基于“观念建构”重构知识模块提高一轮复习效率

洪巧玲

摘   要：基于对高考评价体系中“必备知识”和课程标准中“物理观念”的理解，针对高三一轮复习现状，提出了基于“观念建构”的知识模块重构，即通过单元设计，利用核心概念串起零碎的基础概念，帮助学生形成良好的认知结构，形成解决物理问题的基本方法和思路，形成物理观念。

关键词：物理观念;单元设计;核心概念

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）2-0005-6

1    问题提出的背景

1.1    高考评价体系“四层”中的“必备知识”的理解

2020年1月，教育部考试中心研制并发布了《中国高考评价体系》和《中国高考评价体系说明》，该体系是高考命题、评价与改革的理论基础和实践指南。高考评价体系指出高考的考查内容，即“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”，提出了“必备知识”的概念[1]。

物理学科的必备知识是由物理科的基本事实、基本概念、基本规律、基本方法组成的学科基础知识体系。物理科考试的必备知识是物理课程标准规定的必修和选择性必修的内容。物理科考试内容改革强调必备知识，并不是强化对知识的死记硬背以及对孤立的、静态的知识点的考查，而是要求学生掌握在物理关键能力和学科素养的养成过程中必须具备的可迁移的知识[2]。

1.2    物理课程标准“学科核心素养”中“物理观念”的理解

物理课程标准中指出：物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。可见，物理观念是从知识层面提出的，三个观念概括了高中物理知识的三个领域，是理解应用物理知识的大视角和主脉络。学生具有“物理观念”应体现在三个方面，一是掌握了基本的物理概念与物理规律，二是能将所学的物理概念和物理规律系统化，三是能用系统化的物理知识来解决实际问题、分析问题，即能很好地将物理知识和实践情境建立关联。

1.3    目前高三一轮复习教学现状

2018年，广东、河北、辽宁、江苏、福建、湖南、湖北、重庆成为第三批启动高考综合改革省份。笔者所在广东省采用“3+1+2”的新高考方案，物理采用学业水平选择性考试，以卷面分（满分100分）计入高考总成绩。在物理以原始分计入高考总分后，物理学科的分数显得尤为重要。然而，在目前的高三一轮复习中，往往存在课时紧张、知识内容多、复习进度难以把握、学生复习收益不高、效果不如预期等难题。

2    基于“观念建构”重构知识模块

基于对高考评价体系中“必备知识”的理解和物理核心素养中“物理观念”的理解，为提高高三一轮复习的效率，笔者提出了针对一轮复习课的基于“观念建构”的知识模块重构的教学策略。

2.1    “观念建构”的框架

蔡铁权和郑瑶[3]认为，物理观念是上位概念，物理观念和一般的概念、事实经验之间可以形成一个框架，并且相互之间紧密联系。他们提出的在物理教学中物理观念养成的框架如图1所示：

高三学生经过高一、高二两年的物理知识学习，已经完成了从事实经验到概念规律的过程，即已有基本概念和基本规律。核心概念是基本概念基础上的一种聚合，反映了部分概念的共性，展示了相关内容的内在联系，为物理观念的形成提供了支架，可以看成基础概念和物理观念之间的桥梁。在一轮复习中，教师应该重点把握核心概念的建构，通过核心概念的整合，使学生养成从物理学的视角去解释自然现象和解决实际问题，并建构成相对完整的对物理世界的认知，即形成物理观念。物理观念形成后，可以更好地分析和解释物理现象，有利于物理实际问题的解决，即达到应用实践，能完成应用性试题。最后，学生能将所学的知识和方法合理地迁移到新的问题情境中去，同时还必须具备在质疑的基础上进行批判性思维的能力，即达到迁移创新，能完成创新性问题的解决。

2.2    知识模块的重构

知识模块的重构即知识整合，知识结构化和系统化。良好的知识内容结构是学生形成良好认知结构的前提。只有教师形成了结构化的课程内容并进行合理的教学引导，学生才有可能形成良好的认知结构，从而形成物理观念，达到学科素养的水平要求，能达到高考要求的必备知识和关键能力。

