高中“能量”核心知識脈絡的教學研究

吳文通

摘 要：核心知識脈絡由于能夠展示知識點之間的相關聯系并具有無限的拓展性，可以將高中物理知識串聯成為一張網。將核心知識脈絡引入物理教學體系中不僅能夠提升學生的學習效率，更能夠幫助學生建立整體思維。本文重點探討知識脈絡體系的構建及其教學體系與教學措施的應用，旨在為后續教學升級提供必要的助力，僅供參考。

關鍵詞：高中物理；知識脈絡；教學應用；教學模式

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2023）17-00６７-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.17.0２２

高中物理課程對于學生的邏輯思維、計算能力以及知識點的整合能力均有較高要求。在此背景下，當下以知識點及強化練習為主導的教學模式很難引發學生的共鳴，因而在產生更大教學壓力的同時并未取得有效的教學效果。基于此，利用核心知識點之間的內在聯系形成有效的知識脈絡與邏輯架構是一種有效的教學方式。此種方式多在“大復習”階段進行嘗試，而在正常教學中涉及較少。通過理論分析不難發現以核心知識脈絡為框架的“填充—拓展”模式值得在循序教學中進行應用。本文重點探討此種教學模式的內涵、要點及具體應用方式。

一、高中“能量”核心知識脈絡分析

所謂的知識點脈絡分析是將同類或者具有相同性質、可以相互轉化以及存在內在邏輯聯系的知識點按照一定的規律與特征進行分類，并按照內部邏輯聯系建立而成的、具有整體性的知識網絡。在建立知識脈絡的過程中應該遵循由淺入深的基本規律，并給出知識點之間的相互聯系。

高中階段知識點之間的相關聯系較為緊密，如力與運動之間的相關關系、運動與能量轉換之間的相關關系；同時也存在部分隱性或者需要通過中間中介變量來加以聯系的物理知識點，如通過做功的方式物體的內能與勢能之間的轉換、通過微觀量子的能量轉變改變粒子運動狀態。基于此，依靠學生的主觀能動性對于知識點進行匯總并分類形成知識脈絡的要求相對較高。這就需要教師通過對知識點的完善掌握及梳理幫助學生完成這一工作。與此同時，對于知識點脈絡的分析也是后續教學體系建立以及教學方法課堂應用的重要基礎。

從上述角度來看，縱覽高中物理關于能量的知識點細節，其可以分為宏觀與微觀兩種，也可以按照運動及能量變化的屬性差異進行分類。由于高中物理階段大部分問題均采用了宏觀的視角，為此基于屬性差異的分類方式更易于學生掌握與應用。從這一角度出發，以能量為核心的知識脈絡體系得以建立，能量在其中起到核心“錨點”的作用。從能量出發，首先需要探討的是能量自身的基本規律，即能量守恒。在該脈絡線上應該納入能量守恒的基本定理、規律，并明確能量的不同形式與表達方式；其次，圍繞能量的變化與轉移構建外延的知識脈絡體系，如不同能量之間的相互轉化、受力情況下的能量變化、能量變化帶來物體運動狀態的改變、做功與能量變化等；最后，在第二層知識脈絡的情況下對其進行擴展，形成第三層拓展性知識脈絡，如針對能量轉化的二層核心知識點，我們可以進行有效拓展，包括摩擦生熱對于物體內能的改變、對外做功對于物體內能的減少、自由落體造成物體動能的增加等。對二層核心知識點的逐項拓展能夠建立健全完善的三層知識點。從以能量為核心的一層知識點出發到外延的三層知識點共同構成了高中階段的核心知識點脈絡。

上述三層的知識點脈絡僅僅是本部分知識點的核心，同樣也存在進一步拓展的可能。具體的拓展方向可以分為三種：其一是對背景知識的補充，如物理學科發展史，量子論的產生、建立與發展等，進而使學生具有更為宏觀的物理學概念，對于培養學生興趣、提高學生物理技能具有極為關鍵的作用。其二是對知識點的具體應用進行拓展，即提高學生將理論知識運用到實際問題的能力，如利用能量守恒定律對復雜運動后物體運動狀態的相關計算等。拓展該知識點能夠將學生掌握的知識點轉變為學生的解題能力，與其他學習手段相配合，切實達到提升學生物理成績的根本目的。其三是對知識點之間的相關聯系進行拓展。筆者重點以高中“能量”為核心構建了知識脈絡體系，而能量并非單獨存在的物理學概念，其與其他概念同樣存在橫向的聯系，如能量與物體微觀結構、能量與外部環境（重力、摩擦、磁場等）、能量與電燈。拓展此部分知識能夠在核心知識點之間建立更為廣泛的聯系，最終將高中階段的主要物理知識納入其中。

