學科大概念應用于高中物理單元復習教學設計的思考

【摘要】高中物理新課標提出設立學科大概念，以推動核心課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化，從而有效實施學科核心素養(yǎng)培養(yǎng).大概念教學應以主題為主線，關注各小概念之間的關系，通過大概念學習構(gòu)建系統(tǒng)性的認知體系，切實提升運用理論知識解決實際問題的能力.這一理念與單元復習教學不謀而合.本文嘗試將學科大概念貫穿于高中物理單元復習教學中，以期提高復習效果，落實學科核心素養(yǎng).

【關鍵詞】學科大概念；高中物理；課堂教學

1 引言

近年來，隨著學科大概念研究在我國的興起，基于學科大概念理論的單元復習課程設計展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，與傳統(tǒng)單元復習方法形成鮮明對比.傳統(tǒng)復習主要側(cè)重于整理知識點，往往忽略了培養(yǎng)學生的思維能力.相反，大概念教學法通過將各種知識點有機結(jié)合，深入挖掘其本質(zhì)，從而顯著提升了課程的有效性.

2 研究背景

2.1 目前教學現(xiàn)狀下，大概念教學有利于構(gòu)建系統(tǒng)科學觀

在中小學教育改革中，發(fā)現(xiàn)了不少問題.許多學生對科學教育不感興趣，他們難以理解不同知識之間的聯(lián)系，也無法領會科學的魅力，這導致課堂氛圍顯得低沉.結(jié)果，大部分學生未能建立起對自然世界的全面理解，也缺乏將學到的知識應用到日常生活中的能力.而大概念教學正是以核心概念為基礎，幫助學生理解學科知識的深層邏輯和發(fā)展脈絡，以達到知識整合和思維能力提升的目的，進一步培養(yǎng)他們的學科素養(yǎng).這種教學法不僅僅是向?qū)W生大腦中填充事實和理論，而是鼓勵他們深刻理解科學的核心理念，以適應他們現(xiàn)在和將來的學習需求.所以，大概念教學對于完善學生片面的知識理解，建立全面的認知體系具有重要意義.

2.2 物理學科的現(xiàn)狀下，大概念教學能夠提升單元復習效率

高中物理課標強調(diào)，物理教學應在初中基礎上進行拓展，旨在通過物理視角加深學生對自然的理解.在此背景下，培養(yǎng)學生系統(tǒng)性的科學觀念和物理學科核心素養(yǎng)顯得尤為重要.單元復習課程因其知識整合性強、遷移性強的特點，成為培養(yǎng)學生科學觀念的有效途徑，引起了教育學者的廣泛關注.大概念的知識整合性恰好符合復習教學的目標，因此備受重視.有專家指出，學科大概念是復習教學的支點.他們認為，利用大概念可以幫助學生構(gòu)建系統(tǒng)化的課程內(nèi)容，促進更高層次的學習，并指導學生深入理解和運用學科知識.將大概念作為教學核心，可以解決知識過載問題，提高復習效率.因此，在有限的學時內(nèi)，將大概念有效融入復習教學，不僅有助于實現(xiàn)學科目標，還能促進知識整合和核心素養(yǎng)培養(yǎng).這是當前教師需要深入思考的問題.

2.3 基于校園教育和教師實踐的現(xiàn)狀，大概念的理論和實踐指導不足

面對科技的飛速發(fā)展和知識的泛濫，學校教育往往過分強調(diào)內(nèi)容的寬度而忽視了其深度，導致科學課程成為雜亂的知識片段和無關聯(lián)事實的堆砌.基于這種教育模式下，學生通常只能獲取到剝離的知識片段，缺乏對現(xiàn)實世界的深刻理解.從教師的角度來看，盡管他們有意培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和科學思維，但缺乏足夠的理論和實踐指導.隨著現(xiàn)代科學教育研究的深入，越來越多的教育工作者開始認識到應該以“少而精”的原則來引導科學教學.這時，大概念教學應運而生.雖然大概念教學已經(jīng)獲得廣泛的認同，但在實踐模式和物理學科中的范例方面仍然存在不足.在實際教學環(huán)節(jié)，一線教師仍迫切需要理論支持和相關的實踐范本［1］.

3 大概念含義

在2009年的探究式科學教育國際學術(shù)會議上，“大概念”理念被首次提出.這一會議聚集了眾多專家，旨在探尋解決學生將知識應用于解決實際問題時遭遇的困難.他們共同識別了十四個關鍵的科學概念.此后，“核心概念”“基本概念”和“主要概念”等類似詞匯開始頻繁出現(xiàn)在各國教學標準中.這些不同的表述核心指向同一個理念，即“大概念”.

