基于“觀念建構”重構知識模塊提高一輪復習效率

洪巧玲

摘 ? 要：基于對高考評價體系中“必備知識”和課程標準中“物理觀念”的理解，針對高三一輪復習現(xiàn)狀，提出了基于“觀念建構”的知識模塊重構，即通過單元設計，利用核心概念串起零碎的基礎概念，幫助學生形成良好的認知結構，形成解決物理問題的基本方法和思路，形成物理觀念。

關鍵詞：物理觀念;單元設計;核心概念

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0005-6

1 ? ?問題提出的背景

1.1 ? ?高考評價體系“四層”中的“必備知識”的理解

2020年1月，教育部考試中心研制并發(fā)布了《中國高考評價體系》和《中國高考評價體系說明》，該體系是高考命題、評價與改革的理論基礎和實踐指南。高考評價體系指出高考的考查內容，即“核心價值、學科素養(yǎng)、關鍵能力、必備知識”，提出了“必備知識”的概念[1]。

物理學科的必備知識是由物理科的基本事實、基本概念、基本規(guī)律、基本方法組成的學科基礎知識體系。物理科考試的必備知識是物理課程標準規(guī)定的必修和選擇性必修的內容。物理科考試內容改革強調必備知識，并不是強化對知識的死記硬背以及對孤立的、靜態(tài)的知識點的考查，而是要求學生掌握在物理關鍵能力和學科素養(yǎng)的養(yǎng)成過程中必須具備的可遷移的知識[2]。

1.2 ? ?物理課程標準“學科核心素養(yǎng)”中“物理觀念”的理解

物理課程標準中指出：物理觀念是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎。物理觀念主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素?？梢?，物理觀念是從知識層面提出的，三個觀念概括了高中物理知識的三個領域，是理解應用物理知識的大視角和主脈絡。學生具有“物理觀念”應體現(xiàn)在三個方面，一是掌握了基本的物理概念與物理規(guī)律，二是能將所學的物理概念和物理規(guī)律系統(tǒng)化，三是能用系統(tǒng)化的物理知識來解決實際問題、分析問題，即能很好地將物理知識和實踐情境建立關聯(lián)。

1.3 ? ?目前高三一輪復習教學現(xiàn)狀

2018年，廣東、河北、遼寧、江蘇、福建、湖南、湖北、重慶成為第三批啟動高考綜合改革省份。筆者所在廣東省采用“3+1+2”的新高考方案，物理采用學業(yè)水平選擇性考試，以卷面分（滿分100分）計入高考總成績。在物理以原始分計入高考總分后，物理學科的分數(shù)顯得尤為重要。然而，在目前的高三一輪復習中，往往存在課時緊張、知識內容多、復習進度難以把握、學生復習收益不高、效果不如預期等難題。

2 ? ?基于“觀念建構”重構知識模塊

基于對高考評價體系中“必備知識”的理解和物理核心素養(yǎng)中“物理觀念”的理解，為提高高三一輪復習的效率，筆者提出了針對一輪復習課的基于“觀念建構”的知識模塊重構的教學策略。

2.1 ? ?“觀念建構”的框架

蔡鐵權和鄭瑤[3]認為，物理觀念是上位概念，物理觀念和一般的概念、事實經驗之間可以形成一個框架，并且相互之間緊密聯(lián)系。他們提出的在物理教學中物理觀念養(yǎng)成的框架如圖1所示：

高三學生經過高一、高二兩年的物理知識學習，已經完成了從事實經驗到概念規(guī)律的過程，即已有基本概念和基本規(guī)律。核心概念是基本概念基礎上的一種聚合，反映了部分概念的共性，展示了相關內容的內在聯(lián)系，為物理觀念的形成提供了支架，可以看成基礎概念和物理觀念之間的橋梁。在一輪復習中，教師應該重點把握核心概念的建構，通過核心概念的整合，使學生養(yǎng)成從物理學的視角去解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題，并建構成相對完整的對物理世界的認知，即形成物理觀念。物理觀念形成后，可以更好地分析和解釋物理現(xiàn)象，有利于物理實際問題的解決，即達到應用實踐，能完成應用性試題。最后，學生能將所學的知識和方法合理地遷移到新的問題情境中去，同時還必須具備在質疑的基礎上進行批判性思維的能力，即達到遷移創(chuàng)新，能完成創(chuàng)新性問題的解決。

2.2 ? ?知識模塊的重構

知識模塊的重構即知識整合，知識結構化和系統(tǒng)化。良好的知識內容結構是學生形成良好認知結構的前提。只有教師形成了結構化的課程內容并進行合理的教學引導，學生才有可能形成良好的認知結構，從而形成物理觀念，達到學科素養(yǎng)的水平要求，能達到高考要求的必備知識和關鍵能力。

