對大概念教學助推物理深度學習的思考

摘" 要：大概念是一種理念，也是一種教法，具有統攝性、抽象性、遷移性的特點.結合初中物理教學，站在整體視角來提取大概念，重視大概念在學生學習潛能和物理學科素養發展中的積極作用，推進物理課堂深度學習.大概念教學強調教師引導、學生自主合作探究，幫助學生建構物理學科知識全景圖，促進對物理原理、學科本質的理解和掌握.文章從對大概念教學與深度學習的關系、物理課程大概念的提取兩方面進行分析，以供各位物理同仁參考.

關鍵詞：初中物理；大概念教學；深度學習

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）17-0089-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：魏江南（1979.12—），男，江蘇省南通人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

深度學習強調對知識的深層理解和精準把握.大概念的整合性更能體現物理學科的本質.教師將大概念教學與深度學習建立融合，指導學生參與物理探究活動，增強對物理知識學習的主動性、能動性和創造性，全面提升物理學科教學質量［1］.

1" 大概念教學與深度學習的關系

從概念界定來看，大概念教學體現為能將眾多學科知識聯為一個整體的教學方法.其中大概念也稱為學科核心概念，體現為學科課程中具備最能反映事物最本質特征，能夠統攝相關概念，揭示物理原理、規律的重要概念.根據新課標要求，物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任為物理學科四大核心素養.對物理觀念的界定，與國際科學教育中的大概念具有一致性.同樣，結合教育部基礎教育課程教材發展中心對深度學習的定義，強調教師要引領學生參與物理主題學習，能夠開展多種探究活動，培養學生科學思維，增進學生對物理學科核心知識的理解和掌握.

1.1" 大概念教學契合深度學習邏輯

在深度學習中，學科知識的結構化、功能化有助于學生全面掌握物理學科知識［2］.大概念教學依托對物理知識、規律、概念的提煉，以大概念來統領課程教學設計，為深度學習奠定基礎.

例如，在學習“功”時，“功”是“功和機械能”章節中的重點.對功的解釋，從其定義出發，功表示為力對物體作用的空間的累積的物理量.在計算功的大小時，力與物體在力的方向上通過的距離的乘積即為功，單位為焦耳.為了幫助學生體認做功的過程，對照教材，觀察插圖：叉車對貨物托升至某一高度，叉車對貨物所做的功，從其托舉過程和結果中讓學生理解“功”，需要力，需要力所在方向上的距離.對功的計算，運用公式W=Fs，即可求出所做的功.大概念教學通常借助于物理情境，激發學生對物理概念的學習興趣.物理概念在呈現方式上注重情境性、直觀性，特別是通過與學生生活的關聯，便于學生理解，契合學生認知水平，讓物理學習更有效.

1.2" 大概念教學為深度學習提供保障

深度學習要突破學生對學科知識淺層化理解的弊端，通過引入大概念教學，抓住物理學科核心概念，組織學生參與概念的探究與生成.利用師生、生生互動交流，幫助學生由概念的表層理解轉向深層學習，提高學生對物理知識的掌握程度.

例如，在學習“運動和力”時，核心概念有“運動”“力”“牛頓三定律”“摩擦力”等.采用大概念教學，從物理課堂情境創設上，引入“火箭點火”案例.觀察火箭點火前、點火后以及點火前后火箭的受力分析圖.用現實環境來幫助學生建構物理學科知識，增進學生對物理概念的理解，讓學生明白力與運動的關系，深化對力的認知，從而得出力是改變物體運動狀態的根本原因.物理知識與現實生活關系緊密，教師通過大概念教學，鼓勵學生自主思考、分析、探索、交流，激活學生物理思維，也讓物理課程教學更接地氣.要想實現深度學習，必須強調學生的自主性，通過問題情境，深化師生、生生對話，讓學生參與物理學科內縱向、學科間橫向交流，為學科單元設計指明方向，為深度學習提供過程保障.

1.3" 大概念教學達成深度學習目標

在傳統課堂中，教師以知識點為核心來設計教學活動，導致學科認知碎片化.大概念教學將學科知識與學科核心素養統一起來，通過對核心概念的學習，增進學生對相關概念性知識的理解.初中物理中有力學、光學、熱學、電學等大概念，教師要通過知識點整合思路，深化學生對相關知識點的理解和運用，提升學生綜合素養［3］.

例如，在學習“電功率”時，前面學生已經了解電流、電壓、電阻等概念，對于電功率有多個導出式，很多學生感到難懂、難學.為此，引入“伏安法測量小燈泡”實驗，該實驗主要分為三種情形：實際電壓與額定電壓相等、實際電壓高于額定電壓以及實際電壓低于額定電壓，分別對應小燈泡的功率.針對不同電路情況，教師要指導學生繪制相應電路圖.結合電路圖，指導學生參與實驗操作，從調整滑動變阻器的阻值來改變電壓值，觀察小燈泡的發光情況，分別記錄電流表、電壓表所對應的值，最后計算出不同情況小燈泡的功率.通過對公式P=UI的運用，觀察小燈泡的功率變化，得出結論：當電壓越高時，對應的電功率值越大，燈泡越亮.大概念教學借助于物理實驗探究活動，深化學生對物理概念的感知和領悟.實驗過程為學生提供探究物理知識的機會，教師要做好活動指導和評價，強調學生間互助、互評，發展學生的動手實踐能力和物理評判思維.

2" 物理課程大概念的提取

大概念教學，前提是要先設定大概念.大概念本身也是物理概念，符合物理概念形成的一般過程，對大概念的提取，主要從三個方面來完成.

