用大概念教育促進高中物理觀念的形成與發展

摘 要：高中物理作為一門實踐性和復雜性較強的學科，其中涉及諸多抽象的物理概念，學習難度較大.為了培養學生物理學科核心素養和學習能力，應積極落實大概念教育，可以起到促進學生物理觀念形成和發展的作用，增強概念之間聯系，新舊概念有機融合，形成完善的概念體系.在提升學生物理觀念水平同時，促進學生各項素質能力高水平發展，對于解決學習和生活中的問題有著積極作用.本文就此展開分析，對大概念和物理觀念的概念簡單闡述，提出改善建議，促進學生物理觀念形成.

關鍵詞：物理觀念；物理教學；大概念教育；核心素養

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）09-0057-03

大概念教育本質上是為了引導學生深入理解和掌握物理核心概念，核心概念有別于一般概念，概括性、抽象性特點更強.這就需要教師有意識地選擇物理核心概念，在教學中加強引導和支持，促進學生物理觀念形成，掌握物理概念和規律，內化知識結構同時，有效提升學生的物理觀念水平.這就需要在高中物理教學中積極滲透落實大概念教育，創設有利的教學環境，促進學生物理觀念素養形成，進而實現學生物理學科核心素養發展的本質目標.

1 物理觀念和大概念界定

1.1 物理觀念

基于認識論來分析，人們在對客觀世界觀察和改造中會積累經驗事實，進而對某一事件形成產生相應看法，這些看法反映了對象屬性、特點，可能是真實的，也可能是存在偏差的，與個體認知水平存在密切關聯.主體在認識和改造客觀世界中，對客觀現象形成觀念的性質表現在以下幾點：（1）觀念形成依賴于主體對客觀對象觀察的具體情況；（2）主體擁有從直接或間接層面上獲取的客觀對象經驗；（3）主體對獲取經驗材料進行綜合加工處理過程.從中可以看出，觀念即主體對客觀對象所有現象綜合加工所形成的認知.物理觀念是基于物理學角度分析，對事物運動和作用、本質和能量等內容的認知，并且隨著學習的深入，逐漸掌握物理概念與規律，能夠站在物理學角度去解析客觀現象［1］.物理觀念包括物質、運動與相互作用、能量幾方面內容，是經過概念和規律的學習后在頭腦中形成的客觀認知，同時也是學生的學習成果.

物理觀念有兩種類型，一種是事物本質概括形成的概念.如，物體自身大小并不會對研究問題產生影響下，物體可以作為質點；施加作用力可以改變物體運動狀態；物質是眾多大量分子構成的，并且這些分子進行無規則熱運動.另一種是部分現象歸納形成的規律，如，溫度越高，分子運動激烈程度越高，物體運動加速度和受力成正比，和物體自身質量為反比；兩個天體的引力是F=Gm1m2/r2等［2］.

1.2 大概念

大概念屬于科學教育范疇，主要是在概念學習中起到核心引導作用.相較于一般概念，大概念屬于更具意義的概括性表達.大概念中有共同概念、學科核心概念以及科學概念［3］.核心概念是指滿足以下兩個及其以上的科學概念，具體有：（1）通過生活產生極強聯系的概念，輔助認知的基礎性概念；（2）知識結構處于上位，可以確定學科便捷概念，具有組織具體學科知識的關鍵性概念；（3）增加深度與廣度，在多個階段持續學習；（4）緊密聯系學生實際生活經驗、技術和科學相關問題.共同概念是適用于多個學科之間，便于不同科學領域之間使用的科學概念.科學概念是對科學本質、科學方法和科學探究等內容的概括.

2 大概念促進高中物理觀念形成的建議

大概念強調引導學生深層次挖掘和探尋物理概念之間的關系，圍繞這一目標創設情境輔助理解，以此幫助學生加深物理概念的理解和掌握，潛移默化中促進學生物理學科核心素養發展.具體措施如下.

2.1 挖掘概念之間聯系，建立完善的認知體系

一方面，拓寬學生視野和見聞.在高中物理教學實行大概念教育，無論是核心概念還是共同概念均是十分抽象的，如何幫助學生深入理解和感受，教師需要尊重學生主體地位，引導學生對物理知識延伸拓展，高效學習知識.諸如，在講解“機械振動”相關知識點時，可以拉近課堂和生活的距離，從生活化角度激發學生聯想和延伸，創設有助于學生高效學習的情境［4］.對于物理概念延伸拓展環節，應夯實學生主體地位，鼓勵學生自主發現問題和解決問題，摸索知識點內在關聯性，并嘗試著運用所學物理知識應用到實際問題解決中.通過此種方式，便于大概念教育理念全面貫徹落實到實處，延伸拓展下來增強知識點內在聯系，站在整體角度去幫助學生理解概念，對于提升學習效果有著積極作用［5］.

另一方面，對比分析，深層次掌握物理觀念內核.大概念教育背景下，注重把握各知識點潛在聯系，系統化學習物理知識，而教師要認識到概念區別、聯系.部分物理概念有著相似特點，要加以分析后才能在問題解決中靈活有效應用，提升知識點掌握程度.如，在講解“磁場強度”以及“磁感應強度”這兩個物理概念，基于比較法來區分二者異同點所在.由于磁感應強度屬于基本物理量，主要內容是來描述磁場方向、強弱大小，屬于矢量，用B顯示，磁場強度用H表示，描述磁場性質，具體公式為H=Bμ0-M，B和M分別代表磁感應強度、磁化強度，μ0則代表真空磁導率.實際教學中，教師可以將這兩個容易混淆的物理概念放在一起對比分析，摸索其異同點所在.磁感應強度主要是反映了彼此之間的作用力，A和B的應力關系，反映出磁場強度，如A點磁場強度，無論B是否參與都不會改變磁場強度.通過此種教學方式，可以有效促進學生對物理概念的理解，掌握內核所在［6］.而且對比作為一種常見的物理概念學習方法，在實際教學需要物理教師熟練掌握對比教學方法，因材施教，幫助學生掌握對比方法運用效果，摸索易于混淆概念的異同所在，區分概念，挖掘知識點本質內核，對于學生物理觀念形成和發展具有重要作用.

