单元育人：物理学科育人的有效路径.pdf

书 书 书 年第期总第 期单元教学单元育人：物理学科育人的有效路径任虎虎摘要：单元既是学科教学的基本单位，也是学科育人的基本单位。育人自然成为单元教学的价值追求。实践中，要注重单元之间的关联性、协同性和迭代性，关注单元学习目标、目标评价证据、单元学习活动、单元进阶作业的设计和课堂教学的具体实施，采用内涵挖掘、关联融合、学科实践和价值澄清等策略有效实现单元育人。关键词：单元育人；学科育人；学科实践；高中物理基金项目：江苏省教育科学“十四五”重点规划课题“指向深度学习的高中物理单元逆向设计与实施的研究”（）。在落实立德树人根本任务的背景下，学科育人的功能和价值日益得到应有重视。郭元祥提出，学科育人价值的挖掘要透过知识的表层，去追寻知识背后的文化意义和价值传承。成尚荣认为，学科育人是教学改革的指南针和准绳，应从“学科之魂”“学科之眼”“学科之法”等方面探寻学科育人的独特方法。普通高中物理课程标准（年版 年修订）明确指出：“高中物理课程注重体现物理学科的本质，从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任方面提炼学科育人价值。”这为高中物理学科育人指明了方向。一些研究者已对物理学科育人作了分析。马亚鹏认为，物理学科的独特育人价值体现在认知价值、发展价值、精神价值和审美价值等方面；陈孝杰提出物理观念育人、物理智慧育人和物理德性育人等要素；杨映川和石志青提出从科学方法与科学思维、科学精神与科学态度、教育与社会责任、美学体验与美学渗透等方面明晰物理学科育人价值。综合上述研究，物理学科育人价值突出体现在观念、方法、精神和审美四个维度上。那么，如何将这些维度融入教学实践之中？如何避免学科育人的窄化、浅化和泛化？如何帮助学生将物理学科独特的育人价值内化于心、外化于行？这些问题值得教师重点关注。单元整体教学是新课程改革倡导的教学方式，单元育人是破解上述问题的有效路径。一、单元是学科育人的基本单位单元教学的设计与实施可以克服传统课时教学中存在的知识结构零散化、学生学习碎片化、知识理解浅层化等现实问题。单元作为一个相对独立的学程，是对某一核心内容的专题化学习、主题性理解，是教学的基本单位之一。单元向上承接物理学科核心素养，向下统整课时教学实施。在单元教学实践中，须秉持系统思维，注重单元内知识的纵向进阶和单元间知识的横向关联，促进物理学科知识结构化、物理思想方法体系化和物理学科能力表现化，达到培育物理学科核心素养的目的。单元不但是学科教学的基本单位，也是学科 育人的基本单位。单元育人是指以单元为单位，充分挖掘单元内容的育人价值并发挥其育人功能，使学生超越对知识的表层理解，促使他们获得单元知识背后的逻辑、观念、思想、意义、文化和美学价值等。实践中，要利用物理学科核心素养的整合作用，促进单元之间相互渗透、相互支撑，实现不同单元育人价值的协同，达到整体大于部分之和的效果。单元育人丰富和扩展了单元教学的内涵与外延，为落实学科育人和培育物理学科核心素养提供了有效的路径和抓手。二、育人是单元教学的价值追求单元教学不仅要注重知识的系统化学习，还要超越知识的符号意义和表层理解，深入知识背后的逻辑结构、意义系统和价值传承层面。也就是说，要搞清楚物理学科知识的产生与来源、演变与发展、价值与作用、思想与方法，要历史化、立体化地挖掘单元的核心内容，明晰单元育人的切入点与发展点，真正发挥单元育人的应有价值。单元教学整体设计包括单元主题确定、单元学习目标设计、目标评价证据设计、单元学习活动设计和单元进阶作业设计等内容（见图）。教师可从单元整体视角挖掘育人内容，整合育人资源，指导课堂教学实践，促进学科育人落地生根、开花结果。图基于单元教学落实学科育人的路径一是单元学习目标的设计。