大單元視域下利用圖表整合物理知識研究

陳君涵

摘 要：大單元是新課程標準下物理教學的主要形式，有助于學生的結構化、整體化學習，促進學生對知識和方法的遷移，達到發(fā)展學生核心素養(yǎng)的目的。通過在物理大單元教學中進一步應用圖表手段，能夠更好地幫助學生實現(xiàn)對物理知識的整合，從而提升大單元教學效果。因此，本文從高中物理大單元教學的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了大單元視域下利用圖表整合物理知識的優(yōu)勢和對策，以期助力大單元教學質量的改善，為學生的核心素養(yǎng)成長創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。

關鍵詞：高中物理在；大單元；圖表；知識整合

在以往的高中物理教學中，存在教學內容比較零散、課時之間關聯(lián)性不強等問題，導致學生無法較好地實現(xiàn)認知上的遷移，影響了學生的學習效率，因此在課程改革的過程中，大單元教學逐漸引起了教師的重視，如何借助大單元教學來促使學生實現(xiàn)對知識和方法的有效整合，也成為教師關注的重要問題。而在實際的教學中，由于教師對大單元教學理解不夠透徹、教學觀念沒有轉變等原因，導致大單元教學實施效果不理想的問題。對此，教師有必要去探索更加有效的大單元教學策略，從而真正落實大單元教學的初衷。借助圖表的使用，有助于改善大單元教學質量，讓學生在直觀、自主、多樣化的學習中完成對知識的整體構建，提升大單元教學實施的效果。

一、高中物理大單元教學現(xiàn)狀

（一）大單元教學與單元教學

從單位上來看，大單元教學的基本單位仍然是單元，和單元教學具有一定的一致性，包括都需要教師運用系統(tǒng)性的思維來設計教學內容、都需要教師創(chuàng)設真實的學習情境、都注重學生對所學知識和方法的遷移、都追求“教、學、評”一致性等，但是除此之外，大單元教學和單元教學也有著明顯的區(qū)別[1]。

一方面，大單元教學需要教師基于單元目標的上位概念的理解邏輯來展開課程設計，需要教師找出單元中的大概念以及核心概念，在教學中反映出物理學科的核心內容，例如在教學機械能、電學、熱學等知識的過程中，都需要以“能量守恒”這一核心概念為引領，讓學生可以在大單元學習中獲得可以遷移的思想。

另一方面，大單元教學強調讓學生解決基于真實生活的探究性問題，需要教師根據(jù)學生核心素養(yǎng)成長的需要，對情境和任務進行開發(fā)，完善學生的學習體驗，而單元教學只需要教師去根據(jù)教材的提示進行教學。

（二）大單元教學中存在的問題

從大單元教學和單元教學的區(qū)別出發(fā)，可以總結出在當前的大單元教學中，存在以下的問題：

1.碎片化學習

在當前的大單元教學中，仍然存在教師過于重視學生獲取知識數(shù)量的問題，導致學生積累的都是碎片化的、缺乏清晰來源和去處的知識，影響了學生對知識的深度思考，學生無法真正在情境體驗中獲得整體的物理思維經(jīng)歷。

2.模塊化教學邏輯

在當前的高中物理教學中，教師在教學中大多是按照從未知到具體再到抽象這樣的結構，導致教學出現(xiàn)模塊化的特征，十分不利于學生對知識的遷移。例如在教學力學、電磁學部分知識的過程中，都涉及了曲線運動的相關內容，但是由于教學模塊化程度較強，導致學生往往只能夠感受到力學、電磁學中兩種曲線運動在受力特點上的差異，卻不能從“運動與力”這個角度來分析力學、電磁學中曲線運動的共同點。

3.知識本位

知識本位是指教師在教學的過程中過于看重物理學科本身的結構，將知識傳授看成了學科教學的主要內容，在知識本位的背景下，學生大多只能夠獲得枯燥乏味的知識，卻無法獲得能力、道德等方面的成長，從而影響了大單元教學目標的達成。而在當前的高中物理大單元教學中，教師仍然受到了應試教育思想的影響，出現(xiàn)了知識本位的情況。

4.教學方法缺失

在當前的高中物理大單元教學中，存在教師采取教學方式不恰當?shù)膯栴}，大多仍然使用傳統(tǒng)的教師講解、學生聽課和做題的方式，導致學生對教師的依賴性很強，無法較好地理解知識形成的過程，從而給大單元教學的實施質量帶來了負面的影響。

二、大單元視域下利用圖表整合物理知識的優(yōu)勢

（一）直觀化

物理知識的抽象性是影響學生對物理大概念學習的一個重要因素，借助對圖表的使用，則可以有效增強教學的直觀性，讓學生可以更好地理解物理知識的本質，促進學生對單元核心概念的獲得，從而提升大單元教學的質量[2]。