根據(jù)相關研究，大概念被定義為一種核心的、能引導碎片化知識互聯(lián)并作為連接知識與現(xiàn)實世界的橋梁的特殊概念.它具備高度的綜合性、解釋力和適用性.學習大概念不僅可幫助構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，也可促進知識在日常生活中的應用［2］.

4 學科大概念下高中物理單元復習教學的設計

4.1 設計理念

4.1.1 聯(lián)結(jié)小概念，升華大概念

根據(jù)新課標和各教材的要求，在設計教學內(nèi)容時，需要按照單節(jié)課的階梯性來設計若干個小概念，并對每個小概念分別提出具體的需求.在編寫教科書時，也應考慮到這些小概念之間的聯(lián)系.在實際教學環(huán)節(jié)中，雖然小概念間的聯(lián)系和層次遞進本就存在，但它們的呈現(xiàn)方式通常較為模糊，學生很難察覺和接受.因此，這就要求教師用形象的實例和漸進的思路來展示這些概念之間的聯(lián)系，明晰地表現(xiàn)出概念之間的層次交叉和聯(lián)系.這樣做可以讓學生對概念的漸進和認識的深入有清晰的理解.通過這種方法，教師能夠有效地整合單元內(nèi)容，形成物理學中的“大概念”.

4.1.2 兼顧專家思維，主導大單元

由于大概念可以直接體現(xiàn)專家的思維，因此專家思維也是其構(gòu)成的直接來源.在這個背景下，教師在進行大概念教學時需要具備專家思維.他們應結(jié)合教材編寫的特征，將內(nèi)容按單元整合，突破章節(jié)與章節(jié)之間的限制［3］.

4.1.3 掌握“理解”錨點，注重知識遷移

在大概念教學中，“理解”是核心錨點，它覆蓋了具體和抽象兩個方面.具體方面包括對概念的詳解、概念間的關系以及大概念的闡述；而抽象方面則涉及概念之間連續(xù)性的思維跨越、大概念的提取和生成模式，以及生活實例的實際應用等.在把握“理解”這一中心詞時，不僅需要關注知識的掌握程度，還應關注其在實際中的應用效果.這樣做可以實現(xiàn)課堂學習與現(xiàn)實生活的無縫對接，從而達到理論指導實踐的目的［4］.

4.2 設計措施

4.2.1 大概念設計為主題，重塑復習大單元

課標是教師開展教學設計的關鍵，將課標作為教學活動研究的參照物極具實際意義.因而，在重塑大單元復習時需精準把握和整合課標的要求，然后明確復習大單元.

例如 以人教版物理必修1為例，深入分析課標后，提取出了一些內(nèi)容：

（1）結(jié)合瞬時速度的建構(gòu)，深化對于物理問題探究中極限方法應用的理解；通過加速度概念的探討，領會物理學抽象思維的精髓.

（2）使用打點計時器、頻閃照相等實驗工具深入研究勻變速直線運動規(guī)律，以實驗為基礎，加深對勻變速直線運動規(guī)律的認識.

（3）回顧亞里士多德與伽利略關于力與運動的研究方法和主要觀點，通過資料查閱，了解自由落體運動的實驗方法和科學推理過程.

（4）通過實驗探究重力、彈力和摩擦力等現(xiàn)象，了解胡克定律，并通過動摩擦因數(shù)計算滑動摩擦力，將理論知識與實際操作相結(jié)合，解釋生活中的現(xiàn)象.

在必修1課程標準中，總結(jié)了四項要求.通過深入研讀，可以提煉出五項主要內(nèi)容，這些內(nèi)容都是圍繞著“運動與相互作用”這一主題展開，探討了運動的物理性質(zhì)、常見的受力方式及其與運動之間的關系.基于以上分析，我們可以初步確定將“運動與相互作用”作為復習的大單元.

4.2.2 掌握核心問題，提煉單元大概念

在重塑復習單元時，關鍵在于準確把握單元核心問題，以確保復習的有效性和針對性.這要求老師從課程標準出發(fā)，通過分析學習要求來確定核心素養(yǎng).

例如 以物理學科為例，其核心素養(yǎng)可以分為多個認知水平，如知道、理解、應用和綜合.該重塑大單元的核心知識點包括加速度、勻變速直線運動及其特點和規(guī)律、滑動摩擦力、共點力平衡以及牛頓運動定律等.圍繞這些知識點，教師可以設定幾個核心問題，例如加速度的定義、測量方法、勻變速直線運動的特點和規(guī)律、力的特性、共點力平衡的條件，以及如何運用牛頓運動定律解決實際問題.通過這些問題，可以將運動、力與力的關系等主題聯(lián)系起來，最后提煉出物理學的大概念：力是物體運動狀態(tài)改變的原因.

