物理概念基础教学：探索单元教学方法

（一）单元教学理论

1.单元教学设计

单元教学的理论来源可以追溯到建构主义，它是一种自上而下的教学设计模式，即先呈现整体性的教学任务，学习者在完成这一学习任务的过程中，逐级发现子任务，进而培养和掌握解决各子任务所需要的知识和技能。

单元教学设计是为完成某一学科的课程教学，而进行的以优化教材结构为目的的，整体性、系统性的教学设计。单元教学设计需要综合把握与学科内容相关联的逻辑材料，并结合学生的认知规律，进行科学合理的组织。其目的在于让学生通过学科的学习和思维的加工，使零散的知识形成关联性强的知识体系。同课时教学设计相比，课时教学设计强调的是某一课时的知识目标，而单元教学设计以单元内容为基础，立足于单元内容间的联系，是从单元整体性出发所进行的知识间的连接设计，学生所学习的也不再是分散的知识。

基于当前的教学设计研究实践，具有代表性的单元教学模式一是日本学者提出的“主题—探究—表达”模式，二是“ADDIE”模式，即“分析—设计—开发—实施—评价”模式。目前，基于单元的划分，一般有两种方式：一种是根据知识结构，以符合学习者认知规律的方式编排；另一种是根据教学要求和学生的实际情况，打破教材限制，而建构符合学习者经验的新教学模块。本研究所指的教学单元，是围绕教材内容而划定的，按照同一主题的相关内容，将其串联起来的教学单元。

2.单元教学设计与物理概念形成的契合性

对于物理教学来说，观念的培养不仅在于学生知识的获得，而更为重要的在于知识的形成过程。通过知识体系的建构，促使学生形成能力素养。对学科形成结构化的认识，可以明晰学科中的各概念规律之间的本质联系，可以在面对问题时自发地调动结构中的各个知识进行解决。单元是围绕核心知识主题，将相关物理知识根据性质、特征、关联性组成的教学模块。单元教学可以将结构化的单元知识教授给学生，同时也可以帮助学生将系统的知识结构与学生已有的认知结构相融合。

由此可以看出，单元教学能够在整体与部分之间形成良好的衔接，帮助学习者把握知识的关联性与整体性，减少碎片化知识的现象，避免学习者在学习中的一叶障目，让学习者构建系统性的知识体系，这与物理概念的培养目标相契合。

（二）基于物理概念形成的单元教学设计模式

通过对单元教学的分析，为提高教学的有效性，加强对学生物理概念的培养，需要转变教学思路，打破单一的知识点为主的教学方式，而从学科内容的整体性出发，改进教学设计。以此为基础，笔者提出了单元教学策略。基于核心素养的物理概念单元教学，需要以物理概念为教学核心，以任务实现和问题解决为驱动。具体设计流程如下。

1.把握物理概念，科学制定单元教学目标

（1）分析教学要素，提炼单元教学目标

教学要素包括课程标准、教材内容，以及知识中所蕴含的物理概念等。教学目标的确定是教学的基础和前提，目标的确定，需要遵循由大到小、由宏观到微观的顺序，即课程目标→学段目标→单元目标→课时目标。其中，单元教学目标是中观层面的目标，既是对学段目标的细化，也是对课时目标的统领。单元目标的确定，离不开对课程标准的解读、教材内容的把握，以及教材内容所涉及物理概念深度理解的基础上。

对于单元目标来说，就是要解读物理课标，把握物理单元的教学要求，明确需要教什么以及如何教的问题，与此同时，还需要把握知识的难易度及深浅度。对教材的分析，需要建立在对教材整体把握，以及对单元内容准确把握的基础上，找出单元教学内容的编排规律，确定单元内容在整个教材中的地位。物理概念目标则是依据“基本物理知识—物理核心概念—物理概念”的逻辑顺序进行梳理。

课标中指出的中学阶段物理概念需要掌握的是物质观、相互作用观以及能量观，在对教材与课标的把握中，找出基本物理知识所对应的物理概念，以及与物理概念有关的物理知识和物理思想方法。

（2）基于学情确定单元教学目标

单元教学设计的目的在于学生对知识的系统性认知，因而，学生是单元设计的出发点和落脚点。在进行单元教学设计时，要以学生的实际为基础，立足于学生的认知状况，做到从学生的主体性出发。对于教师而言，不仅要了解学生现有的与单元内容相关的知识水平，还需要了解学生对知识的前认知，以及学生在观念、思想、方法、技能方面的发展水平。全面了解学生的实际与单元教学任务之间的联系。对学生的了解并不局限于智力水平，还包括非智力方面的，如学习兴趣、自我效能感等。通过对学生情况的综合分析，对其发展空间做出客观的评估。进而对于不同学生的不同发展空间，有针对性地制定教学目标及相应的单元目标。

2.紧扣物理概念形成路径，凸显单元知识结构的整体规划

单元教学设计，不仅要从学科的整体性着眼，遵循结构性原则，而且要围绕物理概念，以促进物理概念的发展为目标。(www.xing528.com)

（1）以物理概念统领物理知识学习

物理概念是物理学习的基础，在物理教学中占据着举足轻重的地位。因而单元教学的设计，需要围绕物理概念而展开，以高屋建瓴的视角去完成教学设计。物理知识的形成是一个不断建构和完善的过程，因而，观念的形成与之相似，具有层次性，因此需要依据“基本物理知识—物理核心概念—物理概念”的路径进行物理概念的建构。其中，基本物理知识包括基本物理概念、基本物理规律、物理方法以及物理思想。因此，基于物理概念的学习，就不再局限于单纯知识点的掌握和运用，而是更关注于知识的形成过程，在知识形成过程的体验中，掌握物理研究的思维和方法，获得将抽象的知识转化为具体的、系统化的知识体系的能力，从而提炼并升华物理概念。

