问题情境在高中物理大概念教学中的创设途径

摘要：目前的问题情境多以片面的、孤立的形式出现，主要针对某个知识点或者某个具体策略进行创设，使得学生的知识碎片化.鉴于此，文章将探讨如何在大概念视域下，创设高中物理课堂的问题情境，以期提供一种新的教学策略，帮助学生更好地学习和理解物理知识.

关键词：高中物理；大概念；问题情境

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）27-0074-03

物理作为一门探索自然现象和揭示物质运动规律的科学学科，对于培养学生的科学素养和探究精神具有重要的作用.如何引导学生真正理解并掌握物理知识，一直是教育领域所面临的挑战.通过创设问题情境，引导学生不断思考，让学生完全置身于课堂学习中，可有效解决该问题.然而，如何解决目前问题情境所面临的缺乏结构性、迁移性、真实性等窘境，仍需相关策略来“破局”[1].近年来，随着教育理念的不断发展，大概念视域逐渐被引入到教学中.大概念视域强调通过整体的、宏观的视角去理解和掌握知识，以帮助学生形成系统、完整的知识体系，提升其深层次的思考能力.因此，在大概念的统摄下进行物理问题情境的创设，是一个极为重要的教学策略.

1大概念的定义与特点

大概念是指能够横跨不同物理学分支、整合各个知识点的核心概念.它们是理解和解释物理世界的基石，如物质、运动与相互作用、功与能量.这些概念不仅贯穿物理学的多个领域，也与化学、生物学等其他科学学科有着密切的联系.大概念具有高阶性、中心性、深刻性、灵活性、意义性的特性[2]，高阶性，意味着“大概念”隶属知识体系构建的高层次，比单一事实或具体知识点更为抽象和精炼，在大概念的统领下，还设置有事实、知识、技能、学科一般概念等层次.中心性强调大概念在学科知识体系中的核心位置.这些概念像是物理学的“支柱”，支撑着理解该学科的框架.大概念的深刻性体现在它们能够揭示自然界的基本原理和规律，这种深刻的理解促使学生不仅仅是记忆公式和概念，而是能够理解其背后的原理.大概念的灵活性指的是它们可以在不同的情境和领域中被应用和拓展，具有丰富的内涵.大概念的意义性体现在其兼具认识论、方法论和价值论三重意义[3]，不仅为学习者提供认知框架，还能够促进人们对事物的理解、知识的建构与迁移，该特征为大概念的本质特征.2大概念统摄下问题情境创设策略

2.1创设真实性问题情境，加强学生对基础概念的理解

大概念与基本概念之间存在着层次性和包容性的关系.基本概念是构成大概念的基石，它们是更为具体、细致的认知单元，通过这些基本概念的相互关联和组合，形成了范围更广、含义更为宏大的大概念.就像是将众多的小石块拼凑成一座大厦，每一个小石块都是不可或缺的.在认知的过程中，我们通过掌握一系列的基本概念，逐步构建起对大概念的理解和认识，二者相辅相成，共同构成了知识体系的架构.在高中物理教学中，创设真实性问题情境是教师促进学生理解和应用基本概念的重要策略.

例如在学习“物体惯性”知识时，教师可以将乘车作为载体，进行问题情境的创设：“大家都乘坐过公交车吧？你们有没有注意到，当公交车突然加速或者紧急刹车时，我们的身体会不由自主地向前或向后倾斜？有些情况下，如果不抓紧扶手，我们甚至可能会跌倒.这是为什么呢？”在这种生活性问题情境的引导下，学生自然会根据自己的经验进行思考，这时教师可以进一步引导学生联系“物体惯性”的概念，解释这一现象.物体惯性是指物体保持其静止状态或匀速直线运动状态的特性，直到外力迫使其改变这种状态.在公交车突然加速或紧急刹车的情况下，由于人体具有惯性，当公交车的速度发生改变时，人的身体还会保持原来的运动状态.如果公交车突然加速，人体由于惯性，会继续保持原来的静止状态，相对于车厢就会产生向后倾斜的现象.同理，当公交车紧急刹车时，人体想要保持原来的运动状态，因此会相对车厢产生向前倾斜的现象.这就是为什么在这些情况下，如果我们不抓紧扶手，就可能会跌倒.通过这样的情境导入，教师不仅使学生能够直观感受到物理学原理在日常生活中的应用，还能够激发学生的学习兴趣，使他们更加积极主动地参与到物理学习中来.进一步地，教师可以引导学生探究更多类似的现象，比如为什么在飞机起飞或着陆时，我们的身体会有类似的感觉？为什么在快速转弯时，我们会感到身体被“推”向一边？通过这些问题情境，学生可以更深入地理解惯性的概念，并能将其应用到解决实际问题中，从而培养他们的科学素养和实践能力.

