核心素养视域下的单元教学设计

李凯波

《普通高中物理课程标准（2017年版）》凝炼了核心素养，给教学分析带来更丰富的维度，并对物理教学提出了更高的要求，从大概念、大思路出发的单元教学设计成为教研的重要内容。

1.单元教学设计的原则

一是基于课标要求，对教学目标进行“重构”，解读教材、分析教学内容、挖掘学习价值，即挖掘知识内容所对应的核心素养目标和物理学的思想方法。例如，“电磁感应与电磁波初步”单元蕴含丰富的核心素养和科学方法，在教材分析中可以充分挖掘，并引导教师对应具体知识设计具体素养目标。

二是基于学科特征，梳理内容并进行分类，厘清各知识点之间的逻辑关系和层级关系，建构起一个相互联系的有序整体，从而明确教学重点和实施策略。“电磁感应与电磁波初步”单元知识分为三个层级：层级一是“电生磁”，包括课本中的第一节“磁场磁感线”与第二节“磁感应强度 磁通量”，介绍磁场的主要概念及磁现象的电本质;层级二是“磁生电”，即第三节“电磁感应现象及其应用”，探究产生感应电流的条件，认识到电流能够产生磁场，磁场也可以产生感应电流;层级三是电磁场应用，包括第四节“电磁波的发现及其应用”和第五节“能量量子化”，从运动和相互作用的角度理解变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，电场和磁场形成统一不可分割的电磁场，从能量的角度介绍电磁波能量量子化的特征。

三是基于学生认知规律，设计教学环节，展现知识形成、发展和应用的过程，调动学生参与活动的积极性和创造性。因此，单元教学的学情分析可以结合教学实践，以物理学科核心素养为主线，关注学生已有经验、认知特点等，对学生进行全面分析，为找准教学起点和设计活动任务奠定基础。

2.单元具体学情分析

物理观念方面，学生在初中阶段已经学习了简单的磁现象，在高中阶段，经过电场的学习，初步建立了“场”的概念;知道闭合电路的部分导体切割磁感线能够在回路中产生感应电流，对电与磁间的相互作用有初步的了解。

科学思维方面，通过静电场的学习，学生初步掌握了研究“场”的方法。对理想化模型法等科学方法较为熟悉，能够基于实验现象进行科学推理。

科学探究方面，学生可以类比电场强度的建立过程，通过实验探究和科学推理建构描述磁场强弱的物理磁感应强度。学生在初中时探究过感应电流的产生条件，需要在此基础上补充实验，将实验探究和科学思维相结合，得出感应电流的产生条件。

科学态度与责任方面，通过前面的学习，学生产生了学习兴趣，同时对电磁学相关的物理学史有了一定的了解，挖掘并学习科学家在科学研究中尊重事实、敢于质疑、勇于创新的科学态度。

3.单元教学设计的操作框架和具体要素

在原有教学设计框架的基础上，依据学习进阶理论，完善单元教学设计操作框架（见下图），指导教师依据此框架的要素和流程撰写单元教学设计，使单元教学设计理念真正落地。

单元教学设计操作框架及要素

在单元教学设计框架中，“学习活动设计”要素是体现学生主体地位的关键，也是实现单元教学目标的关键。要引导教师创设与单元主题相关的尽可能真实的问题情境，以科学探究、问题解决为立足点，整体规划学科核心素养，选择学习方式和活动内容、设计教学策略、提供学习资源，并设计对学生活动的评价反馈，体现目标、活动和评价的一致性。

例如，“电磁感应与电磁波初步”单元的层级一“磁场的描述及其本质”的学习过程设计包括六个方面。一是问题情境创设。创设三种相互作用的情形：通电导线使小磁针偏转;磁铁对通电导线有力的作用;两条平行放置的通电导线之间有力的作用。由此情境提出问题：以上两个物体间的相互作用是如何产生的？通电导线周围的磁场有何特点？我们该如何形象地描述磁场？磁铁和电流的磁场是否有相同的起源？磁场对哪些物体有力的作用？如何定性比較磁场的强弱？类比电场的研究方法，设计定量描述磁场强弱的方案。二是知识内容安排，包括简单的磁现象、磁现象的电本质、磁场的性质、磁感线、安培定则、磁感应强度、磁通量。三是物理学科核心素养发展规划。通过简单磁现象的实验，丰富学生对磁场的感性认识，发展物质观;通过实验探究得出通电直导线、环形电流、螺线管周围的磁场，通过类比的方法，建构磁感线理想模型;类比人口密度建构磁感线密度，定性比较磁场的强弱，引入磁通量的概念等。四是学习方式指导。通过学生探究实验，模拟电流周围的磁场分布，根据实验结果归纳推理出安培定则;小组讨论设计定量描述磁场强弱的方案，然后观看教师演示实验或者实验视频，探究通电导线在磁场中受力的特点，经过科学推理定义磁感应强度的概念;学生自主阅读教材，了解历史上科学家们对电与磁的联系的探索。五是学习难点突破。本层级的重点和难点是安培定则的得出和应用，以及磁通量、磁感应强度概念的建立。可以从以下几个方面进行突破：通过分组实验探究得出电流周围的磁场分布;通过立体的图片和视频帮助学生建构磁场的空间分布;通过总结归纳得出安培定则;通过自制模型帮助学生将立体图转化成侧视图和俯视图;通过实验探究得出通电导线在磁场中受力的特点。六是学习反馈评价。采用课前诊断的方式，考查学生对通电螺线管的磁场和磁铁周围磁场的理解。通过讨论、课堂练习、课后作业等方式重点对场的研究方法、安培定则、磁感应强度的定义进行检测和评价。