大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計分析

高金妹

摘 要：隨著教育領域的不斷深入發(fā)展，學科大概念的提出進一步促進了教學模式的改革和創(chuàng)新。高中階段的概念物理課程就是局域大概念引領下的大單元教學設計，其以高中物理學科教材為依托，圍繞大概念來整合教學內(nèi)容，根據(jù)學生的認知發(fā)展情況，開展高中物理教學。對于學生來說，有利于提升學生深度學習體驗，改變學生的傳統(tǒng)學習方式，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，對于教師來說，有利于優(yōu)化教學設計，提高物理教學的效率和質(zhì)量。對此，本文對于大概念背景下課程設計的基本內(nèi)涵以及實施過程進行了簡要闡述，提出了高中概念物理課程大單元教學設計的基本策略，梳理了大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計路徑。

關鍵詞：高中；物理；大概念；概念物理課程；大單元教學設計

現(xiàn)今高中新課程標準的推行，大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計引起了廣泛關注。在大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計當中，教師要能夠本質(zhì)上改變學生的學習方式和教師的教學方式，始終圍繞大概念去整合教學內(nèi)容、設計關鍵問題、促進學生的深度學習，并且讓師生站在大概念的角度，通過答惑解疑、整合提升、訓練反饋等方式，實現(xiàn)師生的教學相長[1]。大概念背景下高中概念物理課程的大單元教學可以幫助學生建立科學思維方式，通過大單元教學，學生可以了解到物理學的基本概念和原理，從而建立起科學思維方式，培養(yǎng)科學素養(yǎng)。培養(yǎng)學生的實驗能力，大單元教學中通常會涉及實驗，學生需要親自動手進行實驗，從而培養(yǎng)實驗能力和科學探究能力。提高學生的問題解決能力，大單元教學中會涉及一些復雜的問題，學生需要通過分析、推理和實驗來解決問題，從而提高問題解決能力。幫助學生理解自然現(xiàn)象，大單元教學中會涉及很多自然現(xiàn)象的解釋和原理，學生可以通過學習物理知識來理解這些自然現(xiàn)象。為學生未來的學習和職業(yè)發(fā)展打下基礎，物理學是自然科學的重要分支，學生通過學習物理知識可以為未來的學習和職業(yè)發(fā)展打下基礎。

一、大概念背景下課程設計的基本內(nèi)涵

在《普通高中物理課程標準（2017年版）》中指出“重視以學科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”[2]。因此，高中物理教師要重視學科大概念。那么，大概念課程設計究竟是什么呢？簡單來說，大概念課程設計是近年來新興的一種教育理念，其重點在于將學習連接到學生的日常生活經(jīng)驗當中，從而讓學生獲得更多的知識以及對于知識更加深刻的理解。這種類型的教學方式更加強調(diào)學生參與教學活動，這樣學生才能在學習過程中，盡可能多地傳播和接受知識和思想，更有利于培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力的學生。在學生感受到知識價值以及知道這些知識是如何使用的時候，學生就可以通過理解新的概念，通過自己的深入思考以及具體實踐，來分析和解決問題，形成良好的物理學科核心素養(yǎng)。

二、大概念背景下課程設計的實施過程

大概念課程設計的實施主要涉及五個階段，分別為設置課程目標、進行協(xié)作學習、探究新知識以及特定方式表達知識、擴展提高新知識。首先，教師需要明確教學目的，包括教學理念和特定課程主題。其次，教師需要建立學生之間的合作學習關系，以及教師與學生間的交流協(xié)作關系，讓學生有開展共同學習和實踐新的學習理念的機會。然后，在探討、學習新的內(nèi)容時，教師還應該考慮到學生實際的學習能力以及學習習慣。再次，教師還要注重讓學生以獨特的方式表達學習的新內(nèi)容，獲得同學以及老師的肯定和贊揚。除此之外，教師還要能夠通過持續(xù)研究以及辯證思維，發(fā)現(xiàn)和挖掘新的知識內(nèi)容，幫助學生不斷地提高自身的知識學習技能以及應用能力。

三、高中概念物理課程大單元教學設計的基本策略

（一）采取有利于理解的教學方式

在高中概念物理課程大單元教學設計中，想要在實踐教學中取得良好的教學效果，讓學生更快速、更深刻地理解新知識內(nèi)容，就要能夠采取有利于學生理解的教學方式。在高中階段的物理教學過程中，常用的便于學生理解的教學方式包括趣味化游戲教學方式、生活化情境創(chuàng)設方式、實踐性動手操作實驗教學方式等。除此之外，教師還可以依靠科學技術(shù)的發(fā)展，將信息技術(shù)教學手段運用起來。例如：采用人工智能以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，更加直觀地讓學生通過計算機全面梳理單元知識內(nèi)容以及學習重難點知識，還可以通過虛擬技術(shù)和模擬技術(shù)，將物理概念性內(nèi)容，以更加直觀的方式放到學生的面前，降低學生理解物理概念的難度。

