“大概念”理念下的物理复习策略
2021-08-31夏欢姚蕊荣争辉朱福菊蔡武德
夏欢 姚蕊 荣争辉 朱福菊 蔡武德
摘 要：“大概念”理念强调知识的整合与发展，文章以初中物理“运动和力”这一节为例，在科学大概念指导下实施复习教学。以大概念为引领理清知识主线，通过设计情境线、问题线和历史线帮助学生逐渐形成和加深对科学大概念的认识，最后以大概念为抓手建立物理知识体系，拓宽和加深物理知识复习的广度和深度，全面提升物理知识复习效果。
关键词：大概念;复习;运动和力
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2021）6-0065-5
引 言
为推进中小学课程改革，教育部从2017年开始使用“大概念”统整各学科内容，“大概念”一词因此受到教师们的广泛关注。关于“大概念”，英国学者温·哈伦指出：科学大概念是有组织的、有结构的科学知识和模型，这些大概念能够解释大范围内的一系列相关现象[1]。威金斯和麦克泰格将“大概念”比作“车辖”，有了车辖，车轮等零部件才能组装起来，否则只能散落一地、毫无用处[2]。而后，韦钰院士也提出围绕大概念实施科学教育[3]。围绕学科大概念建构物理知识体系的教学整合，可促进学科核心概念的学习进阶，也有助于学生认知结构的建构[4]。“大概念”给我们提供了这样一种教育理念：教学应该防止知识碎片化，强调知识结构的整合与发展，构建结构化和关联性的知识体系，形成学科知识的整体图景。
1 “大概念”理念指导复习教学的优势
客观：学科知识在进入课程学习之前是呈整体存在的样态，但进入课程之后，按照学科知识逻辑以及学生的认知发展和心理发展规律，对学科知识的原有结构进行拆解，以促进学生的理解发展，便于分课时教学[5]，即学生新授课学习的知识是点状离散的。如何从章节、专题、乃至学科体系的广度、深度、高度上将知识从点状发展到网状，让学生的知识结构系统化，并运用这种整体观念去解决复杂的问题，是复习课的任务，这正与“大概念”的理念相契合。
主观：关于人是如何学习的，有一个观点认为，不同于新手，专家的知识结构不是相关领域的事实和公式的简单罗列，相反它是围绕核心概念或者“大观点”进行组织的体系，在更大的体系中的概念或者观念引导他们去思考和解决问题[6]。学生的学习正是从新手到专家的这样一个过程。复习要避免知识多而杂、全而散地呈现，否则学生将为表面知识点所役，产生认知负荷，因此围绕“大概念”进行复习具有明显的优势。
如果说新授课是沿着如图1所示的大概念层级，自下而上进行实施，那复习课则应自上而下地开展复习，以物理学科大概念为支点，将所学的知识围绕大概念整合内化，融会贯通多个章节，这样的复习才有高站位、广视野、深层次的效果，才能促进学生物理观念的形成发展，学生才能用这种整体的物理观念去解决情境复杂、千变万化的物理问题。
2 “大概念”理念下的物理复习教学——以“运动和力”专题为例
复习时，以培养学生运动与相互作用观念为导向，以“力与运动的关系”为大概念，围绕大概念重组复习内容、重构复习主线，并设计情境线、问题线和历史线（图2）;最后以大概念为生长点构建“运动和力”思维导图。这样学生在情境中回忆所学知识，避免了纯知识复习的简单重复和枯燥乏味;在关键问题或实验中引导学生逐步形成物理观念，运用物理观念;在物理学史中领悟和深化物理观念，并培养学生的科学态度与责任;最后引导学生用思维导图这种可视化方式将本节知识进行展示，加深物理观念的理解。
2.1 以大概念为引领，以大见小，理清知识主线
教师通过研读课标和教材，明确所复习的内容在学科知识体系中的位置、意义，以此来确定学科大概念，将大概念作为“上位知识”，抓住“学科知识金字塔顶端的“上位知识”，进行上位学习。
根据《义务教育物理课程标准（2011年版）》和人教版初中物理教科书，“运动和力”相关知识属于“运动和相互作用”一级主题下的知识点，涉及到的知识点繁多，经过整理得到如表1所示的“运动和力”相关物理观念、学科大概念和具体知识点。在此基础上，进而以“运动观—相互作用观—运动与相互作用观”的主线去设计教学活动。
2.2 巧设载体，由小到大，实现观念进阶
学科观念的形成不可能是一步到位的，把形成学科观念的“大概念”分解细化为前后连贯、层层递进的概念序列，设置于不同的情境载体之中，引导学生踩着这些“阶梯”稳步登顶。
2.2.1 情境线中复习基础知识
以“小朋友的游乐园一日游”为载体，抛砖引玉，将“运动和力”相关基础知识贯穿其中，学生在生动有趣的情境中自发回顾所涉及的知识，并利用知识解答问题。
情境1：小朋友坐上公交车准备去游乐园，车辆运行过程中，车厢里语音提示“车辆运行中，请各位乘客不要随意移动，以免摔倒”。
问题1：小朋友觉得疑惑，让我们不要动，我们真的没动吗？如果没动，我们是如何从出发地到达目的地的呢？
知识点1：运动的相对性、参照物
