基于大概念的高中物理單元復(fù)習(xí)策略

摘 要：大概念由于其中心性、意義性和整合性等特征，以大概念統(tǒng)整和優(yōu)化高中物理單元復(fù)習(xí)是值得深入研究的課題，本文基于“整體—局部—整體”構(gòu)建了大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元復(fù)習(xí)的模式，形成了：分析課標(biāo)、確定目標(biāo);聯(lián)系實(shí)際、引入主題;思維導(dǎo)圖、建立聯(lián)系;把握核心、分層探究;自我反思、揭示意義;問(wèn)題解決、遷移應(yīng)用等教學(xué)策略.

關(guān)鍵詞：大概念;單元復(fù)習(xí);新課標(biāo);教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）17-0022-03

基金項(xiàng)目：江蘇省教科院“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“運(yùn)用拓展性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：B-b/2016/02/169）.

作者簡(jiǎn)介：孫春成（1979-），男，江蘇靖江人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué).

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：“重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí).”可見(jiàn)，大概念已經(jīng)成為培育學(xué)科核心素養(yǎng)、落實(shí)新課改理念的重要路徑，以大概念統(tǒng)整和優(yōu)化高中物理單元復(fù)習(xí)，從整合的視角培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)是值得深入研究的問(wèn)題.

1 什么是大概念

大概念又稱大觀念，目前學(xué)界還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí).筆者認(rèn)為，大概念是在一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中處于核心位置，最有價(jià)值的內(nèi)容，是在事實(shí)基礎(chǔ)上抽象出來(lái)的深層次的、有意義的、結(jié)構(gòu)化的和可遷移的概念體系，在學(xué)科中發(fā)揮著概念“文件夾”和“透鏡”的作用.大概念能縱向統(tǒng)領(lǐng)學(xué)科內(nèi)核心內(nèi)容、橫向聯(lián)結(jié)學(xué)科間相關(guān)知識(shí)，有助于使新的、不熟悉的概念看起來(lái)更熟悉.

2 為什么要基于大概念進(jìn)行單元復(fù)習(xí)

單元復(fù)習(xí)是以單元為基本單位進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施和總結(jié)提煉的復(fù)習(xí)過(guò)程，單元復(fù)習(xí)不僅是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的回顧和應(yīng)用，更重要的是以大概念聯(lián)結(jié)和整合分散的概念、事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題等，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)，既要看到“樹(shù)木”，也要看到“森林”，實(shí)現(xiàn)“整體—局部—整體”的螺旋式進(jìn)階復(fù)習(xí).

大概念是單元復(fù)習(xí)整體設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，也是單元復(fù)習(xí)的落腳點(diǎn).首先，教師在進(jìn)行單元復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)時(shí)需要深入分析課程標(biāo)準(zhǔn)，明確需要揭示和理解的大概念，以核心大概念整合單元內(nèi)的核心知識(shí)，并建立知識(shí)層級(jí)關(guān)系，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu);其次，在教學(xué)過(guò)程中，注重情境的創(chuàng)設(shè)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)間的背景關(guān)聯(lián);注重問(wèn)題的梯度，實(shí)現(xiàn)知識(shí)間的邏輯關(guān)聯(lián);注重概念的整合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)間的意義關(guān)聯(lián)，不斷抽象概括形成觀念性認(rèn)知，獲得大概念;最后，對(duì)單元復(fù)習(xí)中獲得的大概念與其它單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得對(duì)大概念的理解更加深刻.

3 如何基于大概念進(jìn)行高中物理單元復(fù)習(xí)

單元復(fù)習(xí)要目標(biāo)明確、結(jié)構(gòu)清晰、精選例題、突破重點(diǎn)、橫縱關(guān)聯(lián)和意義建構(gòu).筆者構(gòu)建了如圖1所示的單元整體復(fù)習(xí)模式.

學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成是教學(xué)的關(guān)鍵，首先基于課標(biāo)、學(xué)情和教材的分析，明確單元總體目標(biāo)，接下來(lái)梳理本單元的思維導(dǎo)圖，關(guān)鍵是理清概念之間的聯(lián)系和進(jìn)階流程.依據(jù)前面的單元目標(biāo)編寫分課時(shí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，課時(shí)目標(biāo)要有清晰性、層次性和遞進(jìn)性，然后確定每個(gè)課時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題，圍繞目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和重點(diǎn)突破，在攻克一個(gè)個(gè)“堡壘”的基礎(chǔ)上達(dá)到進(jìn)階的目的.在單元復(fù)習(xí)的最后，讓學(xué)生以互評(píng)、自評(píng)的方式促進(jìn)自我反思，提升自我效能感、獲得感和意義感.

下面以“萬(wàn)有引力和宇宙航行”單元復(fù)習(xí)為例，從六個(gè)方面具體闡述教學(xué)實(shí)施過(guò)程.