知识模块的重构以“单元教学”的形式呈现给学生，在课堂教学中落实。“单元”是区别于“课时”而提出的，单元设计是课程开发的基础单位。单元教学设计是在整体思维的指导下，将基于某一主题构建出的单元內容作为教学内容，通过编制单元目标及课时教学目标、设计连续的课时教学方案、进行单元评价的环节来完成的复杂教学设计。单元教学设计被认为是“撬动课堂转型的一个支点”，成为近些年的研究热点[4]。

在一轮复习中，教师要改变教学中就题做题、就题讲题的低效教学行为，必须要有中观层面的“单元”设计意识和能力。只有从微观的课时设计走向中观的单元设计，完成复习单元目标的确定—课时计划的解构—课堂教学的实施—教学评价的设计，才能促使学生自主地构建知识，引领学生走出“题海”，最终达成提升学生核心素养和培养学生关键能力的教育目的。

3    实践案例分享

下面，笔者结合自己的教学实践，介绍基于物理观念中“运动与相互作用观”的知识模块重构，分别以“匀变速直线运动”“相互作用”“运动与相互作用的关系”为主题的单元设计。

3.1    构建学科核心概念统领下的单元知识层级结构，使课程内容结构化

学科核心概念是组织、整合学科内容的少数关键概念，是基础概念和物理观念之间的桥梁。笔者在“匀变速直线运动”为主题的单元设计中，提出了“宏观物体的运动需要引入相应的物理量描述，通过模型建立及简化可以准确描述特定的运动规律”核心概念。在此核心概念的统领下，构建单元知识层级结构（图2），完成单元基本概念进阶学习，构建“运动观”。

笔者在“相互作用”为主题的单元设计中，提出了“用共点力的平衡解决问题”的核心概念。并以此概念统领该主题，完成一次纯力学的受力分析训练。此核心概念是基于“运动与相互作用观”的构建而提出，是为强化学生用运动与相互作用关系的视角解决物理问题的本领，真正做到具有物理观念，能应用实践、迁移创新，具有解决物理实际问题的能力。另外，笔者提出“用共点力的平衡解决问题”这一核心概念也是考虑到“力”与“运动”的紧密联系，并认为对物体的受力分析不能脱离运动，这与教材中所提到的分析物体受力的两个思路（一是根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况，二是根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力）的第一个思路是吻合的，也是依据对教材的理解而提出的。在此核心概念的统领下，构建单元知识层级结构（图3），完成单元基本概念进阶学习，构建“相互作用观”。

笔者在“运动与相互作用的关系”为主题的单元设计中，提出了“用牛顿运动定律解决问题”的核心概念，这里的牛顿运动定律指的是牛顿第一定律和牛顿第二定律，牛顿第三定律已经在“相互作用”单元学习了。在此核心概念的统领下，构建单元知识层级结构（图4），完成单元基本概念进阶学习，构建正确的“运动与相互作用观”。

通过以上三个实例，不难发现，在学科核心概念的统领下，重新构建的单元知识层级结构，使课程内容结构化、系统化，能在课堂上大大减少学生的无关认知加工，重点增加生成认知的加工，促进其形成良好的认知，逐步建构成相对完整的对物理世界的认知，即形成物理观念。

3.2    以单元知识层级结构为教学内容进行单元教学设计，使观念建构落地课堂

单元知识层级结构，打破了教师与学生“见树木不见森林”的局面，使师生获得“先有森林再有树木”的整体感。基于此整体感而进行的单元教学设计，是具体的课堂实施，是使观念建构落地生根的保障。完整的单元教学设计包括单元教学目标的确定、课时计划的解构、课堂教学的实施、教学评价的设计等要素。

3.2.1    复习单元目标的确定及课时计划

单元教学目标的确定，需要依据以下三个方面：一是课程标准要求，二是单元学习主题与核心内容，三是学生的学情表现。因此，制订单元目标及课时计划时，重点在于教学内容的细化、教学目标的细化和教学重难点的把握三方面。以“匀变速直线运动的描述及其规律”为例，其具体的课时计划如图5所示，解构为 5 个课时和 4 个主题。