知識模塊的重構以“單元教學”的形式呈現(xiàn)給學生，在課堂教學中落實。“單元”是區(qū)別于“課時”而提出的，單元設計是課程開發(fā)的基礎單位。單元教學設計是在整體思維的指導下，將基于某一主題構建出的單元內容作為教學內容，通過編制單元目標及課時教學目標、設計連續(xù)的課時教學方案、進行單元評價的環(huán)節(jié)來完成的復雜教學設計。單元教學設計被認為是“撬動課堂轉型的一個支點”，成為近些年的研究熱點[4]。

在一輪復習中，教師要改變教學中就題做題、就題講題的低效教學行為，必須要有中觀層面的“單元”設計意識和能力。只有從微觀的課時設計走向中觀的單元設計，完成復習單元目標的確定—課時計劃的解構—課堂教學的實施—教學評價的設計，才能促使學生自主地構建知識，引領學生走出“題?！?，最終達成提升學生核心素養(yǎng)和培養(yǎng)學生關鍵能力的教育目的。

3 ? ?實踐案例分享

下面，筆者結合自己的教學實踐，介紹基于物理觀念中“運動與相互作用觀”的知識模塊重構，分別以“勻變速直線運動”“相互作用”“運動與相互作用的關系”為主題的單元設計。

3.1 ? ?構建學科核心概念統(tǒng)領下的單元知識層級結構，使課程內容結構化

學科核心概念是組織、整合學科內容的少數(shù)關鍵概念，是基礎概念和物理觀念之間的橋梁。筆者在“勻變速直線運動”為主題的單元設計中，提出了“宏觀物體的運動需要引入相應的物理量描述，通過模型建立及簡化可以準確描述特定的運動規(guī)律”核心概念。在此核心概念的統(tǒng)領下，構建單元知識層級結構（圖2），完成單元基本概念進階學習，構建“運動觀”。

筆者在“相互作用”為主題的單元設計中，提出了“用共點力的平衡解決問題”的核心概念。并以此概念統(tǒng)領該主題，完成一次純力學的受力分析訓練。此核心概念是基于“運動與相互作用觀”的構建而提出，是為強化學生用運動與相互作用關系的視角解決物理問題的本領，真正做到具有物理觀念，能應用實踐、遷移創(chuàng)新，具有解決物理實際問題的能力。另外，筆者提出“用共點力的平衡解決問題”這一核心概念也是考慮到“力”與“運動”的緊密聯(lián)系，并認為對物體的受力分析不能脫離運動，這與教材中所提到的分析物體受力的兩個思路（一是根據物體運動狀態(tài)的變化來分析和判斷其受力情況，二是根據各種力的特點，從相互作用的角度來分析物體的受力）的第一個思路是吻合的，也是依據對教材的理解而提出的。在此核心概念的統(tǒng)領下，構建單元知識層級結構（圖3），完成單元基本概念進階學習，構建“相互作用觀”。

筆者在“運動與相互作用的關系”為主題的單元設計中，提出了“用牛頓運動定律解決問題”的核心概念，這里的牛頓運動定律指的是牛頓第一定律和牛頓第二定律，牛頓第三定律已經在“相互作用”單元學習了。在此核心概念的統(tǒng)領下，構建單元知識層級結構（圖4），完成單元基本概念進階學習，構建正確的“運動與相互作用觀”。

通過以上三個實例，不難發(fā)現(xiàn)，在學科核心概念的統(tǒng)領下，重新構建的單元知識層級結構，使課程內容結構化、系統(tǒng)化，能在課堂上大大減少學生的無關認知加工，重點增加生成認知的加工，促進其形成良好的認知，逐步建構成相對完整的對物理世界的認知，即形成物理觀念。

3.2 ? ?以單元知識層級結構為教學內容進行單元教學設計，使觀念建構落地課堂

單元知識層級結構，打破了教師與學生“見樹木不見森林”的局面，使師生獲得“先有森林再有樹木”的整體感?；诖苏w感而進行的單元教學設計，是具體的課堂實施，是使觀念建構落地生根的保障。完整的單元教學設計包括單元教學目標的確定、課時計劃的解構、課堂教學的實施、教學評價的設計等要素。

3.2.1 ? ?復習單元目標的確定及課時計劃

單元教學目標的確定，需要依據以下三個方面：一是課程標準要求，二是單元學習主題與核心內容，三是學生的學情表現(xiàn)。因此，制訂單元目標及課時計劃時，重點在于教學內容的細化、教學目標的細化和教學重難點的把握三方面。以“勻變速直線運動的描述及其規(guī)律”為例，其具體的課時計劃如圖5所示，解構為 5 個課時和 4 個主題。