2.1" 通過概念聚合來提取大概念

物理學科核心素養中物理觀念是重要內容.在大概念提取過程中，教師要聚焦相關概念，找準核心概念［4］.蔡鐵權認為“大觀念”即“大概念”.結合物理學科相關概念的形成過程，主要遵循“事實經驗”“概念規律”“核心概念”“物理觀念”“應用實踐”“遷移創新”等流程，逐步建構物理課程大概念.同樣，由概念進行聚合，運用進階理論來提取大概念.一種是梯子模型，聚焦該節課程每一個知識點，理順知識點之間的邏輯結構，推導出本節課程教學所需的大概念；另一種是拼圖模型，梳理本單元多個小概念，探究各小概念的內在關聯，得出大概念.例如，在初中物理學習“光”相關知識時，涉及的小概念有“光的直線傳播”“光的反射定律”“平面鏡成像”“光的折射定律”“凸透鏡和凹透鏡”等.分析這些小概念，都是圍繞光的運動展開的.由此，可以設定大概念“光的運動”，據此來分別探究與光相關的運動定律，幫助學生全面認識光學知識.

還有一種螺旋模型，即大概念的提取遵循由易到難、螺旋上升的規律.在通過多個維度，概念難度、深度、復雜度逐漸增大.例如，在學習“能量”相關知識時，對能量的認知，生活中有光能、電能、風能等，這些能量通過一定的關系來完成相互轉化.進一步學習能量相關概念，涉及的有核能、原子能、內能等.從能量關系上滲透能量轉化與守恒定律.由此，對大概念的提取過程為學生提供由單一知識點向知識結構化轉變的過程，有助于學生從整體上感知核心概念，達成深度思考.同時，以大概念為核心來優化物理知識點邏輯關系，幫助學生從頭腦中建立與核心概念相關聯的認知體系.

2.2" 運用專家型思維來提取大概念

對于專家型思維，主要體現在兩方面.一是結合物理學科單元中相關概念，通過由具體到抽象的過程來歸納和概括本單元的核心概念；二是經由抽象概念應用到具體事物中，體現演繹推理思維.

對于第一種情形，教師要立足教材，總攬全局，聯系現實生活中的具體事物，從中進行歸納和概括，抓住關鍵點，得出大概念.例如，在探究“動能和勢能”時，梳理教材中對“動能”“勢能”的定義，結合現實案例，發散學生的物理思維，讓學生認識、思考動能、勢能的變化過程.子彈射出槍膛時，子彈的運動由動能引起，子彈擊中靶心并穿過，子彈的能量有何變化？這一時刻動能怎樣變化？再思考子彈在穿透靶心時，子彈與靶之間的摩擦將動能減少，摩擦力做功形成內能.

針對第二種情形，由抽象概念向具體事物的演繹過程，教師要注重關鍵細節的挖掘，利用提問、追問、追究等方式，帶領學生走進物理概念的本質.例如，在探究“壓強”時，梳理“壓力”“重力”之間的關系，探索“壓力”大小與“受力面積”之間的關系，對比不同情形下壓強的大小關系.壓強這個概念，相比具有抽象性，與壓強相關聯的其他概念有“液體壓強”“氣體壓強”等，說明壓強在生活中具有普遍性.因此，可以圍繞“探索壓強”大概念，指導學生辨析壓強的內涵，深化學生對壓強的理解.

2.3" 借助物理方法遷移來提取大概念

在大概念教學中，對大概念的提取還可以通過物理方法遷移而得，最具代表性的是“黑箱法”.面對一些物理概念，考慮到其內部結構不易直接觀察時，需要通過外部方法來洞見其內在特征.“黑箱法”是一種有效的科學研究方法，在教學中運用“黑箱法”，便于抓住學生的好奇心，增強學生對物理概念的深度探究，發展學生物理學科思維.

例如，對于“原子結構”的學習，早年盧瑟福通過實驗來推斷原子的核式結構模型.在實驗中利用帶正電的α粒子轟擊金屬箔，多數α粒子能夠在穿透金屬箔后，仍然沿著原來的方向運動，但有少數α粒子卻發生較大角度的偏轉.為什么會出現偏轉？據此來推算出在原子的中心必有一個原子核，原子的正電荷及全部質子都集中于原子核，帶負電荷的電子則處于核外繞核運動.由此，盧瑟福通過實驗方法，對不可見的原子結構進行大膽推測.對大概念的提取，可以將“黑箱法”遷移到力學、電學、光學、聲學等諸多領域.

3" 結束語

深度學習是落實物理學科素養的重要依托，大概念教學契合物理學科需要，便于學生主動、深入探究物理知識，提升學生物理思辨力和綜合應用能力.教師作為大概念教學的設計者，要對接課程目標，梳理單元知識點，從單元全局出發，提取大概念，體現物理學科育人的價值.同時，大概念教學要建立由核心概念組成的物理知識網絡，遵循循序漸進、螺旋上升的認知規律，啟發學生參與到真實的物理學習情境中，深入感知物理知識點，掌握物理學習的方法.同時，教師要全面架構教學流程，聚焦學生物理思維、物理綜合素質，立足物理觀念視角，讓學生參與物理真實問題的探究過程，切實把握物理學科的思想方法和內涵本質，端正學習態度，提升物理學科綜合素養.

參考文獻：［1］ 董振邦，劉燕妮.基于大單元的初中物理模型教學探索：以“電路中的物理模型”為例［J］.中學物理，2023，41（16）：33-37.

［2］ 李丁，劉健智.大概念引領下的大單元教學實施策略：以初中“光學”為例［J］.物理教師，2023，44（08）：41-45.

［3］ 許美娟.以大概念教學促進初中物理深度學習［J］.中學教學參考，2023（11）：64-66.

［4］ 王曉紅.探析大概念下初中物理問題型教學開展的策略［J］.數理化解題研究，2023（02）：103-105.

［責任編輯：李" 璟］