（二）了解學生自身和學習特點

在高中概念物理課程大單元教學設計中，教師應了解學生自身的學習特點，結(jié)合學生現(xiàn)有的認知情況，對其本單元知識的掌握情況開展深層次研判，這更有利于開展有效的教學活動，對學生進行查漏補缺，提升教學的效率[3]。例如：在“勻變速直線運動的研究”這部分教學中，教師要根據(jù)學生的認知特點，結(jié)合好實驗教學，通過改變變量進行物理實驗，探究學習“勻變速直線運動的速度與時間的關系”“勻變速直線運動的位移與時間的關系”“勻變速直線運動的速度與位移的關系”這三部分知識內(nèi)容。

（三）培養(yǎng)學生的自主學習能力

在高中概念物理課程大單元教學設計中，教師要能夠尊重學生的主觀能動性，注重對于學生自主學習能力的培養(yǎng)，促進學生的物理思維能力發(fā)展。對此，教師應在教學過程中，增加可以激發(fā)學生自主學習的活動。例如：小組探究實踐活動、項目式探究活動、具體案例分析探究活動等，讓學生能夠充分發(fā)揮自身的“聰明才智”，運用所學物理知識去解決實際問題，從而促進學生的思維能力發(fā)展。

（四）建立高中物理大概念體系

在高中概念物理課程大單元教學設計中，教師還要能夠根據(jù)課程教學的知識點、概念以及能力培養(yǎng)目標和情感態(tài)度與價值觀目標，構(gòu)建起高中物理大概念體系。例如：在“相互作用”這一單元的教學中，教師要能夠建立起“重力、彈力、摩擦力”知識體系，以及“分析重力、彈力、摩擦力的合成與分解”的能力培養(yǎng)體系，建立起“獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和團結(jié)協(xié)作的科學精神、情感態(tài)度與價值觀體系”。

四、大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計路徑

（一）基于教學實際，設計教學目標

教學目標在教學中發(fā)揮重要作用，是教學活動開展的必要前提，對于高中物理大單元教學而言，教學目標的建構(gòu)與設計必須符合各單元內(nèi)容實

際[4]。大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計中，更要基于教學實際，設計教學目標。

以高中物理必修第一冊《運動的描述》這一單元的教學為例。主要包括以下內(nèi)容：1.運動的描述：介紹了運動的基本概念和描述方法，包括位移、速度、加速度等。2.直線運動：介紹了直線運動的基本概念和公式，包括勻速直線運動和變速直線運動。3.曲線運動：介紹了曲線運動的基本概念和公式，包括圓周運動和非圓周運動。4.運動的規(guī)律：介紹了牛頓三定律和萬有引力定律，以及它們在運動中的應用。5.運動的能量：介紹了動能和勢能的概念和公式，以及它們在運動中的轉(zhuǎn)化和守恒。6.運動的動量：介紹了動量的概念和公式，以及它在碰撞和爆炸等過程中的應用。7.運動的特殊相對論：介紹了相對論的基本概念和公式，包括時間膨脹、長度收縮、質(zhì)量增加等。設立“理解質(zhì)點、參考系、位移、速度等基本概念”“掌握描述位置、位置的變化的方法”“能夠從速度變化率的角度認識加速度”等知識技能教學目標。根據(jù)學生的實際水平和教學內(nèi)容，設立“利用實驗來明確測定速度的方法”“理性分析”“定量要求”等過程和方法目標，并根據(jù)其中內(nèi)容，設立“滲透極限的思想”“抽象地領會物理學”“培養(yǎng)學生愿意動手和實事求是科學態(tài)度與責任”的情感態(tài)度和價值觀教學目標。

（二）依據(jù)大概念的理念，設計藍圖

在大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計中，教師還要能夠依據(jù)大概念的理念，設計教學藍圖。這主要需要教師能夠根據(jù)學生的能力水平和認知特點以及規(guī)律，重組或者整合教學內(nèi)容，使得各個教學板塊之間能夠銜接自然和順暢，讓學生能夠在由簡到繁、由易到難、由淺入深、層層遞進的教學過程中，學習物理單元知識內(nèi)容，包括物理概念以及規(guī)律，并且能夠深切體會到物理概念以及規(guī)律的內(nèi)涵和外延。簡單來說，這一過程可以概括為“依據(jù)學生實際學習情況→重新整理單元教學內(nèi)容→提取物理學科大概念→挖掘大概念認識方式→形成解釋問題大思路→培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)”。

以高中物理必修第二冊《機械能守恒定律》這一單元的教學為例。教師可以首先根據(jù)學生“原理理解→概念認知→概念實踐→概念運用→知識內(nèi)化”的認知規(guī)律，建立“機械能守恒原理→機械能守恒定律概念解釋→機械能守恒定律實驗→機械能守恒定律解決實際問題”教學體系，提取“機械能守恒定律”的物理學科大概念，通過實驗探究教學進行大概念認識，形成解釋“機械能守恒定律”問題大思路，培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)。

（三）明確設計內(nèi)容，梳理設計流程

在大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計中，教師要能夠明確設計內(nèi)容，梳理設計流程。以高中物理必修第二冊《萬有引力與航天》這一單元的教學為例。