（二）主體化

通過對圖表的合理使用，能夠有效增強學生學習的主體性，讓學生可以利用自己的認知規(guī)律來制作圖表、解讀圖表，從而加深學生對知識的理解，促進學生的深度學習。例如在單元教學中，讓學生依照自己的認知規(guī)律來制作思維導圖，從而讓學生可以建立起適合自己的認知框架，幫助學生改變以死記硬背為主的學習狀態(tài)。

（三）整體化

圖表的使用能夠將零散的信息更好地整合在一起，讓學生更好地理解知識之間的相互關聯(lián)，促進學生的整體化學習，從而提升教學質量。

三、大單元視域下利用圖表整合物理知識的對策（以某一個單元為例）

1.加強教材分析，確定教學邏輯

在大單元教學中，教師需要形成整體化教學的意識，對單元中的內容進行全面分析，提取出其中的核心概念，以核心概念為統(tǒng)領來構建大單元教學思路，從而明確圖表的使用重點[3]。

例如，在《運動的描述》這一單元的教學中，教師運用了大單元教學手段，對教學內容展開了全面的分析。這一單元講述了與運動有關的基礎知識，在自然界當中，運動到處存在，而高一學生對于物體的運動規(guī)律還沒有形成比較正確的認識，并且在物理學習中習慣了以形象思維為主的學習方式，無法較好地從生活中抽象出質點、加速度等概念。這一單元中的內容是牛頓物理學當中最基礎的內容，為學生之后的運動學、動力學、曲線運動等方面的知識做好了鋪墊。在這一單元中，主要包含了時間、位移、速度、加速度、質點、參考系等核心概念，可以從中提取出“物體的運動狀態(tài)”這一核心概念，讓學生從“物體的運動狀態(tài)”出發(fā)，正確理解物體的速度屬性、加速度屬性等，實現(xiàn)知識之間的相互關聯(lián)。

基于上述分析，將這一單元的教學目標設計為：

（1）學生通過對真實案例的分析，了解質點、參考系、坐標系等概念，學會使用正確的方式來選擇參考系、抽象出質點；學生能夠正確理解位移和路程之間的區(qū)別，可以在坐標系中畫出來位移和路程；學生可以使用打點計時器來探索物體的速度以及加速度，可以使用適合的方式來表達物體的瞬時速度、平均速度、速率等狀態(tài)。

（2）學生可以建立起正確的物理觀念，理解抽象出質點的原因，學會用質點這一模型來研究物理現(xiàn)象；學生能夠使用矢量的方式來描述物體的位置變化。

（3）學生在建立物理模型展開研究的過程中體會物理學的簡潔之美；學生可以將學習到的物理概念應用到現(xiàn)實生活中去，體會物理和生活之間的關聯(lián)，掌握解決問題的能力。

根據(jù)這一單元的教學框架，在教學的過程中主要從兩個角度引導學生使用圖表：一是借助圖表來激活學生的學習興趣，促進學生對物理概念的理解；二是借助圖表來引導學生實現(xiàn)對知識的探索、整理，提升學生的單元學習效率。

如此，通過對單元知識的整體梳理，有助于教師形成完善的教學框架，讓教師可以更好地抓住圖表使用的立足點，從而發(fā)揮出圖表的實際作用。

2.創(chuàng)設問題情境，引導整體梳理

大單元教學強調真實情境的創(chuàng)設，讓學生在實際問題的解決中完成對知識和方法的構建。因此在高中物理大單元教學中，教師可以使用圖表的手段來創(chuàng)設問題情境，讓學生對將要學習的內容形成基本的認識，使學生在真實情境的幫助下更好地將零散的知識整合在一起[4]。

例如，在《運動的描述》這一單元的教學中，教師使用圖片的方式來創(chuàng)設情境。首先，使用多媒體向學生展示了一張圖片，學生可以看到在一段高速公路上，立著一塊牌子，上面寫著：限速100公里/小時，讓學生結合自己的生活經(jīng)歷，想一想這個牌子的目的和意義是什么。接下來，再向學生展示一張圖片，上面顯示了一則新聞：一個人受到了交警的處罰，因為交警認為他開車的速度超過了這段公路上的要求——80公里/小時，但是開車人表示自己沒有犯錯，因為他剛剛看過一眼自己的行駛速度，發(fā)現(xiàn)是70公里/小時，那么是不是交警弄錯了？有辦法來判斷嗎？如此，能夠在真實情境的幫助下讓學生對物體的“速度”產(chǎn)生好奇心，為學生了解加速度、速度、速率等概念奠定基礎。在導入時，教師也引導學生去回顧了初中階段學習過的知識，讓學生形成“物體的運動狀態(tài)會發(fā)生變化”的認識，為學生更好地理解不同的物理概念奠定基礎。

3.立足核心問題，促進認知延伸

在高中物理大單元教學中，教師要注重基于單元核心問題來引導學生展開探究，讓學生的認知可以不斷獲得延伸，促進學生的深度學習。在這個過程中，教師可以使用思維導圖、表格、圖像等方式來驅動學生展開深入的思考，讓學生可以更好地將信息關聯(lián)在一起。

