任芝

摘要：大单元教学是教师根据课程标准，在充分考虑学情的基础上，对现行教材进行有机整合，将教学内容按照某种逻辑和顺序划分为若干主题的“大单元”，引导学生开展深度探究的一种教学理念或模式。高中物理大单元教学，可以基于核心目标的一致性，确定教学内容;通过核心方法的强化，联结知识方法，明确探究过程，引领问题解决;在核心问题的导向下，突破重难点;重视评价与质疑，促进策略的形成和迁移运用。

关键词：大单元教学;关键要素;高中物理

本文系江苏省教育科学“十三五”规划2020年度重点资助课题“指向高中学科核心素养的大单元教学设计研究”（编号：Ba/2020/02/04）的阶段性研究成果。大单元教学是教师根据课程标准，在充分考虑学情的基础上，对现行教材进行有机整合，将教学内容按照某种逻辑和顺序划分为若干主题的“大单元”，引导学生开展深度探究的一种教学理念或模式。这样的教学，能够减少知识碎片化的弊端，有利于促进学生习得结构化的知识，掌握解决问题的一般性方法。通过教学案例的分析和实践，我们发现高中物理大单元教学的关键要素有核心目标、核心方法、核心问题及评价与质疑等。本文以《气体状态实验规律》一课为例，具体说明上述四个关键要素在大单元教学实施中的意义。

一、依托“核心目标”确定教学内容

在整个高中物理学习过程中，学生会遇到很多具有相似核心目标的知识。由此，我们可以把具有关联性的内容进行合并，形成大单元，使学生的学习具有连贯性，从而建构结构化的知识。

人教版高中物理选择性必修第三册第二章《气体、固体和液体》的第二、第三节分别介绍了气体的三个状态参量（温度、压强、体积）间的两两关系。这两节内容在培养科学思维的目标维度上具有一致性，因而，在教学设计上也具有一致性（详见表1）。我们可以基于核心目标的一致性，确定大单元教学内容——气体状态实验规律。

二、依托“核心方法”引领问题解决

高中物理教学中，我们不仅要注重基础知识、基本规律的传授，更应加强对学生研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。而掌握物理学科的特点，熟悉研究问题和解决问题的方法是至关重要的。物理规律的研究过程中经常用到的科学思维方法有模型法、等效法、估算法、图像法、极限法等。在气体状态规律的探究过程中，可通过核心方法引领问题解决，从而实现教学目标。

《气体状态实验规律》一课教学，首先利用控制变量法把规律的探究分解为等温、等压、等容变化三个过程。具体教学过程如下：

（请一位学生上讲台吹气球，先将气球放在一个被割了一条缝的瓶子里吹，再将气球放到密封的瓶子里吹，现象分别如图1、图2所示。）

师比较两次气球的大小，思考造成区别的原因。

（学生思考并交流。教师演示实验：放入液氮中的气球变瘪;将气球从液氮中拿出，气球又恢复到原来的大小。）

师思考一下：为什么会出现这样的变化？

（学生思考并交流。）

师为了描述物体的机械运动，物理学中引入了哪些物理量？

生引入了位移、速度、加速度、动能等物理量。

师为了研究气体的性质，我们常用气体的压强、体积和温度这三个物理量来描述气体的状态。要想研究气体的这三个状态参量之间的关系，应采用什么样的研究方法？

生控制变量法。

师我们首先来研究一定质量的气体，在温度不变的条件下，压强与体积的变化关系。我们把这种变化称为气体的等温变化。相应地，还有气体的等压变化、等容变化。等同学们探究得到等温变化的规律后，可以自己尝试设计实验方案探究等压变化、等容变化的规律。通过刚才的定性实验和日常生活经验，大家猜想一下：一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积之间有何关系？

生体积减小，压强增大。

师通过上述情境，我们得到的只是气体压强和体积的定性关系。下面，我们通过实验来研究这两个量之间的定量关系。

接下来，师生在探究过程中，采用理想模型、定性分析、定量研究等方法，使规律逐渐显现;然后，在数据处理的过程中，通过表格法、图像法使数据观察可视，用化曲为直的方法让结果直观;在误差分析中，通过补偿法、减小相对误差法质疑创新。这也体现了大单元教学的优势，实现了知识的联结和迁移。比如，减小相对误差法在“验证机械能守恒定律”实验选择重物的过程中有所体现：选择质量大、体积小的重物的目的是忽略空气阻力的影响。所以在本课的实验过程中，原本实验所用针筒的最大容积是20 mL，如果换用最大容积为100 mL的针筒，那么约06 mL的连接端的体积就可以忽略不计了。