这一环节要考虑的核心问题是学习目标体系的确定。教师应对课程标准、教材内容和学生学情进行深入分析，结合学科核心素养的要求，整合各维度的育人内容，凸显单元目标的育人性、发展性、整体性和系统性特征。二是目标评价证据的设计。这一环节要思考以下问题：什么证据或者说学生的哪些表现能表明教学目标的实现？要达到这样的表现需要怎样的学习材料和学习活动？如果目标没有实现，需要及时采取哪些措施？目标评价证据的设计主要指向表现性任务，并配以相应的评价量规，动态地评价育人成效，突出评价的真实性、开放性和挑战性。三是单元学习活动的设计。单元学习活动要能促进学生对知识的真正理解和灵活迁移，落实从“学科教学”转向“学科育人”，实现学生生动活泼的成长和正确价值观的形成。因此，学科育人视域下的单元学习活动设计要有更广的视野、更强的联结与更深的整合。四是单元进阶作业的设计。单元教学设计应充分尊重学生的差异，尽量避免整齐划一的作业形式，以便真正发挥作业的育人功能。单元作业设计要突出进阶性，即通过基础类、提高类和拓展类的阶梯化作业，增强学生对单元目标的深化理解。要适当加大实践性作业的比例，让学生真正“动”起来。五是课堂教学的具体实施。课堂教学是落实单元整体设计的主阵地，要以学科育人为旨归，以学生发展为中心，营造和谐包容的课堂文化氛 围，让学生充分发表自己的见解，并及时给予反馈与引导，帮助他们形成积极的情感态度和正确的价值观念。三、高中物理单元育人的有效策略物理学是一门基于观察与实验的基础学科，主要通过建构物理模型、应用数学工具、开展科学推理论证来研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律。物理教学要引导学生经历学科实践过程，体会物理学科的研究方法，养成实事求是、严谨认真的科学精神，增强创新意识和实践能力。基于物理学科独特的育人价值，笔者认为内涵挖掘、关联融合、学科实践和价值澄清是实现高中物理单元育人的有效策略。下面以人教版高中物理教材“电能能量守恒定律”单元为例加以说明。（一）内涵挖掘内涵挖掘是单元育人的逻辑起点，即在单元整体设计过程中，通过对课程标准、教材内容和学生学情的深入分析，结合物理学科核心素养的目标要求，深入挖掘单元内容中蕴含的育人养分。内涵挖掘可以重点关注物理观念、物理思想、物理精神、物理之美四个维度，让学生真切体会物理学科对认识世界、发展自身的重要作用。“电能能量守恒定律”单元的育人内涵挖掘如下。物理观念：通过电功、电功率的学习，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象，理解闭合电路欧姆定律的内涵，认识能源开发与利用对人类生活和社会发展的重要影响，进一步发展能量观（守恒、转化和耗散等），提升解决实际问题的能力。物理思想：在电功的分析和计算中发展模型建构的思想方法，会用闭合电路欧姆定律分析电路各部分之间电学量的相互关系，理解“局部整体局部”的思想方法，会设计并实施“测量电源的电动势和内阻”实验，体会图像法在研究物理问题中的作用。物理精神：体会科技进步、能源利用对人类生活和社会发展的影响，认识科学技术社会环境的关系，领会保护环境、节约能源、促进可持续发展的重要意义，提升安全用电意识。物理之美：体悟物理现象之美、理论描述之美和理论结构之美，通过电路中能量转化的分析及闭合电路欧姆定律的推导，深刻理解能量守恒定律的普适性及其描述的简洁性是自然界和谐统一的完美体现。“电能能量守恒定律”单元与人类社会发展密切相关，对电能的开发和利用离不开对电学基本知识的理解。通过对电能本质的学习，学生能体会到事物之间是普遍联系的，形成合理利用电能、节约能源的意识。