岳宝良

【摘 要】《普通高中物理新课程标准》要求通过课堂教学形式的改革落实物理学科核心素养，在高中物理实验复习中采用大单元教学形式，是对新课程下的物理教学形式的探索。为缓解一线教学中复习课时紧张，改善实验复习课的效果，更好地在复习课中落实核心素养，本文基于科学思维方法，构建高中物理实验复习大单元教学的理论框架，结合高中物理实验复习大单元教学形式的概念、原因，提出了几点设计策略，为高中物理实验复习教学形式提供参考。

【关键词】科学思维方法;高中物理;实验复习;大单元教学设计

“科学思维”一词在《普通高中物理课程标准》（2017年版2020年修订）一书中出现37次，科学思维是物理学科重要的核心素养之一，是物理学业水平考试的重要考查点，发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一。在《中国高考评价体系》一书中指出：“思维方法”是认知加工的关键构件，“科学思维”是其重要的指标之一。学科核心素养呼唤大单元教学设计，指向学科核心素养的大单元设计是学科教育落实立德树人、发展素质教育、深化课程改革的必然要求，也是学科核心素养落地的关键路径。

一、科学思维方法在高中物理实验复习大单元教学中的作用

（一）提升高中物理实验复习的教学效率

传统的物理实验复习课，大都是先复习基本器材的使用，然后按力、热、电、光等几部分实验逐一复习。先是观看实验录像，讲解实验原理、实验器材、实验操作、数据处理、误差分析，接着是例题分析和巩固练习等环节，最后开放实验室，让学生有选择的去动手实践。这样一来，复习课与新授课几个环节大体相同，所不同的是会拓展一些习题。有的老师稍稍分类，按测量型、验证型、探究型、操作型等分几个板块进行，但具体到每一个实验的复习还基本是原有的几个环节，只是做了简单的归类，更换了一下复习顺序。

基于科学思维方法的高三物理复习大单元教学设计，以发展学生科学思维能力为出发点，整合实验课中的科学思维方法，思考“学习”的设计，策划学生参与学习的“学案”，从更高层面重新认识原来的学习内容，将物理学科核心素养具体落实到高三实验复习课中，可以有效提高实验复习教学效率，增强复习效果。

（二）锻炼和提升学生的物理实验能力和水平

从整体视角、科学思维方法的视角进行大单元教学设计，打破各实验之间的界限，并改变过去对演示实验复习关注度不够的现状。围绕物理学科核心素养的教学目标要求，以科学思维方法为主线，进行实验复习大单元教学设计，将科学思维能力的培养贯穿于物理实验复习教学活动的全过程，通过实验复习课的改进，使学生在科学思维、探究能力、实验能力等方面有效提升，促进学生学业质量水平的提高。

（三）强化高中生物理思维促进核心素养发展

科学思维方法和高中物理实验复习课的结合，有助于培养学生解决实验问题的思维能力，对于实验问题能够提取有效信息，合理处理实验信息，快速高质量地完成实验任务，有助于进一步提升学生的质疑能力、分析能力、探究能力、归纳总结能力和实验设计能力，能够在最大程度上提升学生的核心素养水平。

二、基于科学思维方法的大单元教学形式的概念、原因

（一）大单元教学形式的概念分析

什么是大单元教学形式？简单来说，就是将相关联的知识整合到同一个单元中进行教学。而基于科学思维方法的大单元教学，它是根据新课程改革培养学科核心素养的要求，依据科学思维方法，对传统实验的重新整合的过程。在大单元教学形式下，学生将会对同一类思维方法有深刻的体会。同时，教师的教学安排、单元教学目标、教学单元评价也会发生相应的变化，能够帮助学生完成大单元学习目标。

高中物理实验复习大单元教学形式，是在大单元教学形式的基础上，衍生出的一种新的实验复习教学形式，依据科学思维方法，对实验内容“化零为整”。

（二）实施实验复习大单元教学形式的原因

大单元教学形式在物理实验复习教学中的应用，一方面是“以生为本”教学思想的要求，另一方面也可以提升物理实验复习的教学效果。在新课程背景下，教师的教学思想、教学形式都获得了较高的自由性，可以让教师依据教学内容，结合学生能力，选择适合学生学情的教学形式，从而达到提升学生学习能力、思维能力的目的。物理实验复习大单元教学形式的开展，不仅可以实现物理实验的组合复习，也可以从科学思维方法的角度让学生对物理实验问题的解决有更深层次的理解，帮助学生将复习阶段转化为核心素养的提升阶段。

