基于学科核心素养的高中物理的单元教学设计

基于学科核心素养的高中物理单元教学设计湛江市包明名师工作室湛江市二中海东中学包明

一

时代背景和问题提出二

高中物理教学单元划分的相关理论四

高中物理单元教学设计的实施三

如何进行高中教学物理单元教学设计目录/Contents五

单元教学设计模板一、时代背景和问题提出01一、时代背景和问题提出1、对现实的教学情况改革需要“知识点、习题项、活动控”为标志的课堂教学，教学设计仍然存在“聚焦灌输的教学和聚焦解题”的两种误区教学，容易忽视知识之间的相互联系，不利于网络化物理观念的形成，科学思维的养成，科学探究活动的开展，科学态度与责任的落实。在应试教育背景下，我国的课堂教学及其研究归根结底就是聚焦碎片化的知识点教学。症结何在？可能有两个因素在起作用，其一，没有摆脱课时主义；其二，缺乏单元设计的基本功。一、时代背景和问题提出2、培育学科核心素养。以落实新课标要求和即将使用新教材为契机

物理学科核心素养是国家站在一个更高的物理文化层面对高中物理教学提出的目标要求，包括:物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，这四个方面本身就是不可割裂的，是一个系统、有机融合的整体。

单元教学设计比利时教育家德克乐利在19世纪末提出了单元教学，要求教学遵循“整体化”和“兴趣中心”的原则。

是一种有效的策略和方法。以单元整体设计来统领本单元的每一节课的教学，每一节课的教学各有侧重，而不是面面俱到，有利于核心素养培育在物理课堂的落地生根。

一、时代背景和问题提出2、培育学科核心素养。以落实新课标要求和即将使用新教材为契机

新教材以落实立德树人根本目的为总导向，以提升物理学科核心素养为总目标体现课标的理念和要求、注重教材的时代性关注学业质量水平要求、继承和发展……使用新教材应注重提高学生学习与创新能力注重创设符合学生认知、激发学习兴趣、支持知识建构过程、促进思维发展的课堂丰富教学内容，拓展教学时空，努力探索互动式、启发式、探究式、体验式教学开展研究型、项目化、合作式学习探索新型教学模式的有效应用，打造“新课堂，创建新课程”，最终推动实现“课堂革命”的目标！

二、高中物理教学单元划分的相关理论02二、高中物理教学单元划分的相关理论1、单元教学设计的教学理论

单元教学设计从一章或者一单元的角度出发综合利用各种教学形式和教学策略通过一个阶段的学习让学习者完成对一个相对完整的知识单元的学习。

基于“核心素养”的单元教学设计蕴含着核心素养的培养素材教师要考虑到学生的知识水平与物理探究之间的关系主动为学生的物理探究能力培养搭建平台这个过程正是学生核心素养的培养过程。二、高中物理教学单元划分的相关理论2、核心概念

定义

是指适用于一定范围内物体和现象的概念，是对自然界中一定范围内的物体和现象的特性或相互关系进行解释后的抽象，具有很强的解释力。

高中物理核心概念(11个)包括：力与运动；能量、动量的守恒；稳定的电磁场；变化的电磁场；分子动理论；热力学定律；几何光学初步；物理光学初步；原子的结构；原子的变化；波粒二象性和相对论。分布在力、电、热、光、近代物理五个领域。二、高中物理教学单元划分的相关理论3、学习进阶该概念于2004年第一次在科学教育领域正式提出，最早被用于测评设计。以美国科学促进会“2061计划”设计的《科学素养的导航图》和《科学中的学习进阶》等重要参考书籍和论文集的出版，标志着这一新研究领域的兴起。

以整合的概念体系为核心、围绕少数概念进行深入探究的进阶学习，能够有效改变其“广而浅”的科学学习现状。二、高中物理教学单元划分的相关理论3、学习进阶起点是“学生入学时的前概念和推理”终点是“期望所有学生在高中毕业时具备的科学素养”并给出从起点到终点的中间阶段，描述学生对大概念的认识如何不断发展。学习进阶的设计是一个“提出一实证检验一修改”的反复过程。可以从两方面进行研究来检验学习进阶是否有效：一是考察学生对核心概念认识的真实发展路径是否如学习进阶所描述；二是采用基于学习进阶的课程教学，对比其效果是否比传统的更好。二、高中物理教学单元划分的相关理论4、高中物理的教学单元以某个主题为核心，围绕着为实现目标而设计的探究性方案，从而形成结构化的教学单元。基于核心素养的物理教学单元，就其教学内容来说，一般需要把高中物理核心素养四个部分融为一体，只有整体地考虑才能整体地把握，才能看清楚什么是最重要的，什么是本质的。例如，必修2中的“曲线运动”，作为“牛顿运动定律”的延伸让学生通过对平抛运动、匀速圆周运动等运动形式的研究，体会物理学中化繁为简的研究方法，深化对位移、速度、加速度等重要概念的理解，提升学生关于力与运动关系的认识。让学生能从物理学运动和相互作用的视角分析自然与生活中的复杂问题。