情境2：小朋友站在车厢中，没有拉住扶手，突然猛地向前冲了一下，小朋友赶紧拉住扶手。
问题2：为什么小朋友会突然向前倾，此时公交车处于什么运动状态？
知识点2：惯性、根据受力判断运动状态
情境3：小朋友到达游乐园后，看见有瑜伽球，便试图稳定地坐在球上。
问题3：瑜伽球被压扁了，这说明了什么？为什么人可以在瑜伽球上不掉下来？此时瑜伽球受到几个力？请对瑜伽球进行受力分析并畫出示意图。
知识点3：力的作用效果、平衡力、力的示意图、重力和弹力
情境4：小朋友看见碰碰车，便开心地和一个小伙伴一起玩起了碰碰车。
问题4：小朋友的车撞向小伙伴静止的车，然后两个碰碰车向两个相反的方向运动，这说明了什么？
知识点4：力可以改变物体运动状态、力的作用是相互的
情境5：小朋友又看见了滑梯，便开心地玩起来，并和小伙伴比赛，看谁滑得更快。
问题5：怎么知道谁滑得更快呢？
知识点5：速度、距离和时间
问题6：小朋友感觉屁股有点热热的疼痛感，为什么？如何避免出现这种疼痛感呢？调皮的小朋友想从滑梯底部倒着爬上去，但是因为比较滑怎么都上不去，用什么方法能让他爬上去？
知识点6：摩擦力
情境6：小朋友到达滑梯的底端（平面）滑动一小段距离之后便停下来了，小朋友说：要是我可以滑得更远就好了。
问题7：小朋友为什么会停下来？为什么又是运动了一段距离才停下来？如何能让小朋友滑得更远？
知识点7：阻力对物体运动的影响、摩擦力
问题8：大家是否觉得滑梯的形状很像之前探究阻力对物体运动影响实验所用的器材？这个实验是怎么做的？我们由这个实验得出了什么结论？
知识点8：牛顿第一定律
最后，引导学生对游乐园中所涉及到的相关知识做一个梳理：涉及到的几种力、几种运动状态以及受力情况与运动状态的关系等。
2.2.2 问题线中形成物理观念
“力是维持物体运动状态的原因”这个观点很容易引起学生共鸣，具有顽固性。所以要设计关键问题作为思维载体暴露学生错误前概念，并用实验作为资源载体推翻学生的迷思观点、形成正确观念，再设计综合问题让学生应用整体观念解决问题，如表2所示。
2.2.3 历史线中加深物理观念
结合课题，在复习过程中合理引入相关学史的介绍，能对复习起到事半功倍的效果。在“运动和力”专题的复习中，引入不同时期科学家在探索力与运动的关系上所做的贡献，如图3所示，可深化学生对运动和力的关系的理解，了解实验和逻辑推理等物理科学研究的重要方法，知道科学发展是一个不断修正、不断完善的过程，体会所学习的物理知识是在历史发展的长河中继承和发展起来的，其中暗含的科学方法以及科学家科学发现的艰辛、敢于质疑的态度、实事求是的科学精神都会对学生产生潜移默化的影响。
2.3 以大概念为抓手将知识体系化，强化物理观念
以大概念为抓手绘制思维导图，能够将碎片化的基础知识建构成联系紧密、结构完整的知识体系;同时思维导图的绘制也是对自己课堂复习的自检和查漏补缺;形成的思维导图也有利于再次复习。
以“运动和力”这一核心词出发，让学生绘制思维导图并进行展示，例如图4。学生在绘制过程中将学会系统地思考问题：要知道运动和相互作用的关系，首先要知道什么是相互作用、什么是运动，再寻求它们之间的联系。在此过程中加深对知识及相互关系的理解，将“运动”和“力”相关知识纳入“运动和力”知识体系;“运动和力”也成为知识的生长点，随着后续不断的学习可将压强、浮力以及其他运动状态等更多相关知识纳入其中。
3 结束语
物理学科大概念最能代表物理学科基本结构和本质，学生得到了物理大概念的指引，就像得到了物理学科的地图，在其引领下能够更有效地学习物理知识。在大概念的理念下，以学科大概念作为复习支点，确定复习主线，并通过序列化的情境载体设计，引领学生逐渐深入内化知识，逐步形成并加深对学科大概念的理解。复习的广度、深度和高度得以提升，从而能以不变的学科“大概念”去应对千变万化的物理情境，解决新颖的物理问题。
参考文献：
[1]温·哈伦.科学教育的原则和大概念[M].韦钰，译.北京：科学普及出版社，2016.
[2]格兰斯·威金斯，杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计[M].闫寒冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2017.
[3]任虎虎.指向深度学习的高中物理大概念教学策略——以“牛顿第一定律”教学为例[J].物理通报，2020，39（10）：19-22.
[4]吴爱兄.大概念理念下的“势能”教学设计[J].物理通报，2019，38（12）：28-32.
[5]葛汉洪，孙有花，朱林根.核心素养导向的初中物理复习课教学策略初探——以“力与运动”章节复习教学为例[J].物理教师，2018，39（02）：29-33.
[6]布兰思福特·布朗，科金.人是如何学习的[M].程可拉，孙亚玲，王旭卿，译.上海：华东师范大学出版社，2013.
（欄目编辑 邱晓燕）
