初中物理学科的大概念教学设计初探
吴鹏
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吴鹏,. 初中物理学科的大概念教学设计初探[J]. 物理进展,20217. DOI:10.12721/ccn.2021.157047.
摘要: 随着新课改的推进,在初中教学中,物理学科的地位日益突显,它对初中学生理科思维能力的发展有着非常重要的作用,而学好物理的关键是把握物理概念,因此,在初中物理大概念教学中要重视活动设计的教学策略运用,以提升学生的理科思维,培养学生的科学素养。
关键词: 初中物理;大概念教学;活动设计策略
DOI:10.12721/ccn.2021.157047
基金资助:

为推进中小学课程改革,教育部从2017年开始使用“大概念”统整各学科内容,“大概念”一词因此受到教师们的广泛关注。关于“大概念”,英国学者温·哈伦指出:科学大概念是有组织的、有结构的科学知识和模型,这些大概念能够解释大范围内的一系列相关现象。威金斯和麦克泰格将“大概念”比作“车辖”,有了车辖,车轮等零部件才能组装起来,否则只能散落一地、毫无用处。而后,韦钰院士也提出围绕大概念实施科学教育。围绕学科大概念建构物理知识体系的教学整合,可促进学科核心概念的学习进阶,也有助于学生认知结构的建构。

一、“大概念”理念下的物理复习教学———以“运动和力”为例

复习时,以培养学生运动与相互作用观念为导向,以“力与运动的关系”为大概念,围绕大概念重组复习内容、重构复习主线,并设计情境线、问题线和历史线;最后以大概念为生长点构建“运动和力”思维导图。这样学生在情境中回忆所学知识,避免了纯知识复习的简单重复和枯燥乏味;在关键问题或实验中引导学生逐步形成物理观念,运用物理观念;在物理学史中领悟和深化物理观念,并培养学生的科学态度与责任;最后引导学生用思维导图这种可视化方式将本节知识进行展示,加深物理观念的理解。

(一)以大概念为引领,以大见小,理清知识主线

教师通过研读课标和教材,明确所复习的内容在学科知识体系中的位置、意义,以此来确定学科大概念,将大概念作为“上位知识”,抓住“学科知识金字塔顶端的“上位知识”,进行上位学习。

根据《义务教育物理课程标准(2011年版)》初中物理教科书,“运动和力”相关知识属于“运动和相互作用”一级主题下的知识点,涉及到的知识点繁多,经过整理得到如表1所示的“运动和力”相关物理观念、学科大概念和具体知识点。在此基础上,进而以“运动观—相互作用观—运动与相互作用观”的主线去设计教学活动。

(二)巧设载体,由小到大,实现观念进阶

学科观念的形成不可能是一步到位的,把形成学科观念的“大概念”分解细化为前后连贯、层层递进的概念序列,设置于不同的情境载体之中,引导学生踩着这些“阶梯”稳步登顶。

(1)情境线中复习基础知识

以“小朋友的游乐园一日游”为载体,抛砖引玉,将“运动和力”相关基础知识贯穿其中,学生在生动有趣的情境中自发回顾所涉及的知识,并利用知识解答问题。

情境1:小朋友坐上公交车准备去游乐园,车辆运行过程中,车厢里语音提示“车辆运行中,请各位乘客不要随意移动,以免摔倒”。

问题1:小朋友觉得疑惑,让我们不要动,我们真的没动吗?如果没动,我们是如何从出发地到达目的地的呢?

知识点1:运动的相对性、参照物

情境2:小朋友站在车厢中,没有拉住扶手,突然猛地向前冲了一下,小朋友赶紧拉住扶手。

问题2:为什么小朋友会突然向前倾,此时公交车处于什么运动状态?

知识点2:惯性、根据受力判断运动状态

情境3:小朋友到达游乐园后,看见有瑜伽球,便试图稳定地坐在球上。

问题3:瑜伽球被压扁了,这说明了什么?为什么人可以在瑜伽球上不掉下来?此时瑜伽球受到几个力?请对瑜伽球进行受力分析并画出示意图。

知识点3:力的作用效果、平衡力、力的示意图、重力和弹力

情境4:小朋友看见碰碰车,便开心地和一个小伙伴一起玩起了碰碰车。

问题4:小朋友的车撞向小伙伴静止的车,然后两个碰碰车向两个相反的方向运动,这说明了什么?

知识点4:力可以改变物体运动状态、力的作用是相互的

情境5:小朋友又看见了滑梯,便开心地玩起来,并和小伙伴比赛,看谁滑得更快。

问题5:怎么知道谁滑得更快呢?

知识点5:速度、距离和时间

问题6:小朋友感觉屁股有点热热的疼痛感,为什么?如何避免出现这种疼痛感呢?调皮的小朋友想从滑梯底部倒着爬上去,但是因为比较滑怎么都上不去,用什么方法能让他爬上去?

知识点6:摩擦力

情境6:小朋友到达滑梯的底端(平面)滑动一小段距离之后便停下来了,小朋友说:要是我可以滑得更远就好了。

问题7:小朋友为什么会停下来?为什么又是运动了一段距离才停下来?如何能让小朋友滑得更远?

知识点7:阻力对物体运动的影响、摩擦力

问题8:大家是否觉得滑梯的形状很像之前探究阻力对物体运动影响实验所用的器材?这个实验是怎么做的?我们由这个实验得出了什么结论?

知识点8:牛顿第一定律最后,引导学生对游乐园中所涉及到的相关知识做一个梳理:涉及到的几种力、几种运动状态以及受力情况与运动状态的关系等。

(2)问题线中形成物理观念

“力是维持物体运动状态的原因”这个观点很容易引起学生共鸣,具有顽固性。所以要设计关键问题作为思维载体暴露学生错误前概念,并用实验作为资源载体推翻学生的迷思观点、形成正确观念,再设计综合问题让学生应用整体观念解决问题。

(三)以大概念为抓手将知识体系化,强化物理观念

以大概念为抓手绘制思维导图,能够将碎片化的基础知识建构成联系紧密、结构完整的知识体系;同时思维导图的绘制也是对自己课堂复习的自检和查漏补缺;形成的思维导图也有利于再次复习。

以“运动和力”这一核心词出发,让学生绘制思维导图并进行展示。学生在绘制过程中将学会系统地思考问题:要知道运动和相互作用的关系,首先要知道什么是相互作用、什么是运动,再寻求它们之间的联系。在此过程中加深对知识及相互关系的理解,将“运动”和“力”相关知识纳入“运动和力”知识体系;“运动和力”也成为知识的生长点,随着后续不断的学习可将压强、浮力以及其他运动状态等更多相关知识纳入其中。

二、结语

总之,物理大概念唯有借助理性思维,物理概念教学才能走向深入,才能使物理大概念从符号走向有意义的自主建构,促进学生建构与理解科学概念,构建与拓展其整体的知识网络。

参考文献:

[1]杨茹羽.基于“非常规”物理实验的初中物理概念“进阶”教学策略研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学,2020.

[2]杨焱棱.初中物理力学概念间的关联及其在教学中的应用研究[D].成都:四川师范大学,2020.

[3]王建新.初中物理概念教学和“实验探究”模式[D].上海:华东师范大学,2006.