以大概念推进高中物理结构化教学

张文娜 彭朝阳

摘   要：基于单元整体的结构化教学系统整合知识，发展学生思维，培养学生能力，是改变学生学习内容零散且缺乏衔接的重要举措。大概念作为统领经验事实和学科本质的聚合概念，具有联系整合作用，且能广泛迁移，对设计结构化的单元教学具有重要价值。以静电场单元为例，提出以大概念推进结构化教学的实践路径：提取核心大概念，创建进阶学习层级，创设真实问题情境，开展素养导向评价，从而促进学生核心素养的发展。

关键词：大概念；结构化教学；核心素养；静电场单元

知识作为教育教学的载体，已成为教学中的重难点[ 1 ]。目前，多数教师习惯将知识掰开揉碎，再传递给学生，这种“知识原子化”的教学，看似精细，实则割裂了知识间的内在联系，忽视了学生的认知发展规律。零散、碎片化的知识教学短期看似高效，但长此以往，学生习惯了记忆和背诵的浅层学习，无法在头脑中构建知识结构，当知识越学越多，越学越难时，学生就会对学习失去兴趣，甚至产生厌学心理，极不利于学生的成长和发展。因此，只有打破“知识原子化”的束缚，以大概念为统领，将零散的知识形成结构、整体设计单元教学，学生才能掌握系统知识，发展认知结构，形成分析、解决问题的能力，而当学生将知识和能力迁移应用至新情境时，其素养便得到了提升[ 1 ]。这也是17年版课标倡导“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养落实”的一个重要原因[ 2 ]。

1  以大概念推进结构化教学的理论基础

美国科学促进会在2005年将“能把众多的科学知识联为一个整体的科学学习的核心”界定为“大概念”[ 3 ]。大概念是对经验事实的高度概括，是对具体概念间关系的抽象表达，它通过整合具体概念表征背后更本质、更核心的看法和思想，形成有组织、有结构的科学知识和模型[ 4 ]，在一组概念群中发挥核心引领作用。大概念包括学科核心概念、共通概念和关于科学本身的概念。其中，学科核心概念是能统领大量学科具体概念，反映出学科本质的几个“少而精”的概念或思想观念，可揭示概念间的关系，帮助学生整体把握知识，形成知识结构。

结构化教学来源于20世纪影响重大的人文变革思潮——“结构主义”[ 5 ]。皮亚杰的“发生认识论”提出可用图式、同化、顺应、平衡来解释认知发展的复杂过程。布鲁纳则认为，“教学的目标是引导学生发现并掌握某门学科复杂知识的基本结构，这一结构有利于学生记忆、理解、应用知识，并实现知识的有效迁移”。可见，结构化教学就是依据学生的认知结构特点、知识间的内在联系，按一定的思维逻辑将知识整合到更大的结构中，向学生传递系统知识，提高学生分析、解决问题的能力，促进学生发展的一种教学方式。对于其实践路径，目前讨论最多的是通过单元整体设计来实现结构化教学。有人甚至提出了“单元结构化教学”，认为单元是学生学习的基础性单位，开展单元结构化教学，要以单元为载体，统整优化零散知识，促进学生获得良好的知识、方法和思想结构[ 6 ]。

以大概念推进结构化教学，是课程思想发展的历史答案，也是发挥学科育人价值的大势所趋[ 7 ]。早在结构主义课程思潮时，布鲁纳提出的“教育过程的核心，即用基本的和一般的观念来不断扩大和加深知识” 中就已经有了大概念的雏形。在信息时代，联接主义强调“发现领域、想法和概念间的联系是一项核心技能，要让学习者获得准确且不断更新的知识”。可见，“学科基本内容是相互联系的概念的结构化集合”这一观点源远流长[ 7 ]。到了21世纪，教育神经科学研究蓬勃发展，明确了学习的实质是大脑将学科基本内容建立概念模型的过程。高抽象性的概念模型可以使学科基本内容间的逻辑关系清晰明了，利于学生进行结构化学习，形成自己的理解模式，更好实现知识迁移。

2  以大概念推进结构化教学的实践路径

2.1  提取核心大概念，建立结构知识体系

在单元整合、问题导向等课堂教学背景下，学科核心大概念的提取，需要师生积极探索。深刻理解课标教材，聚焦核心素养和学科方法，梳理概念间的联系，重组单元内容，往往就能准确提取出处于知识核心的大概念，建立结构化的知识体系。以静电场为例，梳理核心知识，包括静电场的产生和静电场描述的相关概念，并依据统领范围和概念的大小，建立严谨的逻辑框架，将概念划分为由低到高、由表象到抽象的层级，最终提取出这一主题单元的核心大概念（如图1）。

概念层级由低到高，是不断抽象的过程，而由高到底，是知识内化和迁移应用的过程。学生提取核心大概念，宏观掌握单元内容后，需进一步理解知识间的内在联系。可引导学生将知识按一定的逻辑有机结合起来，形成静电场知识结构图（如图2），既理清知识间的关系，又形成稳固的结构化知识体系。

