摘 要：本文運(yùn)用大概念的理念反思當(dāng)下的高中物理教學(xué)，探究大概念的理念引領(lǐng)高中物理教學(xué)的實(shí)踐意義，利用大概念的理念促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，以期解決高中物理教學(xué)所面臨的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：大概念；新課程；物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）2-0010-4

當(dāng)下，高中物理教學(xué)與研究，基本上還是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的歸納和提升，既缺乏先進(jìn)教育思想的引領(lǐng)，又缺乏系統(tǒng)性實(shí)證化的探究與踐行。

大概念的教育理念基于認(rèn)知心理學(xué)研究成果與最新進(jìn)展，運(yùn)用整體思維“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，能有效落實(shí)新課程的教學(xué)理念。

1 大概念的教學(xué)理念

《科學(xué)教育的原則和大概念》一書(shū)由英國(guó)科學(xué)教育界專家哈倫女士（Whnne Hailen）執(zhí)筆，多國(guó)科學(xué)家和教育專家參與編寫(xiě)。該書(shū)自英文版出版五年來(lái)，被譯成了法文、中文、西班牙文等多個(gè)版本，在國(guó)際科學(xué)教育界受到了廣泛的重視和歡迎。書(shū)中所論及的科學(xué)教育原則和大概念，得到了不同國(guó)家基礎(chǔ)教育研究者和標(biāo)準(zhǔn)制定者的認(rèn)同。2014年9 月，由哈倫女士召集的同一組專家重新聚集，研討因需求而再版該書(shū)的問(wèn)題。后以《以大概念的理念進(jìn)行科學(xué)教育》（以下簡(jiǎn)稱《大概念》）一書(shū)出版?！洞蟾拍睢芬粫?shū)受到聯(lián)合國(guó)教文組織和IAP的強(qiáng)烈推薦，已有多個(gè)文字版本正式出版。

《大概念》一書(shū)的參與者和中文翻譯者韋鈺教授更是明確指出：科學(xué)大概念是有組織、有結(jié)構(gòu)的科學(xué)知識(shí)和模型；基礎(chǔ)教育階段學(xué)科教育的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)該少一點(diǎn)，但深一點(diǎn)，教師應(yīng)該把學(xué)習(xí)組織為趨向于大概念的、連續(xù)的、有聯(lián)系的學(xué)習(xí)進(jìn)程[1]。

大概念的理念告訴我們，高中物理不能只給學(xué)生講授一些零碎的、不連續(xù)的知識(shí)片段和拼湊堆積在一起的物理概念和規(guī)律，而是需要引導(dǎo)學(xué)生圍繞涉及高中物理領(lǐng)域中有結(jié)構(gòu)、有聯(lián)系的物理核心概念、規(guī)律和模型——大概念來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)[2]?？茖W(xué)家彭加萊曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：科學(xué)是基于事實(shí)之上的，就好像房子是由磚石沙子來(lái)砌成的一樣。但是，一些事實(shí)的堆積并不是科學(xué)，就像堆在一起的一堆磚石并不是房子一樣。因此，高中物理新課程應(yīng)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)有組織、有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物理知識(shí)和模型，建構(gòu)物理學(xué)科的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，他們能夠解釋較大范圍內(nèi)的一系列相關(guān)的物理現(xiàn)象。

反思與審視當(dāng)下的物理教學(xué)，物理同行也嘗試著把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生。比如把課堂還給學(xué)生，編制導(dǎo)學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)等，也包括用微課、翻轉(zhuǎn)課堂以及幕課等。所有這些舉措確實(shí)給高中物理課堂帶來(lái)了不少生機(jī)。但隨著時(shí)間的推移，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以維持，積極性遞減，大多數(shù)老師的積極性也不高。

究其原因，主要是因?yàn)槲覀兊呐Σ⑽词箤W(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，大多數(shù)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)基本還是線性化、碎片化以及功利化；對(duì)物理學(xué)科的核心概念和認(rèn)知結(jié)構(gòu)缺乏意義感和心理期待，沒(méi)有整體領(lǐng)悟和把握高中物理的大概念。學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力主要來(lái)自于家長(zhǎng)、老師以及同伴之間的互比等，缺乏真正的內(nèi)在自覺(jué)，解決問(wèn)題缺乏深入思考，只想獲得正確答案，不問(wèn)過(guò)程。能就事論事就已經(jīng)不錯(cuò)了。