二、高中“能量”核心知識脈絡教學體系

從高中階段的教學特征來看，其主要可以分為兩個階段，即循序教學階段與強化教學階段。其中循序教學階段主要包括學生的高一、高二階段。在該階段，學生能夠按照教學大綱與教材進行由淺入深的學習，逐步掌握高中階段的必要知識。強化教學階段主要是指高三部分階段。在該階段，學生能夠完成對高中主要知識點的學習，通過整理、復習、強化練習等方式進一步提高物理水平。從這一角度來看，在應用核心知識點脈絡進行教學的過程中針對不同階段應該有所區別。筆者也將按照循序教學與復習教學的兩種模式分別構建核心知識脈絡的教學體系。

（一）循序階段核心知識脈絡的教學體系

循序階段學生對于知識的整體性較為陌生，對于大部分知識點尚未接觸。基于這一特征，該階段的教學重心應該在于幫助學生建立脈絡體系并根據學習計劃不斷地補充知識點。具體教學體系安排可以分為如下三步：首先，對核心知識點脈絡的總體思維進行教學。由于該階段學生并沒有建立有效的知識點脈絡，也缺少必要的學習習慣與能力，因此教師需要對學生的相關技能進行培養與訓練，通過講練結合的方式傳授知識脈絡的具體應用價值與意義。同時，教師需要對知識脈絡的具體構建方式、內容拓展以及回顧性復習的應用模式與方法進行教授。其次，引導學生將學習過的內容納入知識脈絡體系中。知識脈絡的建立并不是一蹴而就的，而是針對學生學習進程的不斷推進來進行逐步的添加。按照具體知識點的分布，學生對于能量核心概念的學習的接觸相對較早。此過程中，教師應該引導學生將能量的性質、類型以及不同能量之間的轉化與計算納入核心知識體系之中，并引導學生在學習的過程中一一對應已有知識點。最后，要引導學生形成不斷拓展知識脈絡的學習習慣。教師可以通過課上引導、教授，課下討論、分享等方式引導學生逐步建立以知識線為核心的知識脈絡體系，并分析不同知識線之間的可能鏈接，將不同知識點形成脈絡體系。同時，教師要強調知識點脈絡體系在復習過程中的重要作用，利用知識點脈絡體系達到學生知識框架完整、有效的根本目的。

（二）強化階段核心知識脈絡的教學體系

強化階段的學習主要是指高中生在完成了全部新知識的學習基礎上進行系統全面復習的階段。該階段的高中學生對于物理學科的知識點已經全部完成學習，對基本概念與具體的應用有了一個初步的框架性結構。基于此，教師應該充分發揮學生的主觀能動性，將知識點脈絡的建立主導權交由學生完成。具體教學體系則可以分為如下三個基本環節：首先，以布置課下作業的形式引導學生對已學過的知識點進行體系性總結。總結內容包括知識點的具體內容、知識點之間的相關聯系以及知識點在具體解題中的應用方式。其次，教師對學生的總結情況進行了解與監督，在大部分學生完成的基礎上挑選較具有代表性的學生成果來進行展示。值得注意的是較具代表性并不是指學生的總結較為具體與全面，也可以包括共性問題與不足等內容。最后，教師利用1～3學時的課堂時間組織學生對知識脈絡體系進行充分討論。討論的核心目標是進一步對知識脈絡進行拓展，具體包括學生已經總結出的內容的全面整理、學生未整理出但需要掌握的內容補充以及其他背景知識與聯系的添加。這一過程的重點在于引導學生在不斷拓展的過程中形成自己的知識體系，并便于學生后續復習學習工作的開展。

三、高中“能量”核心知識的教學措施

上文探討了核心知識點脈絡的具體教學體系，從教學方法與課堂的落實上來看，無論是循序階段還是強化階段，引導學生建立有效的知識點脈絡并通過強化練習達到應用目的是教學成效達成的關鍵。二者的主要差別表現在循序階段學生缺少獨立建設的能力，進而需要教師進一步引導；而強化階段教師要重點激發學生的主觀能動性，應該鼓勵學生進行自我建立。從這一角度來看，循序階段的教學任務更為艱巨。為此，筆者以循序階段為例分析教學方法應用與具體的教學措施。