2.2创设“阶梯性”问题情境，强调知识的结构性

该策略旨在通过精心设计的问题情境，逐步引导学习者从基础知识向更高层次的认知迈进，并强调知识之间的内在联系，由下至上，促进学生“大概念”思维的生成.通过设置“阶梯性”问题，学生将逐步拓展知识范围和深度."阶梯性"问题情境的设计遵循由浅入深、由易到难的原则.在学习的初期，教师提供的问题较为简单，主要目的是确保学生能够掌握基础概念和技能.随着学习的深入，问题逐渐变得复杂，不仅涉及更高层次的知识点，同时也要求学生综合运用已学的知识进行分析、判断和解决问题.这种设计就像是搭建一座阶梯，每一步都为学生提供了向上攀登的支点，使他们能够逐步攀登知识的高峰.在教学过程中，教师需要借助问题情境，明确地展现知识之间的逻辑关系和结构框架.这不仅帮助学生理解各个知识点是如何相互关联的，而且还能促进学生对知识体系的整体认识.

例如在学习“直线运动的描述及其规律”时，以短跑素材为载体，教师可以创设如下问题，情境问题1：在百米赛跑过程中研究什么问题时可以将其看成质点？研究什么问题时不能将其看成质点？情境问题2：分别以起跑线和终点线为参考系描述运动员的运动情况，并思考在什么条件下的参考系可认为运动员是静止不动的.情境问题3：运动员百米赛跑半决赛跑出9.83秒的好成绩，请问这个“9.83秒”是时间还是时刻？情境问题4：运动员跑的100米是路程还是位移？在什么情况下路程等于位移大小？情境问题5：运动员百米赛跑半决赛跑出9.83秒的好成绩，根据这句话的信息能够估测苏炳添的起跑速度吗？以上条件可以得出什么速度的大小？情境问题6：百米跑分为四个环节，即起跑、加速跑、途中跑、冲刺跑.请问加速度最大值和最小值可能出现在哪个环节？情境问题7：请用位移-时间图像（s-t图）和速度-时间图像（v-t图）大致描述运动员的百米赛跑过程.情境问题8：怎样来描述宏观物体的运动？这些问题情境中，既有针对单独知识点而设置的，也有综合性情境，体现了问题的“阶梯性”，完成了从简单到复杂、从单一到综合的过渡与递进，有助于让学生体会到知识之间的结构性.

2.3依托已有知识创设问题情境，强调知识的连贯性

现有的问题情境，主要针对具体的知识点进行创设，学生在学习过程中，往往只能够学习到零散的知识点，完全背离了“大概念”所需要体现的“系统性”.如果在问题情境设置的过程中，以“已学知识”为载体，创设问题情境，则将大大提升问题情境的有效性.通过这种方式，学生不仅仅是在学习新知识，更重要的是，他们在学习过程中能够不断地回顾和整合旧知识，从而加深对知识体系的理解.这种整合性的学习方式有助于学生形成对知识的系统性认识，使他们能够看到不同知识点之间的内在联系，更好地理解“大概念”.在课堂上，教师可以通过将不同的知识点进行组合和整合，创设出能够横向和纵向连接的问题情境，让学生在解决问题的过程中，能够将不同的知识点进行有机结合.或是在问题情境中设置一些需要运用已学知识点才能解决的问题，激发学生的思维和创造力，帮助他们将知识应用到实际情境中.再者，教师也可以从不同的角度和维度出发，设置问题情境，让学生在不同的情境中应用已学知识，从而深化他们对知识的理解和掌握.