3.2.2 ? ?創(chuàng)設問題情境，編制問題鏈，推進課堂教學實施

高考評價體系中，明確指出情境與情境活動是考查要求的兩類載體。單元教學活動的設計需要重視情境的創(chuàng)設，合適的情境是引導學生開展學習活動的前提。由于一輪復習的主要任務是夯實基礎、構建知識體系，因此，基于問題情境編制一系列問題，緊扣教學目標和教學內容，構成邏輯嚴密的“問題鏈”，推進課堂教學活動，是使觀念建構落地生根的行之有效的方法。以圖5課時計劃中的第4課時“生活中的勻變速直線運動”內容為例，設計如表1所示的課堂教學活動。

3.2.3 ? ?教學評價的設計

評價是日常教學活動的重要部分。適時、準確的評價才能了解學生核心素養(yǎng)的發(fā)展情況，從而指導進一步的教學活動。這里所講的評價主要指課后作業(yè)設計。在“單元教學”復習課后，如果要使學生更加明確所復習的內容，課后作業(yè)不可或缺。教師可以從以下兩方面改善作業(yè)的設計：

一是選用基于真實情境的習題，發(fā)揮課后習題的“提升素養(yǎng)”功能。如學完“豎直上拋”這一內容后，可選用這道習題：

作業(yè)題：國際泳聯(lián)世界跳水系列賽富士站，在女子十米臺決賽中，中國選手張家齊以390.35分獲得第一名。張家齊在距水面10 m的跳臺上的最邊緣，她的重心離跳臺面的高度大約為1 m，當她騰空躍起后其重心離跳臺面最大高度為0.2 m，下降過程中做一個翻掌壓水花的動作，這時她的重心離水面大約為1 m。不計空氣阻力，試估算從躍起到手觸及水面的過程中她完成一系列動作可利用的時間有多長？（g取10 m/s2，保留三位有效數(shù)字）。

這道習題需要學生提取有用信息，將人的運動轉化為質心的運動，即建立質點這一理想化模型，同時依據題意不計空氣阻力，建立豎直上拋的理想化過程模型，將文字轉化為情境，再選用對應的知識解決問題。這道題培養(yǎng)了學生用物理觀念解決實際問題的能力。

二是選用靈活多變的試題，突破某一學習難點內容。如學習完“追及問題”這一內容后，可選用這道習題：

作業(yè)題：一汽車在直線公路段上以54 km/h的速度勻速行駛，突然發(fā)現(xiàn)在其正前方14 m處有一輛電動自行車以5 m/s的速度同向勻速行駛。經過0.4 s的反應時間后，司機開始剎車。

（1）為了避免相撞，汽車的加速度大小至少為多少？

（2）若汽車剎車時的加速度只有4 m/s2，在汽車開始剎車的同時電動自行車開始以一定的加速度做勻加速直線運動，電動自行車的加速度至少為多大才能保證兩車不相撞？

（3）若汽車剎車時的加速度只有4 m/s2，在汽車開始剎車的1 s后，電動自行車才開始以一定的加速度做勻加速直線運動，電動自行車的加速度至少為多大才能保證兩車不相撞？

這道習題通過靈活多變的設問，改變問題情境，但都圍繞著一個核心——用圖像法解決追及問題。通過本題的訓練，定能讓學生應用圖像解決物理問題的能力得到提升，并很好地突破追及問題中能否追上的判斷這一難點。

4 ? ?結束語

一輪復習是以夯實基礎、構建網絡為目標的。因此，基于“觀念建構”的知識模塊重構有助于學生扎實掌握核心概念，通過核心概念串起零碎的基礎概念，克服“見木不見林”的弊端，形成解決物理問題的基本方法和思路，形成物理觀念。在模塊重構的過程中，要打破傳統(tǒng)思維，打破模塊、章節(jié)的束縛，只要有利于學生理解，有利于學生思維，有利于學生掌握，就應靈活機動地去重構和拓展。

參考文獻：

[1]教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019：28-29.

[2]程力，李勇.基于高考評價體系的物理科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：38-44.

[3]蔡鐵權，鄭瑤.物理觀念的內涵、層次和架構——關于物理觀念教育的思考[J].物理教學，2019，41（06）：2-5+70.

[4]潘蘇東，童大振，汪大勇.中學物理單元教學設計流程的探討[J].物理教師，2021，42（04）：11-13+17.

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）