（二）关联融合在内涵挖掘的基础上，教师应进一步将单元育人的关键内容与物理知识的教学充分关联起来，形成一个统一的逻辑结构，使学生在学习物理知识的同时获得物理观念、发展思想方法、提升审美能力。一方面，可以渗透物理学史，让学生在了解知识的产生与发展过程的同时领悟锲而不舍追求真理、服务祖国服务人民的科学家精神；另一方面，可以联系生产生活实际，让学生在理解人类生活的不断改善与物理学的发展密切相关的同时充分认识物理学科的实用价值并树立投身科学研究的志向。“电能能量守恒定律”单元的关联融合点分析如下。在能量守恒定律的教学中，可向学生介绍迈耶、焦耳和亥姆霍兹等科学家对能量守恒定律的重要贡献，重点讲解焦耳为了测量热功当量，历经将近四十年，不断改进实验方法，尝试了四百多次后终于取得成功，由此体会焦耳身上折射出来的实事求是、百折不挠、严谨认真和淡泊名利的精神光辉。在电源、电动势的教学中，可向学生介绍我国锂离子电池的发展状况，重点讲解我国企业宁德时代连续多年装机量位居世界第一，先后成为多家国际汽车企业的供应商，其主攻的三元锂电池相关技术处于世界领先水平。在全球能源危机的背景下，电池的续航能力和安全性成为相关研究的重点，可让学生联系之前学过的超级电容技术，体会科学技术发展对人类生产生活进步的巨大推动作用，帮助他们树立投身科学研究的远大理想。（三）学科实践学科实践是学科专业共同体怀着共同的愿景，运用这一学科的概念、思想与工具，整合心理过程与操控技能，解决真实情境中的问题的一套典型做法。基于物理学科特点，物理学科实践可从形式上划分为外部实践和内部实践。外部实践的核心是体验，主要包括观察、实验、调研、操作、策划、制作和阅读等；内部实践的核心是思维，主要包括模型建构、等效转化、分析综合和抽象概括等。物理学科实践是“外部内部外部”不断交互迭代的过程，可促进学生反思性思维、批判性思维和创造性思维等高阶思维能力的发展。“电能能量守恒定律”单元涉及的学科实践较多，下面择要分析。学科实践：推导闭合电路欧姆定律。首先，引导学生针对电路中电荷的移动过程建构物理模型，应用电场力做功的相关知识推导电流做功公式；其次，根据电场力做功与电势能的关系（功能关系）分析电路中的能量转化情况；最后，利用闭合电路的特点，综合推导闭合电路欧姆定律。学科实践：实验测量电池电动势和内阻。首先，引导学生根据闭合电路欧姆定律，自主提出实验设计方案，并通过相互讨论确定其中可行性更强和操作更简洁的方案；其次，小组合作开展实验并记录数据，运用公式法、图像法对数据进行处理并比较处理结果，反思哪种方法更好；最后，对实验的系统误差和偶然误差进行分析，提出减小误差的方法并说明原因。学科实践：测量水果电池的电动势和内阻。把铜片和锌片相距约插入一个苹果中，制成水果电池，铜片相当于电池的正极，锌片相当于负极，测量其电动势和内阻。进一步研究铜片和锌片的距离及插入深度对电动势和内阻的测量值是否有影响，换用番茄、土豆、梨等不同蔬果对测量值是否有影响，并分析原因。学科实践：引导学生观察自己的家庭、学校以及生活的城市中存在哪些能源浪费现象，提出可行的节能方法，形成研究报告。学科实践：收集资料，从能源利用的角度讨论为什么要对垃圾进行分类；调查所在地区大气污染、水污染、声污染等的主要污染源，了解防治方法。学科实践是实践育人的具体表现，也是单元育人的主要措施。通过课内测量电池电动势和内阻、课外探索水果电池电动势和内阻的影响因素，学生的学科视野得以拓宽，他们的沟通合作能力与实事求是的严谨认真精神得到发展。（四）价值澄清学生的情感态度提升、审美能力发展不可能通过灌输实现，而是要通过澄清，在评价反思的过程中逐步实现。价值澄清，即通过评价和反思，帮助学生减少价值混乱并促进其正确价值观的形成。价值澄清注重在学科实践的基础上，引导学生对学习内容、过程和方法进行自主反思和内化，让学习成为学生自我完善、自我提升的过程。