2.4创设开放性问题情境，强调学生自主概括

创设开放性问题情境是一种极具教育价值的策略.通过这种方式，教师可以引导学生走出传统的知识接受者角色，成为主动探索、分析和解决问题的学习者.这不仅有助于学生理解物理学的基本概念和原理，而且还能够培养他们的自主概括能力，即从具体现象中提炼出普遍规律和本质特征的能力，对于学生理解“大概念”具有重要的促进作用.开放性问题情境的核心在于提供一个宽阔的思考平台，让学生在自由探索的过程中自行构建知识框架，而不是仅仅依赖于教师的讲授和书本的知识.这种探索过程强调学生的主体性，鼓励他们提出问题、搜索资料、进行实验和讨论，最终得到自己的结论.在这个过程中，学生逐步学会如何将分散的知识点联系起来，形成一个有机的整体，这正是归纳物理“大概念”的有效路径.

例如在“测定导体电阻率”这堂课的教学过程中，我利用日常生活中的物品来为学生们制造问题环境：在电力供应和分配路线的规划及建设过程中，为了降低线路损耗，需要选用电阻率较小的材料来制造导线；而在制造电器时，为了确保电器在使用过程中的安全，其绝缘部分需要选用电阻率较大的材料.那么，电阻率应该如何测量呢？通过这个问题，引出了本课的主题，学生在回顾导体电阻和电阻率、长度、横截面等知识的基础上，开始思考电阻率的测量方法，自行设计实验方案、组装实验仪器，并按规定连接电路进行测量，在实验过程中记录实验现象和数据.在实施实验的过程中，教师可以设置问题进行逐步引导，如要想测出金属丝的电阻率，需要什么仪器？测量长度的工具有哪些？实验应采用哪种电路图？原因是什么？实验的误差来源是什么？通过设置实验环节紧密相连的系列问题，引导学生逐步深入理解和掌握实验的目的、原理和方法.“如何做？”这种开放性问题情境对学生归纳能力的培养具有重要作用.学生通过观察和收集数据，对现象进行深入分析，然后通过比较和关联这些信息，找出其中的规律，这是对学生归纳能力的直接锻炼.同时，学生将收集到的信息进行整理和归纳，以便形成清晰的思路，这也锻炼了他们的逻辑思维能力.再者，开放性问题情境鼓励学生进行创新思考，以新的、独特的方式解决问题，这也需要强大的归纳能力，以便从已有的信息中提炼出新的思路和方法.在该情境下，教师的角色是引导和帮助学生，而不是直接告诉学生答案.教师需要鼓励学生提出自己的想法，同时也需要给学生提供必要的指导和帮助，以便学生能够找到解决问题的方法.创设这样的环境，促进学生自主探索，彰显学生的主体地位，激发他们的主体精神.

3结束语

大概念统摄下构建的教学情境，体现了全面育人的教育目标，同时让学生能够将分散的事实、知识和技能进行有机地整合与分层，促使大概念的自然形成.通过多维度、多层面的问题探究，学生能够完成学习任务，进一步掌握背后的普适规律，从更高维度重构知识架构，以更加明确的视角，综合运用所学知识去分析和解决现实问题.

参考文献：

［1］ 陆思佳，胡莉惟.大概念视域下小学数学课堂问题情境的创设[J].中小学教师培训，2023（10）：36-41.

[2] 朱卫娟.大概念理念下核心概念显化特征探讨：以“万有引力定律”为例[J].中学物理，2024，42（01）：37-41.

[3] 李松林.以大概念为核心的整合性教学[J].课程·教材·教法，2020，40（10）：56-61.

［责任编辑：李璟］