例如，在《運動的描述》這一單元的教學中，教師使用問題驅動的方式來引導學生展開對單元知識的探索，并且讓學生在這個過程中使用思維導圖這一工具，從而促使學生實現(xiàn)認知的延伸。

子問題1：汽車行駛在平坦的公路上時，哪些物理因素會隨之發(fā)生變化？

在解決這個問題的過程中，需要學生用到自己的生活經(jīng)驗，對相似的生活場景進行分析。如此，學生可以提取出一些關鍵的物理量，包括時間、空間、速度等，認識到汽車的運動會伴隨著時間的過去、空間的變化，其中也可能會發(fā)生速度上的變化。

子問題2：要想研究一輛汽車的速度，可以如何展開研究？

在這一問題的探索中，則是需要學生去理解質點、位移的概念，由于教學內容具有一定的抽象性，因此教師在教學中注重使用情境化的教學手段，并且重視對比教學的使用，包括讓學生對比“一輛火車過一座橋”“一輛汽車在一千公里長的公路上行駛”等場景，從而讓學生可以更好地理解質點的概念。

子問題3：如何設計一個方案，得到某輛汽車的行駛狀態(tài)是否符合高速上的要求？

這一問題的探究可以引導學生去掌握速度和加速度的知識，學生需要通過模擬實驗的方式來展開探索，包括使用打點計時器來測量某個小車的瞬時速度等。在問題的探究中，強調要讓學生經(jīng)歷問題解決的完整過程，讓學生獲得發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的有效方法。

在學生展開對上述問題探索的過程中，教師也給學生布置了一項任務，讓學生以“物體運動狀態(tài)”作為核心詞，制作一份思維導圖，一邊解決問題一邊拓展思維導圖上的內容，最終讓學生實現(xiàn)對整個單元知識的構建。最后，再讓學生根據(jù)思維導圖上的信息，嘗試解決核心問題：在確定車速是否符合標準時，需要獲得哪些信息？從而讓學生更好地實現(xiàn)對單元知識的整體構建，提升學生單元學習的實效性。

4.深化概念聯(lián)系，建立層級關系

高中物理的知識點比較多、體系比較復雜，很多學生在學習的過程中不能較好地理解知識之間的關聯(lián)，給學生的深度學習帶來了阻礙。因此教師要注重發(fā)揮出自身的引導作用，引導學生去深化概念之間的聯(lián)系，幫助學生建立起概念之間的層級關系，讓學生可以建立起更加清晰的認知框架。借助圖表的使用，可以讓學生以更加直觀的方式來辨析概念，有助于取得更好的教學效果[5]。

例如，在《運動的描述》這一單元的教學中，教師通過表格的方式來引導學生去建立層級概念，讓學生獲得完整的認知。在表格中，學生可以看到核心概念主要有四個，包括參考系、時間和位移、速度、加速度，而在每個核心概念下，則又包含了一些下屬概念，“參考系”的下屬概念包括機械運動、質點、參考系等，“時間和位移”的下屬概念包括時刻、時間間隔、位置、位移、路程、矢量、標量，“速度”的下屬概念包括平均速度、瞬時速度、速率、v-t圖像等，“加速度”的下屬概念包括加速度的方向、加速度的大小等。

在為學生展示了表格之后，又給學生布置了一項學習任務，讓學生自主來制作更加詳細的表格，找出更多概念之間的關聯(lián)，促進學生對單元知識的梳理。如有的學生對核心概念2下的概念進行了深層次的分析，發(fā)現(xiàn)了速度這個概念又包含了“定義”“公式”“單位”“矢標性”“物理意義”等要素，在“速度”這個概念下，也可以添加“速度—時間圖像”這個概念等。如此，可以讓學生在追根究底中完善自己的認知，促進學生對知識的深入理解。借助圖表的合理使用，也可以讓概念之間的層級關系變得一目了然，加深學生的印象。因此教師要重視起圖表工具的使用，讓學生可以更好地理解知識之間的關聯(lián)。

結束語

在大單元教學中，教師要加強對圖表的使用，借助圖表來提升教學的直觀性、主體性、整體性，讓學生可以更好地展開對物理知識的結構化探究，促進學生對知識的深度理解，從而提升高中物理教學的質量，讓學生更好地將獲得的知識和方法遷移到更多的場景中去，積累充足的學習經(jīng)驗，促進學生物理核心素養(yǎng)的成長。

參考文獻

[1]何立丹.基于物理學科核心素養(yǎng)的大單元教學闡述[J].數(shù)理天地（高中版），2023（20）：78-80.

[2]李娜.高中物理大單元教學策略：以“運動的描述”為例[J].理科愛好者，2023（4）：41-43.

[3]夏同剛.高中物理“可視化”教學模式分析[J].數(shù)理天地（高中版），2023（16）：92-94.

[4]彭浩然.核心素養(yǎng)下高中物理大單元教學設計研究[J].安徽教育科研，2023（21）：121-123.

[5]張琬婕.指向科學思維培養(yǎng)的高中物理可視化教學研究[D].昆明：云南師范大學，2023.