2.2 深度融合，摸索知識本質

物理知識點較為多樣，彼此之間聯系密切，并非孤立存在.而大概念教育中流露的教學思想，則是基于高中物理學科的內核性和概括性概念著手分析，對物理知識點綜合組織，完善內部結構，規避知識點重復、枯燥使用，而是在深度融合下整體上掌握物理知識，探索知識本質特點［7］.諸如，講解“直線運動”內容時，基于大概念角度來梳理相關知識點，建立完善的知識體系，幫助學生深入掌握概念參考系、時間、質點、位移、時刻、速度等概念，在明確這些概念基礎上方可支持學生對后續直線運動知識深入學習.知識結構梳理中，可以選擇框架圖形式來直觀呈現勻速直線運動、勻變速直線運動.基于此種方式，可以將直線運動相關知識點更加清晰、完整地梳理清楚，降低學習難度.物理教師要發揮自身引導作用，幫助學生掌握梳理知識點的方法，如思維導圖、概念圖等，基于概念圖來歸納總結物理知識點.在學習期間，原本抽象文字采用更加生動、直觀的圖像呈現，便于梳理學習思路，突破學習重難點，取得理想的學習效果［8］.

在知識整合應用中，可以通過對所學知識歸納和總結，去加深新知識點理解和記憶，熟練運用所學知識去解決物理問題，促進知識結構逐步健全和完善.總的說來，幫助學生在學習新知識或是解決問題時，可以及時調用所學知識，基于物理概念和規律去解決問題，可以取得理想的學習效果，促進學生物理學科核心素養發展.

2.3 構建生活化問題，培養學生邏輯思維能力

高中物理教學中運動和相互作用、物質以及功能等概念屬于核心概念，在掌握核心概念基礎上，可以為其他普通概念學習提供指導和支持的作用.這就需要物理教師合理化運用物理核心概念，進一步延伸到其他物理知識點學習中，圍繞大概念來內化知識結構，提升物理知識和學習效果.如，加速度是高中物理的一個重要知識點，理解時可能同速度概念混淆.對此，教師可以創設情境來引導學生思考和分析，基于多媒體來播放小汽車和列車起步后具體運動變化，然后鼓勵學生思考二者的速度變化情況和誰的速度快等問題，聯系實際生活來分析速度變化情況.然后進一步展示飛機和迫擊炮發射等內容，幫助學生區分速度變化大和速度變化快慢概念區別.在這個過程中，教師要幫助學生明確不同概念之間的差異，如，物體運動快慢和運動速度快慢變化是不同的，進而引導學生形成清晰的速度和加速度概念差異.速度用于形容運動快慢，而加速度形容速度變化快慢，有大小和方向.所以，在高中物理教學中，教師應認識到創設生活化情境方法的優勢，可以將抽象知識生動、直觀呈現，為學生提供接觸社會的機會，在啟迪和感悟下渲染課堂氛圍，提升物理知識學習有效性.另外，需要注意的是，不同學生個體學習能力和理解水平不盡相同，同一概念可能存在理解片面和偏頗情況，這就需要教師發揮引導作用，激勵學生合作學習、自主思考和探索交流等，在思維碰撞中產生新的火花，強化學生物理知識應用能力.

綜上所述，大概念教育傾向于挖掘物理知識點潛在聯系，從整體角度上來引導學生系統化學習，在彼此聯系下來逐步豐富學生知識儲備，加深物理知識點理解和記憶，在實踐中形成更加完善的知識體系，促進學生物理核心素養發展.

參考文獻：

［1］ 陳堅.高中物理大概念及其教學實施路徑探析——以物理必修一為例［J］.湖南中學物理，2022，37（03）：1-4.

［2］ 劉荔鑫，徐曉梅.基于大概念的高中物理單元教學設計——以“機械運動”為例［J］.中學物理教學參考，2022，51（08）：45-48.

［3］ 鄒偉通.大概念驅動的高中物理單元及單元目標的確立——以“能量守恒”為例［J］.物理教學探討，2021，39（12）：5-8.

［4］ 呂俊君.大概念視角下的高中物理新教材“必修一模塊”深度剖析［J］.中學物理，2021，39（23）：23-28.

［5］ 陳克超，冉潔，戴浩.基于課程標準之高中物理大概念解讀與建構［J］.物理教師，2020，41（09）：11-14.

［6］ 任文軍.基于學科核心素養的高中物理概念教學難點研究［D］.沈陽：沈陽師范大學，2020.

［7］ 焦振蘭.基于物理核心素養的高中物理概念教學設計研究［D］.蘭州：西北師范大學，2020.

［8］ 曹寶龍.用大概念教育促進高中物理觀念的形成與發展［J］.物理教學探討，2019，37（01）：1-6+11.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-12-25

作者簡介：胡曉忠（1981.9-），男，山東省聊城人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.