单元设计中知识结构化的方向与方法

【摘 要】在初中物理课堂教学转型中，注重单元教学的整体设计是很重要的。教师通过单元设计能帮助学生更加系统地梳理知识点，实现知识结构化，并且能指引学生树立“大概念”思维，这对于学生的知识获取有极大帮助。对此，文章结合苏教版八年级下册第十章“压强与浮力”单元，对初中物理单元设计路径进行全面分析。

【关键词】初中物理;单元设计;知识结构化;浮力

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2022）12-0028-03

在学习知识的过程中，如果学生可以将零散的知识按照相应逻辑整合成特定的结构，那么其就会具备一定的知识应用、问题分析解决能力;如果学生可以将知识灵活地迁移到具体的情境中，就可以形成相应的素养[1]。可以说，知识结构化是促进学生能力、素养提升的关键，而单元设计也是由此提出的。在初中物理教学中，教师通过单元设计能帮助学生更加系统全面地学习知识，充分把握知识之间的联系，有助于学生健全知识结构体系的形成，对于学生学习效果的提升十分有利[2]。

1   教学设计模式概述

教学设计模式主要是将系统方法通过简化的方式在教学中呈现出来，根据教学设计模式的发展情况，可以将其分成三种类型[3]。

1.1  以教为主

这种教学设计模式主要是以教师为核心，注重教师的讲解，教师需要在课前备好课、准备好教学内容，然后在课堂上将自己准备好的内容传授给学生[4]。这种教学设计模式最大的优势在于教师可以很好地把控整个教学过程，并且有序地进行知识的传授，能保证教学的系统性、全面性。但是这种模式最大的弊端在于过于强调教师的教，而忽视了学生的学，导致学生在教学中往往处于被动地位，学生的发散性思维能力难以得到提升。

1.2  以学为主

这种教学设计模式是基于构建主义理论而提出的，其强调转变教师、学生的角色，教师在教学中应该以学生的“学”为中心，让学生主动地获取知识、积累经验[5]。这种教学设计模式的优点是将学生的自主探索、自主构建放在重要位置，对培养学生的各项能力具有良好效果。但是其缺点是教师不容易把控课堂，课堂教学活动中可能会出现较多设计之外的状况。

1.3  教师为主导，学生为主体

这种教学设计模式综合了以上两种模式的优势，不仅可以发挥出教师在课堂上的主导作用，还可以发挥学生的自主学习优势，教师能根据学生的具体情况对学生进行指导，有效促进学生对知识的理解和应用[6]。当然，这种方式也存在一定的缺陷，即对教学环境具有很高的要求，需要教师在教学活动中精心设计，否则难以获得理想的效果。

2   单元整体内容及目标分析

本单元属于初中物理力学知识的综合体现，并且与学生的日常生活有较密切的联系，主要是介绍压强、液体压强、气体压强、浮力、物体的浮与沉等内容，学生在学习过程中要结合之前学过的力、二力平衡、密度等知识[7]。在单元开篇，教师可以从学生比较感兴趣的话题、熟悉的生活现象入手，将学生带入学习情境中，同时本单元有很多知识都需要学生通过动手探究来获得，这有助于学生自主学习能力以及创新能力的提升[8]。

单元整体教学目标如下：

知识与技能目标：引导学生借助实验理解压强的概念，利用压强公式开展相关计算，掌握增大、减小压强的方式;借助实验掌握影响液体压强的因素;理解生活中连通器及液压技术的原理;了解大气压与生活的关联;掌握浮力产生的原因及计算方式;理解物体浮沉条件及其在实践中的应用。

过程与方法目标：通过实验探究、自主学习及合作探究等方式，掌握本单元的知识点。

情感态度与价值观目标：引导学生养成实事求是的科学精神，实现对学生自学能力、创新精神的培养[9]。

3  初中物理单元设计路径

3.1  结合课程体系结构，把控知识课程坐標

教师在初中物理教学中，需要根据“核心素养—课程标准—单元设计—教学评价”的过程开展教学，而单元设计则是整个过程的中间环节，衔接课程与课时[10]。在实践教学中，教师需要对课程开展准确定位，同时教师还需要对学生的知识储备、身心特征进行充分考虑，明确单元指向的核心素养，从而实现对学生的综合培养。以浮力为例，在课程坐标定位上，教师可以从以下几个方面考虑：

