【摘要】我国教育部发布新版的《普通高中物理课程标准》中提出: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,促进学科核心素养的落实。高中物理大概念是课题教学研究的发展要求,单元整体教学模式是落实大概念在课堂中应用的一种形式。大概念统筹物理教学授课的思路,单元确定的原则能为教学设计指明方向及操作思路,相互关联的物理单元整体教学就是从物理知识到物理素养的桥梁;全方位拓展了学生的知识面,促进教师教研能力的提升,让师生在教和学的目标上,具有更加系统化的层次感的物理逻辑。
【关键词】新课程标准;高中物理;大概念;单元整体教学
一、大概念在新课标的解读
课程标准是国家课程的基本纲领性文件,是国家对基础教育课程的基本规范和质量要求。新课程标准的基本理念是强调教育面向全体的学生,提高学生的学科素养,指导学生在课堂中进行探究性学习。
(一)新课程标准中提出的大概念
在2018年初,我国教育部最新发布的《普通高中物理课程标准》,在前言中指出:进一步精选了学科内容,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,促进学科核心素养的落实。首次提出以大概念作为引领物理的课程与教学改革,2020年初发布修订版延续这一理念,进一步确立了大概念在高中物理课程教学中的重要地位。
(二)大概念的理解
《以大概念理念进行科学教育》(韦钰译)指出:大概念揭示了事实性知识背后的规律,是知识的附着点,从而使碎片化知识发生有机联系。这些能有机联系的知识能迁移应用,有效培养学生的学科核心素养。
《学科“大概念”的内涵、意义及获取途径》(王喜斌)中指出:学科“大概念”是指向学科核心内容和教学核心任务反映学科本质,能将学科关键思想和相关内容联系起来的关键的、特殊的概念,在教学实务中具有聚焦学科核心内容、明确教学核心任务、引导架构学科知识框架、促进理解型教学、助力实现学科核心素养等实践意义。
在《普通高中物理课程标准》的指导下,新版高中物理教材已将大概念思想内涵渗透在其中,运用大概念教学,更能体现物理教育的核心内容。在教学中以最核心大概念统筹课堂的节奏,能有效抓住整节课重点与难点,让课堂教学的内容呈现结构化,提升课堂教与学的效率。
二、高中物理大概念单元整体教学模式
大概念下的教学模式,在备课时应侧重挖掘教学主题的思想,如物理的学科思想、学科思维、学科内涵,结合理论依据,在教学内容上呈现其核心的主干知识。
教学模式核心是用系统、结构和功能等观点研究教学过程中的各种方式方法,考察其理论的或实践的基础,从而形成一种系统化和多样化相统一的教学模式体系。基于大概念下,将整章物理知识分解成为若干个子任务。单元整体教学模式是从传统教学实践中提炼的课堂表现形式,可以从课堂教学的不同侧面来认识整体章节教学的系统性。从教学目的要求分析,着眼于知识点的一个全局性的认识,而不是独立的个体;从教学设计环节分析,将章节间的知识点形成系统,整体考虑师生间的教与学、讲与练的具体内容和技巧。
(一)构建物理模型归纳的教学模式
归纳型教学模式重视从经验中总结、归纳,它的起点是经验,形成思维的过程是归纳。在教学过程中引导学生将相关的物理概念与相关物理逻辑关系进行辨析。激发学生从中体会科学家不断地深入认识物理现象,运用专业的知识去分析现象本质的深度专研精神。
教师在课堂中引导学生发现概念的一些共同属性,掌握区别概念间的本质特征。用知识归纳法,帮助学生总结物理模型的技巧,从而达到就一反三的效果。
例如在讲述《万有引力定律的应用》时,其中人造卫星加速(或减速)变轨的内容,所涉及的知识点有:曲线运动、万有引力定律、圆周运动、离心(或近心)现象。卫星变轨的本质知识点就是离心(或近心)现象的实例应用。在备课时,应该遵循教材的所编排好的单元进行教学。通过离心想象到变轨(或脱轨),降低难度,在大概念的广角下,将与离心(或近心)现象相关的物理模型归纳起来,进行整体性的整合知识,引导学生将掌握的认知经验,应用在新课的学习中来,达到将新旧形成承前启后的作用,体现圆周运动知识点的梯度和层次感。构建教材知识体系,把握教材的知识逻辑顺序。
(二)创设物理演示实验情景的教学模式
物理课堂的教学模式是物理教学理论的一种转化形式,物理知识点中有较多的抽象概念,通过智能教学平台将抽象的物理概念,以实验情景的形式展现在课堂上。
如粤教版高中物理选择性必修二中的《分子热运动与分子粒——布朗运动》课堂教学,结合智能教学平台的网络功能,运用显微摄像的技术,展示布朗运动实验的微观过程,通过快录慢放或暂停定格技术,突破抽象的物理实验时间和空间的限制,形成创设物理情景的课堂教学。
在备课过程中,需要教师结合大概念的单元整体思想进行备课。对布朗运动产生的原理的讲解,主要从单元主题的课标分析:知识点、知识线、方法线与素养点、素养线、内容素养有机关联,需要用到的知识点:分子的数量级10-10米(选择性必修第一册)、质点概念(必修第一册)、物体的碰撞(选择性必修第一册)、振动平衡位置(选择性必修第一册)与本节的布朗运动的条件结合。对单元主题内容结构化分析和单元学习价值分析,则需要结合粤教版高中物理选择性必修二中物体碰撞的概念及因碰撞而产生的作用力,撰写单元教学目标。