三、如何进行高中教学物理单元教学设计03三、如何进行高中教学物理单元教学设计1、单元设计遵循的“ADDIE模型分析（Analysis）

分析学习者特性、前提条件（准备性）和教学内容，明确目标设计（Design）

进行教材研究，编制教学内容的可视图。开发（Development）开发即梳理单元计划、教学流程，准备教材与学习环境实施（Implement）

根据教案，运用准备好的教材，展开课堂教学评价（Evaluation）

借助教学后的研讨展开教学反思三、如何进行高中教学物理单元教学设计2、单元教学设计的定义与作用单元是基于一定目标与主题所构成的教材与经验的模块、单位可以大体分为教材单元（学科单元）与经验单元（生活单元）。学校的课程开发与课堂转型必须从单元设计做起，基于学科素养的单元设计是我们一线教师的基本功。不是把教学内容碎片化地当作知识点来处置，不是单纯知识点传输与技能训练的安排。而是有机地、模块式地组织与构成。单元教学设计是以重新划分的知识单元为设计内容，以“任务一探究一表达”的模式来呈现的教学设计。引导学生以真实的任务为中心展开学习，促使学生主动地开展与任务有关的规划、运作和评价，进行基于任务的问题思考。四、高中物理单元教学设计的实施04四、高中物理单元教学设计的实施按大单元设计的学习方案要把六个问题说清楚：一是单元名称与课时，即为何要花几课时的时间学习此单元；二是单元目标，即此单元要解决什么问题，期望学生学会什么；三是评价任务，即何以知道学生已经学会了；四是学习过程，即要经历怎样的过程才能够学会；五是作业与检测，即学生真的学会了吗；六是学后反思，即通过怎样的反思让学生管理自己的学习。四、高中物理单元教学设计的实施1、核心素养是单元教学目标设计的核心确定单元学习目标时考虑四个因素：一是课程标准要求;二是教材主题与核心内容；三是单元所承载的学科核心素养的进阶发展；四是学生的学习基础和发展需求。指向核心素养的物理单元教学设计——以高中物理“磁场”单元教学为例2、学习进阶

定义：是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述呈现：为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列本质：基于学生已有认知水平和课程内容标准，在学生学习过程中围绕学科核心概念或科学主题探索出连贯一致、逐级递进的学习序列.四、高中物理单元教学设计的实施四、高中物理单元教学设计的实施初中教材人教版中“电和磁”概念图高中教材人教版中“电和磁”概念图2、学习进阶

2、学习进阶

四、高中物理单元教学设计的实施“电和磁”主题下磁场内容的学习进阶表现水平进行单元学习内容的整体规划，综合考虑：1、问题解决过程2、知识逻辑顺序3、学生的认知发展4、学生的能力发展单元教学的整体规划一般分为三个阶段：1、构建知识结构框架2、挖掘知识承载的学科核心素养3、寻找承载核心知识的实际问题或任务四、高中物理单元教学设计的实施3、整体规划单元设计

3.1明确核心知识，构建知识结构框架

关注整章(单元)的知识，挖掘不同节(课题)、章之间教学内容的关系。四、高中物理单元教学设计的实施3、整体规划单元设计

3.1明确核心知识，构建知识结构框架

左手模型“机械运动”单元知识结构四、高中物理单元教学设计的实施3、整体规划单元设计

3.2挖掘知识承载的学科核心素养

物理教学应该从“以知识为本”转向“以素养为本”。

通过课标内容的解读：教学的内容要求、实施建议（教学提示）和评价要求（学业要求）都围绕着核心素养的养成和发展设置。例如：机械运动单元教学内容素养体现质点运动和相互作用观念；模型建构瞬时速度运动和相互作用观念；推理论证、极限方法加速度运动和相互作用观念；抽象思维探究匀变速直线运动运动和相互作用观念；科学探究、模型建构匀变速直线运动规律和应用逻辑推理、数学论证、联系实际、科学态度伽利略落体运动研究科学方法（物理实验与科学推理）、科学态度与责任探究自由落体运动规律逻辑推理、实验探究、模型建构…………四、高中物理单元教学设计的实施3、整体规划单元设计

3.2挖掘知识承载的学科核心素养

观念统领下的物理教学：以“观念建构”为例强调从更高、更系统的视角看待物理课程；强调在教学过程中理解和掌握物理概念和规律的；思考和解决物理问题过程中有哪些关键环节；关注在物理知识形成过程中形成了哪些思想方法、研究规范，如何形成了知识系统；关注物理学在研究自然的过程中形成了什么观念，这些观念又是怎样发展并演进成为今天的物理观念。3、整体规划是单元教学设计的关键