2.2  围绕核心大概念，创建进阶学习层级

学生掌握大概念，是一个循序渐进的过程。在设计教学时，要根据学生的认知规律和特点，结合知识的内在逻辑和学科思想方法，将教学目标细化，设计一系列由浅入深、由简到难的学习层级，帮助学生实现学习进阶。以静电场为例，按“电荷产生静电场→从力和能量两个角度描述静电场→由做功建立起静电场力和能量描述的关系→静电场核心内容拓展与应用”的逻辑设计五个相互联系、层层递进的学习层级（如图3），符合学生的心理特质，且在层级中显化出学科思想方法，既规划出学生的发展路径，又为学生的知识迁移搭建“脚手架”，有利于学生物理观念的形成和科学思维的发展。

2.3  活化核心大概念，创设真实问题情境

学生核心素养的发展是以问题情境为载体的[ 3 ]。物理紧密联系生产生活，物理概念的建立、规律的探索、实验的探究和应用物理知识解决问题等学习过程，均离不开问题情境。围绕大概念创设问题情境时，要明确问题情境针对哪些概念，明确问题的引导性目标，重视问题的启发性和探究性，从而实现以问题为导向，串联前后知识，促进学生对进阶的概念的深度理解。以静电场为例，基于学生的学习进阶，选取典型且贴近生活的、包含大量学科思想方法（如守恒思想、类比法、比值定义法）的情境，设计一系列的问题链（如表1），引导学生模型构建、分析综合、科学推理、科学论证、质疑创新等。

2.4  回归核心大概念，开展素养导向评价

评价是单元整体设计的重要组成部分，评价的诊断、反馈、导向和激励功能，可有效地促进教学评一体化。依据张玉峰老师的物理单元教学反馈性评价思路，以促进学生核心素养发展为目的的物理单元教学评价，不仅要关注学生的认知过程（概念理解和概念应用），还要关注学生的认识方式（物理学认识方式、思想方法、跨学科概念），更要关注学生在真实情境中解决问题的能力[ 8 ]，可通过一系列问题和具体任务对学生进行评价，现列举部分评价设计如表2。

静电场单元案例，从梳理核心知识中提取出“静电场”这一大概念并创建了五个由浅入深的学习层级，同时在各层级创设蕴含学科思想且贴近生活的典型情境，辅以目标明确、兼具启发性和开放性的有效问题链，用多元的方式对学生的认知过程、认识方式和在真实情境中解决问题的能力开展素养导向评价。有利于学生基于大概念理解横向的单元内容和纵向的知识层级，在激活记忆、联系旧知的过程中，不断丰富和完善原有认知，持续拓展嵌入新知，在螺旋式的问题解决中走向理解和应用，最后构建出有意义、能解决真实情境中复杂问题的知识结构，并逐渐形成核心素养[ 9 ]。

3 总结与展望

单元整体设计是实现知识结构化和认知结构化的重要载体[ 6 ]。从全局观和联系观出发，以大概念作为单元设计的统领者，梳理整合单元内容、建立结构化知识体系，创设进阶学习层级和问题情境，开展素养导向评价，是实现大概念推进结构化教学的有效路径。

以大概念推进结构化教学，发展学生的物理学科核心素养，不是一蹴而就之事，需要师生共同努力。在日常教学中，教师应充分认识物理学科知识体系，理解并准确提取学科大概念，把握知识结构化过程中的认知发展脉络，深入挖掘教学内容的育人价值、分析知识背后的学科思想方法和素养，站在更高的层次，用更广阔的视野做好结构化教学。而学生应勤思考，在理解大概念的过程中构建结构化的知识体系；多实践，在解决真实问题中实现知识迁移和素养提升。

参考文献：

［1］ 祝钱.从零散到系统：物理教学中知识结构化的主张[J].中小学教材教学，2022（1）：35-39.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准 （ 2017年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018．

［3］ 张玉峰.以大概念、大思路、大情境和大问题统领物理单元教学设计[J].中学物理，2020，38（5）：2-7.

［4］ 韦钰.以大概念的理念进行科学教育[J].人民教育，2016（1）：41-45.

［5］ 吕国洪.试谈高中物理结构教学[J].物理教学，1987（7）：2-4.

［6］ 刘海明.结构化教学：单元整体教学的有效路径[J].小学数学教育，2023（Z2）：20-21.

［7］ 梁秀华，王向东.以大概念推进结构化学习：构念溯源、素养功能与协同路径[J].中国教育学刊，2023（2）：36-41.

［8］ 张玉峰，秦晓文，王美芹，等.物理单元教学反馈性评价的内容与思路[J].中学物理，2020，38（11）：19-22.

［9］ 戴小民.大概念统摄下的高中物理单元教学设计与实践：以“牛顿运动定律”教学为例[J].物理教学，2021，43（12）：10-13，66.