首先，要設計問題情境。例如：教師可以介紹托勒密的地心說、哥白尼的日心說、第谷的觀測和開普勒行星運動定律、萬有引力定律等內(nèi)容，提出如“稱量地球的質(zhì)量”“未知天體的發(fā)現(xiàn)”和宇宙航行問題。使學生對萬有引力定律的重要意義和作用有更全面的了解。

其次，要做好問題分解。例如：這一單元的核心問題是“如何理解和應用萬有引力定律”，可以分解為“行星的運動是什么樣的”“太陽與行星間的引力與萬有引力定律的提出和發(fā)展過程”“應用規(guī)律解決實際問題”等多個小問題。

再次，要整理好學習資源。教師可以依據(jù)于基本教材學習資料，開發(fā)微課視頻、歷史文獻、實驗模擬動畫等多種類型的學習資料。對此，為整理這部分學習資料，教師還可以建立網(wǎng)絡交流平臺，將學習資料放在平臺當中，進行匯總，方便學生進行查閱和反復觀看。

在教學過后，還要注重學習反饋以及學習評估。教師可以通過加強和學生的交流獲取學習反饋，例如提問學生，“能用稱量地球質(zhì)量的方法稱量太陽嗎？怎樣才能得到太陽的質(zhì)量？”將思考的方向直接指向物理模型的建立，觀察學生物理概念的建構(gòu)情況。學習評估簡單來說就是圍繞這一單元的核心概念，設計測試題，考查學生實際對于這一單元知識的掌握情況，體現(xiàn)大概念的理解和認識方式。

最終，要能夠幫助學生搭建起這一單元的知識結(jié)構(gòu)圖。在物理知識結(jié)構(gòu)圖當中，主要需要能夠呈現(xiàn)大單元教學基本內(nèi)容的結(jié)構(gòu)，以及單元中知識點之間的聯(lián)系。學生可以從大單元教學基本內(nèi)容設計的主線和單元中知識點之間的聯(lián)系來表達，不能只是簡單地把知識點之間聯(lián)系進行羅列與呈現(xiàn)。

除此之外，還要能夠針對大單元主題核心概念進行教學。也就是教師要能夠針對在大單元教學中提取的物理大概念，進行概括性的總結(jié)，不需要過于詳細和面面俱到，只需要說明這一單元讓學生能夠得到什么認識，以及能夠掌握哪些物理知識和學習方法。例如：老師可以對這一單元內(nèi)容進行概述。在這一單元明確圍繞著人類對天體運動規(guī)律的探究過程進行了分析，展現(xiàn)經(jīng)典力學的突出價值，介紹人類在走向太空過程中所做出的努力。通過這些內(nèi)容以及對萬有引力探索求證的過程，能幫助學生了解到科學家們富有創(chuàng)造而又嚴謹?shù)目茖W思維和科學態(tài)度。

（四）基于學生視角，內(nèi)化課程學習

在大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計中，教師還要能夠基于學生視角，內(nèi)化課程學習。

高中物理必修第二冊《拋體運動》這一單元的教學為例。例如：教師在課堂上要根據(jù)學生需求，加強實驗教學，更注重實驗教學的開放性，利用問題串的方式，讓學生能夠在這個過程中形成自主化的猜想和假設。圍繞具體實際方案進行設置的時候，學生就可以主動思考自己想要測量的物理量，以及如何獲得數(shù)據(jù)的過程。通過對數(shù)據(jù)進行分析，就可以發(fā)現(xiàn)其中所存在的特點，歸納得出最終的實驗結(jié)論。

在大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計中，教師還要能夠通過拓展教學評價，實現(xiàn)教學相長。教師要能夠給學生充足的教學評價空間，不僅教師要對學生的學習情況進行評價，學生也要能夠?qū)τ诮處煹慕虒W進行評價，提出自己的想法和建議，促進教師的教學方案改進，打造更適合學生的教學策略，提升教師的專業(yè)內(nèi)力，做到教學相長[5]。

結(jié)束語

綜上所述，大概念背景下高中概念物理課程大單元教學設計，要能夠基于教學實際來設計教學目標，依據(jù)大概念的理念來設計教學藍圖，明確單元設計內(nèi)容進一步梳理設計流程，基于學生視角來內(nèi)化課程學習，拓展教學評價來實現(xiàn)教學相長。除此之外，在具體的教學活動中，應當注意單元框架和具體教學課時之間的緊密聯(lián)系，以單元大概念作為統(tǒng)領，把單元具體目標落實到課程中。

參考文獻

[1]王志芳.大概念統(tǒng)領下高中概念物理課程大單元教學設計探索[J].中學物理，2022，40（5）：6-9.

[2]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.

[3]羅紅梅，徐揚，李小岑.學科大概念指引下的高中生物學大單元教學設計：以“細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”UbD單元教學設計為例[J].生物學通報，2021，56（5）：39-42.

[4]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.

[5]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（8）：45-48.