首先，单元及其定位。从科学内容划分的角度看，浮力的知识点属于运动和相互作用下的“机械运动和力”范畴，苏教版教材关于“机械运动和力”的知识设置了5个章节：第六章“物质的物理属性”、第七章“从粒子到宇宙”、第八章“力”、第九章“力与运动”、第十章“压强和浮力”，其中“压强和浮力”单元属于力学的综合应用。

其次，学段及其特征。八年级学生在知识储备、综合能力上呈现明显的分化，在力学学习中，“受力分析”是很重要的知识点，学生需要在浮力学习中进一步巩固受力分析知识。八年级学生对控制变量法具有良好的认识，在实验中可以设计不同的方案进行对比、评估，但是关于运动与相互作用的观念却不深，教师需要指引其在大观念下学习浮力的知识。

最后，素养及其要素。浮力这一知识点涉及到的核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究等几个方面。其中，在物理观念上主要是体现在运动与相互作用观念，教师要引导学生通过探究物体的沉浮条件来形成这一观念;科学思维包括推理论证、分析综合，在本单元的学习中，很多内容都涉及到推理论证及分析综合的过程;科学探究主要是指引学生开展探究影响浮力大小的实验活动，通过实验得出结论。

教师在实际备课中可以结合以上维度制定适宜的教学目标，从而实现对学生的规范化指引。如在“浮力”的教学中，学习目标体现在以下几个方面：①能借助实验体会到浮力的存在，利用弹簧测力计准确地将物体受到的浮力测量出来，能对置于液体中的物体进行正确的受力分析;②结合浮力大小影响因素的探究过程，理解阿基米德原理;③把握科学探究的意义，感受合并有效猜想、剔除错误猜想的研究方法。

在初中物理教学活动中，教师需要围绕单元目标，精心设计螺旋上升式的课堂活动，使学生在知识探究中强化課程理念，逐步达成单元目标，进而完成课程教育目标。教师必须对单元内容进行细致分析，结合学情状况，以学生综合素养的培养为指向，使得课程教学活动能规范、有序地推进。

3.2  由表象到本质，把握知识核心

从认知心理学的角度看，学生在知识学习过程中需要经历一定的心理过程。在物理学科中，学生要想获取知识，需要在观察、体验的前提下将已有的事实、经验提取出来，同时要利用物理专业术语对事实经验进行分类、界定，概括出事物的本质特征，形成相应的物理观念，最后在理解、应用物理概念的过程中领悟相应的物理思想、物理观念。在日常教学中，教师需要充分关注学生的认知心理需求，了解学生学习活动的发生机制，从心理的角度探索学生在学习中存在的问题，并在此基础上审视知识结构。

如在“压强”的教学中，在观察体验阶段，教师可以先为学生呈现两个多媒体视频：铁锤将钉子钉进墙内和体操运动员在平衡木上做动作，并让学生根据视频分析这两种情况下的作用力情况。接着教师为学生提供图片：小红与小明都站在沼泽地中，但是小明陷得比较深，要求学生分析出现这种情况的原因。然后教师引导学生开展体验，将一只手平压到气球上，另一只手则用一根手指顶住气球，观察气球两侧的变形情况，改变压力大小，分析气球形变的差异。此外，教师还可以为学生提供相应的实验器材，引导学生自己开展实验操作活动，借助实验探究影响压力作用效果的因素。最后教师引导学生观察：分别在两个海绵上压上1块、2块砖，观察哪个海绵受力效果更明显。在此基础上教师引导学生测量两个海绵的受力情况及受力面积，引导学生量化分析，求压力和受力面积的比值，比值越大，证明压力作用效果越明显，而这个比值则体现出了压力作用效果，也就是压强，即。教师要让学生意识到，在物理学中经常会用两个基本物理量的比值来确定新的物理量，如密度、速度等。教师需要引导学生深入把握概念的内涵，不能简单地将概念看作数学符号。