3.3寻找承载核心知识的实际问题和任务

建构主义认为:学生的学习本质就是借助学习情境的帮助，实现学习者对知识意义的主动建构。创设生活化情境，能使学习者在真实的问题情境中进行自主探索和自主学习，能够培养学生的物理学科核心素养，体现知识的育人价值。因此，明确知识结构，确立知识承载的学科核心素养之后，还需要寻找承载知识的问题和任务，特别是学生感兴趣的热点问题以及学生身边需要完成的实际任务。四、高中物理单元教学设计的实施3整体规划是单元教学设计的关键

3.3寻找承载核心知识的实际问题和任务

四、高中物理单元教学设计的实施第三届世界田径锦标赛男子100m前2名运动员反应时、分段跑成绩与最后成绩

名次成绩反应时10m20m30m40m50m60m70m80m90m100m第1名9.860.1401.881.080.920.890.840.850.840.830.870.86第2名9.880.1201.831.060.910.880.840.860.870.840.890.87问题：从表中给出的数据，如何比较这两名运动员的百米赛跑的情况？或者：计算两名运动员全程的平均速度，谁快些？

前10m的平均速度，谁快些？

要更精确地比较两位运动员的运动速度，

你觉得应该怎么做？从平均速度到瞬时速度3整体规划是单元教学设计的关键

3.3寻找承载核心知识的实际问题和任务

四、高中物理单元教学设计的实施引导学生思考:轨道上的钢球为什么会动？磁场对电流是如何作用的？磁场是什么？这种力大小方向如何，与什么因素有关？这种作用力是否还有其他应用？确定本单元的探究分任务：任务1:如何描述磁场（2课时）；任务2:磁场对电流的作用力方向如何判断(1课时)；任务3:磁场对电流的作用力大小与什么有关(2课时）；任务4:磁场力怎样使简易电动机转动起来(2课时)。在“磁场”单元中，选取的真实情境（电磁炮发射)3、整体规划是单元教学设计的关键

3.3寻找承载核心知识的实际问题和任务

教师依据单元学习主题，拆解任务，确立核心问题，然后依据核心问题解决的基本框架、学生认识能力发展层级设计驱动问题。核心问题是主题的关键问题，是学生学习活动的核心。驱动问题是需要不断探究，能激发学生的好奇心，并且需要调动高级思维的问题，一般具有普适性和开放性。内容问题是对驱动问题的明晰化、细分化表述，是连接、构建学习内容的关键点，学生通过内容问题而理解知识，掌握技能，并与生活内容建立联系。四、高中物理单元教学设计的实施3、整体规划是单元教学设计的关键

3.3寻找承载核心知识的实际问题和任务

在磁场单元里，我们确立的核心问题、驱动问题和内容问题如图4所示。四、高中物理单元教学设计的实施4、学习活动设计是单元教学设计的重点

整体考虑问题解决过程，让学生真正经历问题解决的过程。尽量在整个单元学习活动中，让学生体验关键能力的不断进阶。越是重要的物理核心知识,越需要让学生亲自经历知识的建构过程或者问题解决过程。四、高中物理单元教学设计的实施“体验”是指学生在活动中生发的内心体场活动为例，设计相对应的教学活动，如表1所示。四、高中物理单元教学设计的实施4、学习活动设计是单元教学设计的重点

5评估是单元教学设计实施的保障

物理单元教学设计追求单元目标、教学与评价的一致性，有力地促进了课程标准和核心素养在教学中的落实。四、高中物理单元教学设计的实施过程性评价：落实教学目标，培养学生的核心素养（1）及时巩固，培养踏实严谨的学习态度，避免临阵磨枪（2）补充终结性评价篇幅、时间、形式的局限，更全面地培养和考查学生的核心素养例如：课前预习、实验探究报告、学习反思、读书报告、自评、互评等（3）鼓励学生对学科知识深入探究，培养学生自主学习能力和科学探究精神例如：小专题研究、小论文、选学内容等四、高中物理单元教学设计的实施5、评估是单元教学设计实施的保障例：预习作业：质点、参考系、位移、时间概念：导学案问题清单：1.什么叫机械运动？举例说明你在生活中还看到的其它运动形式？你认为力学是研究什么问题的？2.结合书上的例子说明什么是质点？什么样的物体可以看成质点？质点是真实存在的物体吗？质点模型的建立给你什么启发？可参考阅读材料1：理想模型及其在科学研究中的作用。学习后完成以下问题：……4.“坐地日行八万里”、“同步卫星在赤道上空静止不动”、“飞矢不动”是什么意思？这些说法中有矛盾吗？如何解决这些矛盾？仿照P10图1.1-4举例说明对不同的参考系和坐标系描述统一物体的运动情况不同；6.

完成P11-12“问题与练习”。7.

如何理解时间（时间间隔）和时刻？阅读P12图1.2-1，分析二者之间有什么区别和联系？一秒内、第二秒、三秒初、四秒末都是什么意思？请在时间轴上表示出来。9.什么叫矢量和标量？你学过的物理量哪些是矢量？那些是标量？10.

如何理解P4图1.2-5