3.1 分析課標(biāo) 確定目標(biāo)

大概念就是單元復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，大概念如何獲得？課程標(biāo)準(zhǔn)中所提出的內(nèi)容要求，實(shí)際就是學(xué)科大概念的深刻折射，所以通過(guò)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的挖掘和分析，獲得大概念，明確單元復(fù)習(xí)的目標(biāo)和方向.

2017年版物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“萬(wàn)有引力和宇宙航行”單元的教學(xué)要求主要有四點(diǎn)：

（1）通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程.知道萬(wàn)有引力定律.認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義.認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用.

（2）會(huì)計(jì)算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 .

（3）知道牛頓力學(xué)的局限性，體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的.

（4）初步了解相對(duì)論時(shí)空觀.

通過(guò)分析綜合可得出本單元需要理解的大概念是：通過(guò)萬(wàn)有引力定律的普適性認(rèn)識(shí)自然界的統(tǒng)一性，并進(jìn)一步提高對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí).這正是單元復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo).

3.2 聯(lián)系實(shí)際 引入主題

單元復(fù)習(xí)要盡可能借助大情境，大情境具有開(kāi)放性，能突出單元核心知識(shí).這里的大情境最好也是實(shí)際現(xiàn)象或社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，幫助學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)將知識(shí)和概念聯(lián)系在一起.

本單元復(fù)習(xí)時(shí)借助“北斗導(dǎo)航”問(wèn)題進(jìn)行引入：

2020年6月23日北斗三號(hào)最后一顆衛(wèi)星組網(wǎng)完成，7月31日習(xí)近平總書(shū)記親自宣布“北斗導(dǎo)航”系統(tǒng)正式投入運(yùn)行.北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由24顆地球中圓軌道衛(wèi)星（MEO）、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（IGSO）和3顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO）組成.

在這一情境基礎(chǔ)上引出以下4個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生探究：

（1）什么是靜止軌道衛(wèi)星？什么是地球同步軌道衛(wèi)星？

（2）組成北斗系統(tǒng)的各類衛(wèi)星是如何發(fā)射和運(yùn)行的？

（3）“北斗導(dǎo)航”系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)定位和授時(shí)的？

（4）“北斗導(dǎo)航”系統(tǒng)對(duì)提升我國(guó)的綜合國(guó)力有哪些重要幫助？

這些問(wèn)題有些是指向具體內(nèi)容的，有些是開(kāi)放性的，對(duì)他們的討論和回答將引發(fā)對(duì)本單元復(fù)習(xí)的不斷深入.

3.3 思維導(dǎo)圖 建立聯(lián)系

本章從天體運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，首先介紹開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，探究行星與太陽(yáng)之間為什么會(huì)存在這樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？其次從力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系角度去思考、解決這一問(wèn)題，讓學(xué)生抓住運(yùn)動(dòng)和相互作用大概念這條主線，通過(guò)進(jìn)階式的探究學(xué)習(xí)，發(fā)展物理觀念，建立物理模型，培養(yǎng)科學(xué)思維，在遷移應(yīng)用中提升學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.

教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自己根據(jù)對(duì)本單元的理解，回顧核心知識(shí)，嘗試畫(huà)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，在學(xué)生展示和班級(jí)交流討論基礎(chǔ)上得到單元思維導(dǎo)圖，如圖2所示，學(xué)生畫(huà)結(jié)構(gòu)圖的過(guò)程就是從外延到內(nèi)涵，揭示大概念的過(guò)程.

單元思維導(dǎo)圖能幫助學(xué)生建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化理解.

3.4 把握核心 分層探究

單元復(fù)習(xí)時(shí)基于大概念對(duì)單元內(nèi)容進(jìn)行重新整合，而不是按照教材順序回顧.基于對(duì)本單元大概念理解和結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)，筆者明確了以下7個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)階探究.

核心問(wèn)題：（1）行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律問(wèn)題;（2）中心天體的質(zhì)量和密度問(wèn)題;（3）人造衛(wèi)星的計(jì)算問(wèn)題;（4）宇宙速度問(wèn)題;（5）同步衛(wèi)星問(wèn)題;（6）變軌問(wèn)題;（7）雙星問(wèn)題.這7個(gè)問(wèn)題可以分3到4課時(shí)完成，通過(guò)“典型例題+小結(jié)提升”的形式進(jìn)行討論和分析.

例如，對(duì)于衛(wèi)星變軌問(wèn)題教學(xué)，展示嫦娥5號(hào)的變軌模擬動(dòng)畫(huà)，引出問(wèn)題：衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓其在高軌道上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？讓學(xué)生提出解決方案，然后設(shè)置典型例題讓學(xué)生解決.

例題 （多選）如圖3所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道2運(yùn)行;最后再次點(diǎn)火將其送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于P點(diǎn)，2、3相切于Q點(diǎn).當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是

A.在軌道3上的速率大于1上的速率

B.在軌道3上的角速度小于1上的角速度

C.在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率等于在軌道3上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率

D.在軌道1上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度

在本例題解決后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小結(jié)：在低軌道上加速，使其沿橢圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌道的遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次加速，即可使其沿高軌道運(yùn)行.