通过“电能能量守恒定律”单元的学习，要重点引导学生对能量的本质、转化与利用等维度进行反思和澄清。例如，能量问题的研究更关注事件发生的限制条件而非事件发生的动因，这在第一类永动机的研究中有所体现；能量永远守恒却又存在方向性，意味着能量来自一方而必须去向另一方，这是第二类永动机无法制成的原因。教学中，可引导学生总结与梳理对能量观念的认识，让他们填写完成表。表对能量观念的总结梳理物理观念 纵向进阶具体内容能量观能量的形式动能、势能、内能、光能、水能、潮汐能、地热能和核能等能量的来源机械系统的能量来源于一些力的做功能量的传递和转化做功、热传递、电磁辐射等是能量传递和转化的原因能量的退降能量的转化和转移具有方向性能量的守恒在转移和转化的过程中，系统内各种形式的能量总和保持不变环境问题能源的不当利用会造成严重的环境污染，要节约能源、改进技术，追求可持续发展 能量观的建立是一个螺旋式上升的持续过程，这本身就是对学生科学本质观的培养。对能量守恒观和能量耗散观的价值澄清，有助于学生批判性思维、协作性思维和创造性思维的发展，使他们形成人与自然和谐共生的理念。正如焦耳所言：“对自然及其规律的研究是一项基本而神圣的任务，它对年轻一代的教育是非常重要甚至是必不可少的。”物理学科肩负着认识自然、利用自然和保护自然的重要使命，教师应通过单元育人实践真正使“物理教学”转向“物理教育”，将学科育人理念落到实处。参考文献：郭元祥论学科育人的逻辑起点、内在条件与实践诉求教育研究，（）：成尚荣学科育人：教学改革的指南针和准绳课程教材教法，（）：中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准（年版 年修订）北京：人民教育出版社，：马亚鹏论物理学科的育人价值物理教师，（）：陈孝杰试论高中物理教学的育人价值物理教学，（）：杨映川，石志青发挥中学物理育人价值的策略探讨物理教师，（）：（作者任虎虎系华东师范大学教师教育学院博士研究生，江苏省太仓高级中学教师。）（责任编辑：郭晨跃）檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪（上接第 页）提升自身的科学与人文素养；也有利于学生深刻地感悟古人对自然的探索精神与创造智慧，从而增强自身的民族自豪感，自觉投身中华民族伟大复兴的历史伟业。当然，中华优秀传统文化的内容十分丰富，科学课程融入中华优秀传统文化教育要取得实效，还需要教材编者、教师、教学资源开发者等多方主体的共同努力。对教材编者而言，需要用简洁清晰的文字展示中华优秀传统文化内容，编排的教学活动应符合学生的认知特点。对教师而言，需要努力提升自身的中华优秀传统文化素养，善于从古代典籍中发掘相关科学元素，精心设计教学活动。对教学资源开发者而言，需要研发立体化的课程资源，为中华优秀传统文化进课堂提供恰当有效的渠道。只有这样，才能实现让学生对中华文明发展史中的思想观念、人文精神、科学技术等有所领悟与更好传承的目标。参考文献：李群，王荣珍论中小学中华优秀传统文化课程的开发与实施课程教材教法，（）：习近平在中央党校建校 周年庆祝大会暨 年春季学期开学典礼上的讲话人民日报，（）张华论理解本位跨学科学习基础教育课程，（）：朱林中华优秀传统文化融入初中物理教学的思考：以山东省属地文化为例中学物理教学参考，（）：魏昕基于学生认知的初中物理教材传统文化内容组织与呈现研究中小学教材教学，（）：吴红人教版初中地理教材中的中华优秀传统文化探究湘潭：湖南科技大学，：陈爽，张艳燕，张冬波中华优秀传统文化与高中物理教学的融合试题与研究，（）：（作者王海英系人民教育出版社科学编辑室副编审。）（责任编辑：郭晨跃）