（一）課前準備

課前準備階段根據不同的內容一般分為教師準備與學生準備兩個部分。教師準備為課前準備的重點。教師要根據高中物理課程提前整理并形成完善的知識點脈絡，并根據需要教學的內容列出可能涉及的具體知識點并按照學生是否掌握為分類原則，將整理列明的知識點進行劃分。學生已經掌握的知識點要以課下回顧的方式引導學生進行復習，復習的內容主要針對知識點的基礎內容、計算方式與應用模式。針對學生未掌握的知識點則需要根據課堂內容引導學生進行課下預習，重點在于背景資料的搜集。

以人教版高中物理必修第一冊中的“動量守恒定律”為例，該知識點涉及的相關知識點包括能量守恒、動量、動量定理、運動、力等相關知識。其中能量守恒為后續教學內容，其他知識點均屬于學生應該掌握的內容。根據這一劃分標準，教師要通過布置課下作業的方式讓學生對已經掌握的內容進行復習。學生在復習的過程中可以初步了解不同變量之間的相關關系，如動量與動量定理、力與運動、運動狀態（主要為速度的大小）與動量等。對于一些新的知識內容，教師要鼓勵學生從收集生活中的案例以及現象入手，比如汽車的碰撞試驗、臺球動能傳導等均可以成為收集的基本方向。

（二）課堂應用

在課堂應用的過程中需要解決兩方面問題：其一是需要解決核心知識脈絡的可視化問題。該問題需要在教師與學生的共同建設下形成“看得見”的核心知識脈絡，進而達到按圖索驥的根本目的。在具體的課堂教學過程中，教師可以引入思維導圖等數字化工具并將其作為可視化的實現方式。此種教學方法的優勢在于可視化與可存儲。可視化決定了核心知識導圖可以在后續得到應用保障，可存儲則決定了建設內容能夠在不斷的應用與補充過程中趨于完善。同時，教師能夠利用思維導圖工具做好教學銜接，節省大量板書的時間，將更多的教學精力投入引導學生完成課堂內容之上，最大限度地提高了教學效率。

課堂教學中的另一個關鍵是將新教授的知識點納入已經建設的核心知識脈絡中。這就要求教師不僅要針對知識點進行講解，更應該對知識點與其他知識之間的內在邏輯進行探討，進而幫助學生建立知識之間的有效關聯。以動能守恒為例，建立“力—運動—速度—動能—守恒—動能—速度—運動”的內在邏輯鏈條，可以將物體的受力分析、運動狀態與動能計算相結合，進而形成邏輯閉環。

（三）課后強化

經過一系列教學實施，學生能夠初步掌握核心知識點脈絡的構建方式，并形成基于課堂內容的核心知識脈絡架構。在課下的學習引導中，學生需要重點完成兩方面的問題：其一是通過背景知識等內容對知識脈絡進行不斷的補充與豐富，其二是應用核心知識脈絡整理復習的思路并完成課下復習任務。

在對于知識脈絡的補充與豐富方面，教師要引導學生將生活中遇到的實際案例或習題按類型納入核心知識脈絡體系中，進而通過對核心知識脈絡的不斷完善豐富其應用價值，也能夠形成基于自我學習狀態的特征化動態更新。如汽車碰撞試驗屬于動量守恒的內容部分（不考慮形變），將其納入其中有助于學生理解動量的本質并增進學習的興趣。值得注意的是對于練習題目的歸納與總結，在動量守恒部分可以納入“小車碰撞”“復雜物體分離”“動能傳導”等習題類型，幫助學生有效建立復習體系，提高復習效率。

在核心知識脈絡的應用方面，其能夠在學生復習知識點的過程中發揮更大的功能。核心知識脈絡體現了不同知識點之間的邏輯關系，進而使學生在復習知識點的過程中產生一種聯合效應，不自覺地對已掌握內容進行全面復習。該復習思路除了能夠督促學生對更多內容進行主動復習，還能夠降低復習難度，提高復習效率，進而保證復習的有效性。

四、結語

筆者以“能量”概念為核心，對高中階段知識脈絡進行構建，并重點探討核心知識脈絡在教學中的應用。首先，對核心知識脈絡體系進行了闡述與分析，重點說明了具體作用與建立方式；其次，按照高中不同的學習重心，分別對循序階段、強化階段的教學應用及教學體系優化進行了探討；最后，分別按照課前準備、課堂應用以及課后強化的教學節點分析核心知識脈絡在高中物理教學中的應用。希望通過此研究能夠為后續高中物理教學改革及升級提供必要幫助。

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