4.2.3 厘清知識邏輯，確立單元小概念

在明確了大單元主題及其核心學科概念之后，應進一步將其細化為具體的小概念，這一過程需要分兩步進行.

第一，掌握知識內(nèi)容.還是以上文的重塑大單元為例，我們發(fā)現(xiàn)這一單元涵蓋必修1課程的主要內(nèi)容，包括運動的描述、勻變速直線運動、相互作用及力與運動的關系等四個關鍵章節(jié).對此，在深入分析這些章節(jié)后，可提取出如位移、速度、加速度等運動學概念，以及重力、彈力、摩擦力、力的合成與分解等力學原理等關鍵知識點.在這些知識點中，對牛頓運動定律的掌握和應用尤為重要.

第二，找到邏輯，明確小概念.在梳理知識后，建立知識間的邏輯聯(lián)系至關重要.每一個大概念都是由眾多小概念構(gòu)成的，而這些小概念之間緊密相連，構(gòu)成了學科的完整框架.因此，教師在教學中不僅要深入理解知識的邏輯性，還要引導學生建立自己的知識框架，以實現(xiàn)有效學習.

例如 以“運動與相互作用”為主題的大單元為例，我們進行了詳細的邏輯梳理，從而確定了小概念的序列，包括位移、速度、加速度等，以及運動定律的應用等.

4.2.4 師生學習式評價，培養(yǎng)學科大概念

所謂學習式評價，是讓學生在學習過程中主動參與評價活動.在教師的引導和示范下，學生學會如何收集和提供所需的評價信息.同時，學生能夠進行自我反思，改進學習方式，從而制定更科學、更準確的學習目標.對學生而言，這種評價方式不僅使其成為主體，而且通過收集和分析數(shù)據(jù)，有助于深入理解知識點，反思學習過程.它有利于學生將不同知識點連接起來，掌握小概念.對教師來說，這種評價方式提供了直接了解學生課堂學習體驗的機會，也有利于師生互動，幫助教師獲取反饋，優(yōu)化教學環(huán)節(jié).因此，課堂上應融合師生雙向評價，以此加深對學科大概念的理解.

4.2.5 設置復習習題，讓大概念能夠活學活用

在課程尾聲，還應布置用于大單元復習的練習題.這樣做的目的主要表現(xiàn)為三方面：第一，驗證學生的學習成果，找出他們在哪些領域存在不足，以便及時進行修正和補充；第二，評估學生對大概念的理解程度，檢查他們是否能清楚地解釋相關的次要概念，并確保這些概念間沒有混淆或認知偏差；第三，提高學生將所學知識應用到解決現(xiàn)實問題的能力，即對知識的遷移與應用能力.通過情境化的習題幫助學生將理論知識應用到實踐中.在布置這些習題時，要重視概念的強調(diào)，設計著力測試學生對這些概念的掌握程度的題目.題目應層次分明且具有關聯(lián)性，確保包含多種題型，并與各相關概論有關.同時，應貼近實際生活，增強趣味性，以便概念在題目中生動呈現(xiàn)［5］.

5 結(jié)語

綜上所述，本文探討了學科大概念在高中物理單元復習教學中的應用，旨在通過大概念教學法，促進學生建立系統(tǒng)化的認知體系，提升其應用知識解決實際問題的能力.我們發(fā)現(xiàn)，大概念教學能有效整合知識，加深學生對物理概念的理解，并促進其科學素養(yǎng)的培養(yǎng).此方法不僅改變了傳統(tǒng)的教學模式，而且為學生提供了更為豐富的學習體驗.今后，希望教師在教學中能繼續(xù)探索大概念教學，從而為學生的全面發(fā)展提供支持.

參考文獻：

［1］范心維，彭朝陽.大概念視角下的高中物理單元教學設計——以“勻變速直線運動”為例［J］.中學物理教學參考，2022，51（15）：30-32.

［2］董文杰.學科核心素養(yǎng)背景下高中物理單元教學設計的探索——以人教版第3章“相互作用——力”為例［J］.物理教師，2020，41（10）：14-16.

［3］吳建鵬.大概念視角下高中物理大單元教學建構(gòu)與設計——以“牛頓運動定律”教學為例［J］.中學物理教學參考，2021，50（11）：25-27.

［4］張玉峰，秦曉文，王美芹，等.物理單元教學反饋性評價的內(nèi)容與思路［J］.中學物理，2020，38（11）：19-22.

［5］趙世竹.基于大概念的高中物理主題教學設計［J］.高中數(shù)理化，2021（20）：43-44.