（2）基于物理概念，建构结构性知识框架

基于物理概念的知识框架的建构，主要有两个途径：一是从概念、规律的逻辑出发；二是从物理概念形成路径出发。无论是物理概念还是物理规律的形成，其都不是互为独立的，而是存在一定的内在逻辑联系。构成这一联系的主线，是基于核心概念而串联起来的知识体系。以匀变速直线运动为例，在这一单元，核心知识系统为匀变速直线运动。为了阐述这一运动规律，首先需要用于描述运动的物理量位移、时间，以及由位移与时间的比值定义出的速度，再根据速度变化的情况而定义出加速度概念，在有了描述运动的各物理量后，就是匀变速直线运动的规律。通过这样的联系，就将各匀变速运动的概念、规律串联成一个整体性的结构体。当完成了匀变速直线运动规律的学习之后，需要更进一步地挖掘其内在原因，由此引出了加速度与力的关联，并将运动和力联系起来，形成系统性的认识，就此形成对运动与相互作用观念的初步理解。由此可以看出，知识框架的构建，需要教师明确单元核心知识，并围绕核心知识展开知识间的联系建构。研究表明，知识框架与物理本质的反映以及物理概念的形成都有直接的影响，越是凝练的知识框架，对物理学科本质的揭示越深刻，所形成的物理概念越清晰。

3.依据物理概念形成路径，合理设计单元驱动任务与问题

单元教学目标的实现，依赖于对单元驱动任务与问题的合理设计。为促使学生自主构建知识，需要采用任务驱动法，将知识目标融于任务之中，并围绕任务来进行教学设计。具体内容如下：在明确单元教学目标之后，立足于单元知识结构及物理概念构建的流程，制定单元学习任务；进而根据学生的认知规律以及物理知识形成过程，细化任务。由此可以看出，对任务的划分是单元设计的关键，对任务的设计，需要把握不同任务间的联系性，除此之外，还需要把握任务的难易度和可操作性。

通常，课时任务需要以问题呈现，以问题的形式对任务的呈现，能够最大限度地在学生与教学任务之间搭建有效沟通的纽带，通过将核心任务细化为单元子任务，能够便于学生对教学任务的理解，进而明确核心问题，通过问题的启发，能够激发学习者的思维，进而在思维的作用下，再提取出驱动问题。这样在环环相扣、层层递进的过程中，学习者自主探究的能力也因此而得到锻炼。

因而，从知识的整体性出发，通过任务与问题设计的双线并行，促使单元内容在学生脑海中形成一个知识体系。

4.显化物理概念，设计单元学习活动

学习活动的设计，不仅要体现单元任务，以学生物理概念的形成作为目标，还要反映完成单元目标所对应的问题。学习者在学习过程中，其对物理概念的认知是伴随着主客体反复的相互作用实现的。由此可见，物理概念的形成是一个不断反复的过程，主客体相互作用的活动，是物理概念形成的基础，在学习过程中扮演了重要角色。人的认识的过程，不仅是将客观信息融入大脑的过程，自身已有的经验也是必不可少的。认识的过程也就是新旧知识在实践中相互调整，形成新的认知。

（1）从问题出发设计学习活动

认识的提升，离不开学习活动的作用。学习活动是将教学内容转变为动态行为的关键。学习活动的开展需要以一定的教学内容为前提，而教学内容的传播又必须以活动为载体。因此，物理教学需要以活动为基础，学习者在学习活动开展的过程中，发展物理思维能力，掌握物理思想方法，形成物理概念。

单元教学学习活动的设计要始终围绕教学实际与学生需求，在坚持教师主导和学生主体地位的前提下，紧扣情境性原则和探究性原则，针对相应的学习任务而开展。在传统课堂中，教师一般也会丰富与教学相关的感性材料，旨在帮助学习者进一步的学习，问题是，这些感性材料大多是由教师加工而来的，并非来源于真实情境，这样的材料，对于学生来说，作用不是很明显。

基于物理概念培养的单元教学活动的设计，一定要注重材料的真实性，取材尽可能做到真实或者尽可能从真实情境出发，以便让学习者在开放性、真实性的情境中，体验物理问题的提取与解决过程。

教学目标是情境及活动设计的依据，基于教学任务和问题驱动的活动设计，每一个活动，都是围绕一个特定的问题而展开的，而所有活动也都指向单元核心问题的解决。对于某一单元学习活动来说，它是以单元教学目标为依据，而针对单元任务和问题所进行的划分。通过设计相关的学习情境，融一定的学科知识于相应的学习活动之中。在教学设计时，教师应当对学习活动所涉及的内容、方式、过程以及课程活动时间等进行预先安排、合理规划。此外，值得注意的是，物理知识或物理概念的认知与把握，离不开学习者的亲身感悟与体验。越是核心的知识及观念，越需要学习者亲身的活动经验，参与活动探究及问题解决的思考过程。

（2）学习结果评价

学习结果评价是在学习结束后，依据教学要求对学生的学习情况进行评判。评判有利于教师及时调整学习活动的安排。学习结果的评价方式包括形成性评价和结果性评价。形成性评价可以通过学生间交流问题、师生交流问答以及作业来评判学生的学习成效；结果性评价可以通过教师设计单元测验题进行评判。