（1）衛(wèi)星在二軌道相切點(diǎn)

萬(wàn)有引力相同，加速度相同

速度——內(nèi)小外大（離心運(yùn)動(dòng)）

（2）衛(wèi)星在橢圓軌道運(yùn)行

近地點(diǎn)——速度大，加速度大

遠(yuǎn)地點(diǎn)——速度小，加速度小

可以對(duì)問(wèn)題進(jìn)一步拓展延伸：在衛(wèi)星回收時(shí)，應(yīng)采取什么措施實(shí)現(xiàn)從高軌道到低軌道運(yùn)行？

3.5 自我反思 揭示意義

批判的自我反思是促進(jìn)公共知識(shí)個(gè)人意義達(dá)成的重要措施，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己學(xué)習(xí)的方式、內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行反思和評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生理清知識(shí)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，提升學(xué)生對(duì)大概念內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)和理解.

可以從正反兩個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生對(duì)單元復(fù)習(xí)進(jìn)行自我反思和總結(jié)，促進(jìn)知識(shí)的關(guān)聯(lián)和大概念的意義性理解.

正面：基于對(duì)本單元主題的復(fù)習(xí)，列出你已理解的主要觀點(diǎn)，并說(shuō)說(shuō)你對(duì)它的認(rèn)識(shí)以及它們與前面學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的聯(lián)系，以總結(jié)陳述或思維導(dǎo)圖的方式來(lái)描述你的理解.

反面：你在這個(gè)單元復(fù)習(xí)中還有哪些不理解或未完全理解的內(nèi)容，用一句話或一個(gè)問(wèn)題來(lái)描述它.

正面和反面讓每個(gè)學(xué)生寫下來(lái)，一方面促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自我反思總結(jié)，另一方面也是學(xué)情反饋，是教師及時(shí)進(jìn)行教學(xué)調(diào)整的重要措施.

3.6 問(wèn)題解決 遷移應(yīng)用

物理學(xué)與學(xué)生的生活息息相關(guān)，很多實(shí)際問(wèn)題或社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題都可以作為教學(xué)材料或情境，鼓勵(lì)學(xué)生自主解決，知識(shí)只有上升到概念層面才能被靈活遷移應(yīng)用，所以綜合運(yùn)用多種知識(shí)和方法解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程就是大概念應(yīng)用過(guò)程.下面分別以“嫦娥五號(hào)”和“天問(wèn)一號(hào)”為情境設(shè)置待解決的實(shí)際問(wèn)題.

情境：“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器于2020年11月24日由長(zhǎng)征五號(hào)成功發(fā)射，之后探測(cè)器地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)、平穩(wěn)落月、鉆表取樣、月面起飛、樣品轉(zhuǎn)移、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移，并于12月17日返回地球、安全著陸.

問(wèn)題：嫦娥五號(hào)在太空中飛行的動(dòng)力來(lái)源是什么？從月球起飛的困難有哪些？在飛行過(guò)程中是如何控制方向?qū)崿F(xiàn)軌道轉(zhuǎn)移的？

情境：我國(guó)第一個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)” 于2020年7月23日12時(shí)41分，由長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空.2021年2月10日，“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器順利實(shí)施近火制動(dòng)，完成火星捕獲，正式踏入“環(huán)火”軌道，最終將著陸火星表面，開(kāi)展探測(cè)任務(wù).

讓學(xué)生課后查閱資料，解決兩個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題：“天問(wèn)一號(hào)”與“嫦娥”系列探測(cè)器的發(fā)射有什么不同？“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器是如何維持地球到火星為期7個(gè)月的飛行的？并撰寫研究報(bào)告與同學(xué)進(jìn)行交流.

4 結(jié)束語(yǔ)

圍繞大概念進(jìn)行單元復(fù)習(xí)，首先以大概念為核心聯(lián)結(jié)和整合分散的概念、事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題等進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施;其次確定課時(shí)目標(biāo)，進(jìn)行分層探究復(fù)習(xí)，最后創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)問(wèn)題情境遷移應(yīng)用大概念，進(jìn)一步加深對(duì)大概念內(nèi)涵的理解，促進(jìn)“整體—局部—整體”的螺旋進(jìn)階，讓概念不斷“生長(zhǎng)”和“變大”.

參考文獻(xiàn)：

[1]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)（第二版）[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2017.

[2]李剛，呂立杰.國(guó)外圍繞大概念進(jìn)行課程設(shè)計(jì)模式探析及其啟示[J].比較教育研究，2018，40（09）：35-42.

[3]邵朝友，崔允漷.指向核心素養(yǎng)的教學(xué)方案設(shè)計(jì)：大觀念的視角[J].全球教育展望，2017，46（06）：11-19.

[4]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版） [M].北京：人民教育出版社，2018.

[5]任虎虎.基于大概念的高中物理單元逆向教學(xué)研究[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（08）：62-68.

（收稿日期：2021-05-13）