3.3  设计活动群，走向物理大概念

在初中物理实践教学中，教师还需要结合物理“大概念”对学生的知识体系进行完善，合理设计学习活动，促进学习活动的有序进行。在单元设计中，教师要结合单元目标，为学生提供相应的学习材料，并且要对材料进行结构化加工，同时还要明确材料对应的发展层级，促使学生在学习过程中更好地理解知识，逐渐形成物理“大概念”思维。

如在“浮力”的教学中，教师可以按照以下步骤来设计学习活动群：

首先，浮力的概念进阶路线。路线一：浮力属于特殊的弹力，其方向是向上的，浮力大小受到排开液体的体积及液体密度的影响，在此基础上定量研究发现浮力满足阿基米德原理。路线二：分析浮力产生的原因，链接本单元“压强”部分的学习经验，侵入液体中的物体不同表面受到的液体压强不同。路线三：浮力是力学中比较重要的知识，受力分析则是研究力学问题的基本手段，力学的核心观念在于运动与相互作用观念。路线四：结合图片观察浮力现象，通过实际操作测量浮力大小，并结合实验探究影响浮力大小的因素，以此为切入点探究物体的沉浮条件。

其次，浮力学习评价活动设计。为了借助评价加深学生对浮力知识的理解，教师可以设计以下评价活动。评价活动一：利用弹簧测力计、小水桶、烧杯、挂线铝块、水等设计实验，论证阿基米德原理。评价活动二：折一个小纸船，让其在水面上漂浮，然后将各种“货物”放在小纸船上，纸船的位置有怎样的改变？如果将纸船放在浓盐水中，能否装更多货物？如果货物沉底了，是否还会受到浮力的作用？评价活动三：准备一个饮料吸管，将铁丝从吸管的下端塞入，并用石蜡将吸管下端封好，形成简单的密度计。思考如何对密度计进行标度，刻度线分布具备什么特点，如何让两个刻度线的距离更大，从而提高测量结果的准确性。

学习活动是学生认知事物的过程，学习活动群强调的是学生在学习过程中对内在逻辑关系的把握，在过程上体现为知识习得、学习进阶，在结果上表现为形成物理“大概念”模型，能够综合处理各种问题。

基于单元设计的初中物理教学活动，可以加深学生对知识的感知，有助于学生知识结构的完善，同时也能促进学生核心素养的提升。因此初中物理教师要结合学生的发展需求，灵活地开展单元教学设计，让学生在单元整体学习中加深对局部知识点的理解、应用，促进学生学习质量的提升。

【参考文献】

[1]骆波.单元设计中知识结构化的方向与方法——以初中物理“压强与浮力”单元为例[J].物理教师，2020（1）.

[2]许帮正.初中物理教学单元设计研究[J].江苏教育，2019（35）.

[3]杨明华.基于项目学习方式的初中物理单元教学设计——以“初中物理力学复习”单元教学为例[J].中学物理教学参考，2020（12）.

[4]王雷.基于核心素养视域下的初中物理单元教学设计[J].家长，2020（1）.

[5]许帮正.初中物理单元视域下的探究教学设计[J].中学物理，2020（12）.

[6]骆波.大概念理念下的物理单元设计——以初中物理“力与运动”单元为例[J].江苏教育，2019（35）.

[7]姚建民.单元设计视域下的初中物理实验教学初探[J].物理教学探讨，2019（7）.

[8]计亚巍.基于核心素养视域下的初中物理单元教学设计探析[J].数理化学习，2019（6）.

[9]张丽芳.核心素养理论指引下的初中物理单元教学[J].中学物理教学参考，2020（24）.

[10]王辉军.物理单元教学模式设计对提高学生核心素养的研究[J].新课程，2019（5）.

【作者简介】

吴建兵（1980～），男，汉族，江苏如皋人，本科，中学一级教师。研究方向：初中物理教学。