3.2.2    创设问题情境，编制问题链，推进课堂教学实施

高考评价体系中，明确指出情境与情境活动是考查要求的两类载体。单元教学活动的设计需要重视情境的创设，合适的情境是引导学生开展学习活动的前提。由于一轮复习的主要任务是夯实基础、构建知识体系，因此，基于问题情境编制一系列问题，紧扣教学目标和教学内容，构成逻辑严密的“问题链”，推进课堂教学活动，是使观念建构落地生根的行之有效的方法。以图5课时计划中的第4课时“生活中的匀变速直线运动”内容为例，设计如表1所示的课堂教学活动。

3.2.3    教学评价的设计

评价是日常教学活动的重要部分。适时、准确的评价才能了解学生核心素养的发展情况，从而指导进一步的教学活动。这里所讲的评价主要指课后作业设计。在“单元教学”复习课后，如果要使学生更加明确所复习的内容，课后作业不可或缺。教师可以从以下两方面改善作业的设计：

一是选用基于真实情境的习题，发挥课后习题的“提升素养”功能。如学完“竖直上抛”这一内容后，可选用这道习题：

作业题：国际泳联世界跳水系列赛富士站，在女子十米台决赛中，中国选手张家齐以390.35分获得第一名。张家齐在距水面10 m的跳台上的最边缘，她的重心离跳台面的高度大约为1 m，当她腾空跃起后其重心离跳台面最大高度为0.2 m，下降过程中做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面大约为1 m。不计空气阻力，试估算从跃起到手触及水面的过程中她完成一系列动作可利用的时间有多长？（g取10 m/s2，保留三位有效数字）。

这道习题需要学生提取有用信息，将人的运动转化为质心的运动，即建立质点这一理想化模型，同时依据题意不计空气阻力，建立竖直上抛的理想化過程模型，将文字转化为情境，再选用对应的知识解决问题。这道题培养了学生用物理观念解决实际问题的能力。

二是选用灵活多变的试题，突破某一学习难点内容。如学习完“追及问题”这一内容后，可选用这道习题：

作业题：一汽车在直线公路段上以54 km/h的速度匀速行驶，突然发现在其正前方14 m处有一辆电动自行车以5 m/s的速度同向匀速行驶。经过0.4 s的反应时间后，司机开始刹车。

（1）为了避免相撞，汽车的加速度大小至少为多少？

（2）若汽车刹车时的加速度只有4 m/s2，在汽车开始刹车的同时电动自行车开始以一定的加速度做匀加速直线运动，电动自行车的加速度至少为多大才能保证两车不相撞？

（3）若汽车刹车时的加速度只有4 m/s2，在汽车开始刹车的1 s后，电动自行车才开始以一定的加速度做匀加速直线运动，电动自行车的加速度至少为多大才能保证两车不相撞？

这道习题通过灵活多变的设问，改变问题情境，但都围绕着一个核心——用图像法解决追及问题。通过本题的训练，定能让学生应用图像解决物理问题的能力得到提升，并很好地突破追及问题中能否追上的判断这一难点。

4    结束语

一轮复习是以夯实基础、构建网络为目标的。因此，基于“观念建构”的知识模块重构有助于学生扎实掌握核心概念，通过核心概念串起零碎的基础概念，克服“见木不见林”的弊端，形成解决物理问题的基本方法和思路，形成物理观念。在模块重构的过程中，要打破传统思维，打破模块、章节的束缚，只要有利于学生理解，有利于学生思维，有利于学生掌握，就应灵活机动地去重构和拓展。

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019：28-29.

[2]程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：38-44.

[3]蔡铁权，郑瑶.物理观念的内涵、层次和架构——关于物理观念教育的思考[J].物理教学，2019，41（06）：2-5+70.

[4]潘苏东，童大振，汪大勇.中学物理单元教学设计流程的探讨[J].物理教师，2021，42（04）：11-13+17.

（栏目编辑    赵保钢）