價目的和評價方式。

２．４．１ 評價內(nèi)容

通常情況下，評價的內(nèi)容有兩部分：一是對知識的評價，二是對能力的評價。物理知識的掌握不僅關(guān)系到筆試考查的傳統(tǒng)評價，更關(guān)系到物理領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)。而大單元教學(xué)和項目化學(xué)習(xí)體驗不僅僅是為了揭示物理概念和應(yīng)對傳統(tǒng)考試。從學(xué)生入項組隊開始，社會交流直接影響項目的進展；物理規(guī)律探究過程中的思維和實踐操作能力也是實驗成敗的關(guān)鍵；能否通過表達呈現(xiàn)出讓人眼前一亮的項目成果是綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，能力則是素養(yǎng)目標(biāo)的達成評判。依據(jù)評價的內(nèi)容，筆者將評價細(xì)化為六個方面，具體如圖４所示。其中，思政性評價參考了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》和思想政治教育的內(nèi)容。

對標(biāo)核心素養(yǎng)的四個方面：“概念性評價”主要評價“物理觀念”；“科學(xué)性評價”反映在活動中呈現(xiàn)的“科學(xué)思維”能力和項目成果（主要以科學(xué)論文、ＰＰＴ匯報和科技小制作為主）的科學(xué)性上；“探究性評價”主要針對“科學(xué)探究”能力；“社會性評價”和“思政性評價”大致對標(biāo)核心素養(yǎng)的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”；與人交往能力、自我發(fā)展能力則在項目化學(xué)習(xí)中的“社會性評價”中體現(xiàn)出來；思政教育旨在培養(yǎng)具有“四個自信”的時代新人，而物理學(xué)科中的科學(xué)家精神、優(yōu)秀品質(zhì)等元素亦是思政教育的寶貴素材；新添加的“審美性評價”主要是對項目成果在視覺上的評判，以激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的創(chuàng)造力，提升美育能力。

２．４．２ 評價目的

根據(jù)評價目的可將評價分為兩類：一是終結(jié)性評價，為判定學(xué)生能力和課程效果提供證據(jù)；二是形成性評價，為下一階段的學(xué)習(xí)提供重要依據(jù)。期中、期末和高考的測試是考量學(xué)生的階段能力，為終結(jié)性評價。除此之外的評價都是為了能更好地開展教與學(xué)而設(shè)定的形成性評價。

２．４．３ 評價方式

教學(xué)評價要反映學(xué)生在日常活動中的表現(xiàn)，恰當(dāng)?shù)脑u價方式能有效激勵學(xué)生提升自我效能，故教師需要提供豐富的評價方式。評價方式可設(shè)計為四種：課堂問答、自我評價和同伴評價、階段性測評、項目成果匯報。

以“電磁感應(yīng)定律”單元為例，根據(jù)評價內(nèi)容和綜合核心素養(yǎng)目標(biāo)，分析不同評價方式的適配性，并以此為依據(jù)進一步設(shè)計評價細(xì)則（表4）。

３ 結(jié) 論

無論是項目化學(xué)習(xí)還是單元教學(xué)，學(xué)習(xí)的主體都是學(xué)生。案例中的單元設(shè)計以項目為載體，學(xué)生親身參與電磁感應(yīng)相關(guān)的實驗和探究，不是孤立地記憶知識點，而是深入、系統(tǒng)地理解電磁感應(yīng)定律的內(nèi)涵和應(yīng)用，這有助于物理觀念的形成。在動手設(shè)計、完成實驗和獲得結(jié)論的同時，切實提升了科學(xué)探究能力。實驗中，隊員們通過思維風(fēng)暴嘗試不同的方法和思路，最終解決了問題，有效激發(fā)了創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了團隊合作，也提升了解決問題的能力，實現(xiàn)了素養(yǎng)的提升。

但在基于項目的單元教學(xué)實踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問題：

（1）高中物理單元知識豐富，“電磁感應(yīng)定律”單元僅靠學(xué)生自主探究難度較高，項目的進展也會受到很多因素的影響，教師需要在項目中靈活、適時地給予指導(dǎo)。對學(xué)力弱的班級，教師需要引領(lǐng)學(xué)生完成探究工作，這需要教師具備較高的專業(yè)素養(yǎng)和較強的課堂應(yīng)變能力。

（2）上海的物理課程課時緊、任務(wù)重，學(xué)生基礎(chǔ)有差異，完全放手學(xué)生需要更多課時，故不得不弱化某些環(huán)節(jié)，用班級整體探究取代自主探究。

（3）項目化學(xué)習(xí)能提升核心素養(yǎng)，但需強化時間概念以應(yīng)對筆試，特別是像電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用在考試中占比不小，所以還需要一到兩個課時的習(xí)題鞏固。

總體來看，基于項目的單元教學(xué)設(shè)計能有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，但也需要妥善處理好可能出現(xiàn)的問題，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，才能促進教學(xué)效果的提升。

參考文獻：

［１］核心素養(yǎng)研究課題組．中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)［Ｊ］．中國教育學(xué)刊，２０１６（１０）：１－３．

［２］中華人民共和國教育部．普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０２０．

［３］崔允漷．學(xué)科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學(xué)設(shè)計［Ｊ］．上海教育科研，２０１９（４）：１．

［４］上海市教育委員會教學(xué)研究室．中學(xué)物理單元教學(xué)設(shè)計指南［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１８．

［５］鐘啟泉．學(xué)會單元設(shè)計［Ｊ］．新教育，２０１７（１４）：１．

［６］夏雪梅．項目化學(xué)習(xí)設(shè)計：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國際與本土實踐［Ｍ］．北京：教育科學(xué)出版社，２０２１．

［７］夏雪梅．在學(xué)科中進行項目化學(xué)習(xí)：國際理解與本土框架［Ｊ］．教育研究與評論，２０２０（６）：１１－２０．

（欄目編輯 鄧 磊）