三、基于科学思维方法的高中物理实验复习大单元教学方案的实践策略

（一）物理实验大单元教学实践策略

在高中物理实验复习课中，大单元形式的应用可以概括为“三阶段”和“九环节”。课前阶段：任务清单—自主复习—小组合作;课上阶段：成果交流—总结归纳—达标检测;课后阶段：纠错夯实—巩固提升—实战测试。通过九个环节，不仅可以让学生对实验内容、原理、方案设计、仪器使用、误差分析等有深刻的理解，还可以从科学思维方法的角度让学生对实验有更高层次认识，从而有效提升学生实验能力。

（二）以科学思维方法为主线，划分实验复习单元

在高中物理实验复习过程中，如何减少复习课时，降低复习量，提升复习效率，长期困扰着一线教师。在采用大单元教学形式下，教师可以依据科学思维方法主线划分成：描迹法单元、转换法单元、外推法单元、控制变量法单元、等效法单元、放大法单元、图像法单元、理想化法（近似法）等，指导学生复习，可以有效地解决实验复习课时紧和复习效果不理想的现状。

例如，留迹法单元的复习，可以通过九环节教学形式，对高中物理各类留迹法、留迹的方式进行全面归纳总结，再现实验情景。如用通过摆动的漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的硬纸板上，从而记录下各个时刻摆的位置，描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置及所对应的时刻;用闪光照相记录自由落体运动的轨迹、平抛运动小球的位置;用示波器观察交流信号的波形;利用碰撞实验器验证动量守恒实验中用复写纸、白纸记录小球落点位置;利用云室对高能粒子研究;在阴极射线管和洛倫兹力管中电子径迹的显示;油膜法测分子直径实验中利用痱子粉清晰显示油膜边缘轮廓等。具体留迹的方式可归纳为：直接留下记号、利用复写纸留迹、利用运动体本身或性质留迹、利用照相底片留迹和利用信号记录技术留迹等。为了拓宽学生视野，还可以把留迹法这种物理实验中常用的方法，延伸应用到实际生产生活中，例如：X射线机、超声检测、胃镜、CT机、核磁共振等，都可以通过一定的方法将物（人）体内部的相关信息打印出来。通过大单元的学习，使学生不仅熟练掌握留迹法在已知实验中的应用，还能够将这种思想方法迁移到解决未知问题上。从教学实践来看，在很大程度上提高了教学效果。

再如：在外推法单元中，可以利用任务清单，通过自主归纳和小组互补方式，让学生对高中教学内容中所涉及的外推法进行全面总结，并让学生体会外推法在科学研究中的重要作用。如胡克定律探究中由弹簧伸长外推到压缩情形、伽利略自由落体的研究中由斜面实验外推到自由落体情形，理想斜面实验中逐渐外推到斜面水平情形、利用地球表面平抛或把地球视为巨大拱形桥外推到近地人造地球卫星情形、电源电动势和内阻的实验数据处理中外推到电源断路和短路的情形、利用等容线或等压线外推出绝对零度等。

又如：在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下，经常采用放大法，可以将高中物理实验所涉及的光学放大、机械放大、积累放大（包括时间积累和空间积累）、电磁放大等方法，设计成一个大单元学案，提升学生实验复习效果。

（三）与其他形式的大单元专题有机结合，完善实验复习内容

任何一种教学形式都不是万能的，有一定局限性，以科学思维方法为主线的大单元教学复习，不能将所有实验复习内容罗列其中，因此，补充设计基本仪器使用单元、电阻测量单元、定值电阻运用单元等，与科学思维方法为主线的大单元有机结合，相互补充，以全面提高学生实验能力和科学思维品质。

四、结束语

在新课程改革背景下，高中物理实验复习采用以科学思维方法为主线的大单元形式教学，对复习课中如何提升学生核心素养进行了有益探索，提高了学生的科学思维能力和实验能力，有效促进了学生核心素养的发展。为进一步全面培养学生的学科核心素养，提高学生学业质量水平，笔者将尝试把大单元教学形式推广到理论复习环节中，探索高中物理复习课堂教学的转型。

任何一种教学形式都遵循“计划—行动—反馈—反思—调整”这一循环往复的研究过程，在课堂教学中进行反复实践，不断地修订和完善。这样的过程正是教师修炼自己的教学行为、提升教学艺术和教育智慧的过程。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理新课程标准（2017年版2020修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

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[3]崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计[J].上海教育科研，2019（04）：3-3.

[4]钟启泉.单元设计：撬动课堂转型的一个支点[J].教育发展研究，2015（24）：7-11.

[5]孙重阳.单元教学设计：学科核心素养落地的有效途径[J].江苏教育，2018（51）：54-56.

[6]钟啟泉.学会“单元设计”[N].中国教育报，2015-6-12.

【本文系河北省教育科学研究“十三五”规划一般课题《基于科学思维方法的高中物理实验复习大单元教学实践研究》（课题编号：2004240）的阶段性研究成果。】