教师指导学生通过智能教学平台,运用现代的多媒体技术,将布朗运动实验有效地,融合到课堂的教学当中,利用多媒体技术,将理论物理现象可视化,突破常规课堂教学受制环境等外界条件等的影响,开展行之有效的实验操作,促使学生真实体验物理实验的过程,通过大概念的单元整体知识组合,帮助学生分析原理,不断培养学生严谨的求学态度以及其创新实验的能力,促进物理课堂教学对学生物理核心素养的养成。
(三)高中物理概念探究式的教学模式
探究式教学是以解决问题为中心,重视学生开展探究问题本质的课堂教学活动,通过探究活动,逐步培养学生的思维能力。教师要以引导学生从单元内容的教材分析:根据教材内容、内容呈现方式、编排逻辑与习题内容、类型、功能、涉及要素,分析教材的编写意图和教材的评价建议;
如粤教版必修第二册第四章的《功》课堂教学,运用到的知识点,指导学生学习物体做功的两个因素(作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个必要因素),拓展正功和负功的概念,明确是方向问题,可以从矢量的角度进行备课,力和位移都是矢量,都有正方向和负方向,利用两者的组合乘积分析,当同向时为正功,异向时为负功,这些知识点则是在必修物理第一册中的第一章内容。而用表达式来判断做功的正负时,则可以从函数值来判断。
例:正功、负功的判断方法
W=Fscosα,表达的意义是功等于沿力F方向的位移与力的乘积;功是标量,但有正、负之分,力在作用的过程中,从产生的作用效果来判断该力是动力还是阻力。
当力的方向与位移的负方向相一致时,则做负功。在开展探究性的课堂教学中,教师要运物理知识点之间的逻辑性,逐步提示学生按指引进行探究学习,这样能充分发挥学生的主体性,在教师的指引下,将物体由运动过程的受力分析,逐步过渡到做功,通过函数值的正负,确定物体做功的正负。
运用单元整体备课,理解的知识涉及的有,三角函数、物理图像、数学的向量(或物理中的矢量)、数学极值等。通过大概念的整合,引导学生结合之前的掌握的知识,根据物理情境进行设疑,对所设置的问题进行猜想,运用习题或设计实验进行对结论进行验证,然后指导学生组织语言总结规律。通过学生对物理概念形成的条件进行验证,在实施过程,需要教师通过引导学生对物理知识点的前瞻性判断,同时联系之前掌握的知识,逐步培养学独立的思维能力,结合小组合作验证,能培养学生自主合作的精神。
(四)高中物理实验数据验证式教学模式
高中物理实验数据验证式教学模式,在单元主题教学设计中,教师根据教材的知识结构,在上课组织学生积极动手参与实验设计。在单元整体的主题教学中,当学习环境中存在浓厚的学习氛围时,将会激发起学生主动学习的潜能,教师更需要在单元的知识中协调讲课内容的先后顺序。
在高一开展《牛顿第二定律》课堂教学,运用智能教学平台的服务器,对传感器与实验仪器连接,在电脑上对实验数据进行处理,形成误差分析报告,将各个实验的结论逐一验证,提升学生对数据处理方面的能力,形成实验数据验证式的课堂教学。教师引导学生从学生学情分析:根据教学目标、需要的基础、已有的基础,分析学生学习难点。
从上物理的知识结构图中得到结论:加速度a就是把力学和运动学连接的桥梁,在大概念的统筹下,设计教学过程中,根据学生不同的接受能力,将不同章节的知识点统一,充分体现了物理逻辑在推理中的地位。
三、高中物理大概念单元整体教学模式的优点
(一)优化单元主题教学内容之间的知识组合,提升课堂教学效率。
(二)突出单元围绕特定的物理主干知识开展教学活动,在落实目标上具有物理逻辑的层次感。
(三)完善高中物理知识点在单元目标间的联系性和发展性,体现主题知识的独立性和教材章节的系统性。
(四)培养学生运用系统方法处理学习内容的自学能力,全方位拓展学生的知识面,体现学生的主体性。
四、教学建议
大概念单元整体的教学理念,能充分体现了新课标的要求,让教师在新教材的解读及学情分析、物理单元知识结构、物理单元学习目标等方面,有效促进对学生学科核心素养培养的进阶问题。在单元主题教学中做到以下方面将会极大提升课堂教学效率。
(一)在备课中精心设计单元主题教学活动,盘活整个单元的教学内容。
(二)大概念的教学理念,贯穿整个单元教学的主线。
(三)单元主题教学设计遵循教学规律,有利于帮助学生构建更系统化的物理模型。
(四)整个单元教学的课型设计,注重老师在教的主导和学生在学的主学。
(五)大概念的教学理念统筹教师活动的单元框架,培养学生对物理思维的思辨能力及归纳能力。
结束语
在新课标的指引下,新教材已将物理大概念单元整体的理念融入在教学内容当中,单元整体教学在不同的年级课堂中的表现形式也有所不同。通过以物理知识单元主题为课堂教学发散点,整合课内外的物理教学内容,以培养学生的自我学习能力为基础,让物理课堂的教学目标落实,在具体实施中具有层次感和规划性,使物理专题内容得到深化,进一步让培养学生学科核心素养的思想得到升华。
参考文献:
[1]王喜斌.学科“大概念”的内涵、意义及获取途径.教学与管理,2018(8):86.
[2]》(英)温·哈伦编著,韦钰翻译.以大概念理念进行科学教育.北京:科学普及出版社
[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订).