三、依托“核心问题”引领重难点突破

相较于平铺直叙的讲授式教学，教师通过主题鲜明的核心问题循循善诱，激发学生的求知欲，能够有效促进学生的学习走向深入。尤其在实验探究时，教师基于实验现象用核心问题驱动学生积极思考，后一个问题成为前一个问题的答案，同时又是新问题的引线，从巩固旧知识向掌握新知识演化，从现象往本质递进，从而突破教学的重难点。

《气体状态实验规律》一课教学，通过四个核心问题引领学生的实验方案设计，解决这四个核心问题的过程就是让实验方案逐步明确的过程。四个核心问题如下：

1.實验中的研究对象是什么？

2.如何改变压强p和体积V？

3.如何测量压强p和体积V？

4.如何控制气体的质量m和温度T保持不变？

实验误差分析时，通过七个核心问题让学生的思维螺旋上升，一方面分析出误差产生的原因，另一方面得出减小实验误差的方法。七个核心问题如下：

1.一定量的气体，在等温变化过程中，根据所绘的p1V图像（完成实验方案的过程中得到，如图3），能得到压强与体积成反比的结论吗？

2.（将图像放大后发现图像不过原点）图像不过原点是不是就能得到压强与体积不成反比的结论？

3.是什么原因造成图像不过原点？（预设：偶然误差。对此，教师可再次实验，引导学生发现仍然不过原点。）

4.实验系统中会不会有哪个因素造成图像不过原点呢？（预设：可能与橡皮管内气体的体积有关。）

5.橡皮管内气体的体积只有06 mL，怎么会对图像造成这么大的偏差？

6.在什么样的情况下可以将橡皮管内的气体体积忽略掉？

7.得到压强与体积成反比的结论后，能不能在图像上把橡皮管内的气体求出？可以作什么样的图像？

四、依托“评价与质疑”促进迁移运用

学生经历探究过程的最终目的是拥有解决问题的方法和能力。上述三个要素强调的是学生学方法、用方法的过程，这个过程同时也是科学思维发展的过程。所以，还要有让整个教学过程形成闭环的要素，即评价。在大单元教学中，对学生的评价不能局限于结果性评价，过程性评价也很重要。评价者也不能局限于教师，还应该鼓励学生成为评价的主体（自评、互评）。评价的过程本身就是检验目标是否达成的过程，也是学生提炼内化知识的过程。学生只有主动评价、质疑所学的知识，才能发现问题、提出问题，进而主动探索问题。

以本节课气体的等容变化探究实验中数据的处理为例，教师让学生展示自己设计的探究过程并说明逻辑关系，请其他小组学生对探究方案提出质疑和改进意见，运用评价与质疑的方式推动学生应用前面所涉及的思维方法探究规律，以此检验核心目标的达成情况。

学生根据实验数据（见表2）画出图像（如图4，此处仅为示意图，后同），得出结论：在气体体积不变时，压强与温度为线性关系，可以用方程p=p0+kt表示。

学生互评：“这个规律不够简洁，在运算的时候需要确定0 ℃时的压强。” “我们可以把图像反向延长（如图5），计算出与横轴的交点，得到t0=-2720 ℃。”“畫图像时，可以把横轴转换为开尔文温标。”……最终，学生重新画出图6，得出查理定律。

高中物理大单元教学，可以基于核心目标的一致性，确定教学内容;通过核心方法的强化，联结知识方法，明确探究过程，引领问题解决;在核心问题的导向下，突破重难点;重视评价与质疑，促进策略的形成和迁移运用。

参考文献：

[1] 程佳燕，史佳丽.高中生物大单元教学的情境创设——以《生物遗传的细胞学基础》为例[J].教育研究与评论（中学教育教学），2021（6）.

[2] 杨凤楼.促进高中物理深度学习的“问题链”策略研究[J].物理教师，2021（6）.