運(yùn)用大概念的教育理念，就是要通過(guò)觸及高中物理的核心知識(shí)，給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓其登高眺遠(yuǎn)，俯瞰全貌。對(duì)于何處有溝壑，何處有山峰，何處需要集中火力有一定的概略感知，讓學(xué)生感悟所學(xué)內(nèi)容的意義和價(jià)值。在相對(duì)集中的一段時(shí)間內(nèi)（如某個(gè)單元或某一節(jié)課學(xué)習(xí)）圍繞某個(gè)主題或問(wèn)題，學(xué)生追根溯源進(jìn)行學(xué)習(xí)與探究，獲取高中物理的大概念。

2 以大概念的理念引領(lǐng)物理教學(xué)

筆者以大概念的理念引領(lǐng)高中物理教學(xué)，收效良好。

2.1 引領(lǐng)新課程

以高中物理力學(xué)部分為例，以大概念的理念引領(lǐng)教學(xué)，就能幫助學(xué)生經(jīng)歷“運(yùn)動(dòng)和力”的問(wèn)題研究過(guò)程，又能感悟“運(yùn)動(dòng)和力”問(wèn)題的研究方法，還促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)的核心素養(yǎng)。

進(jìn)行人教版必修一第四章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》的教學(xué)時(shí)，首先通過(guò)導(dǎo)學(xué)案，啟發(fā)學(xué)生感悟騎自行車的經(jīng)歷（起動(dòng)、勻速前進(jìn)、剎車、轉(zhuǎn)彎），增加學(xué)生對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，要求學(xué)生回家坐公交車或坐私家車時(shí)，親身體驗(yàn)并觀察身邊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。再讓學(xué)生回想坐飛機(jī)時(shí)，滑行、起飛、空中飛行、下降甚至遇到氣流時(shí)的顛簸等，并解釋其中的原因。課堂教學(xué)時(shí)，學(xué)生匯報(bào)，充分展現(xiàn)“力與運(yùn)動(dòng)”的前概念。

這里，學(xué)生感知機(jī)械運(yùn)動(dòng)，分析歸納整理問(wèn)題，都與 “運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的大概念密切相關(guān)。有“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的概念引領(lǐng)，學(xué)生分析牛頓第一定律能解決哪些問(wèn)題，不能解決哪些問(wèn)題。定性分析與定量研究相結(jié)合，學(xué)生探究牛頓第二定律。這樣，學(xué)生既很快建立了“運(yùn)動(dòng)和力”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，也經(jīng)歷與感悟了過(guò)程與方法。而且很快突破了超重、失重和單位制等問(wèn)題。當(dāng)然，大概念引領(lǐng)教學(xué)，并不是一定要從“大”出發(fā)，也可以從特殊到一般，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。有些情況下，恰恰是從“小”例子開(kāi)始。這些例子可以是一個(gè)生活實(shí)例、一項(xiàng)課題、一段科學(xué)史實(shí)等。

以大概念引領(lǐng)高中物理教學(xué)，既可以在一個(gè)章節(jié)、一個(gè)單元中實(shí)施，也可以在學(xué)習(xí)一部分物理知識(shí)時(shí)實(shí)施，還可在一節(jié)課中實(shí)施。筆者在“反沖運(yùn)動(dòng)”一節(jié)課中，就以大概念引領(lǐng)教學(xué)。

（1）圍繞“反沖運(yùn)動(dòng)”進(jìn)行展示：①播放學(xué)生制作與發(fā)射水火箭的視頻；②讓學(xué)生觀察吹氣球時(shí)出現(xiàn)的反沖現(xiàn)象、講述小蝴蝶飛越崇山峻嶺等；③視頻播放神九發(fā)射過(guò)程（學(xué)生提供）；④學(xué)生歸納上述現(xiàn)象的特征并定義反沖運(yùn)動(dòng)。學(xué)生的展示活動(dòng)還包括兩個(gè)例題講評(píng)與拓展。

（2）引領(lǐng)學(xué)生從力、動(dòng)量、能量等維度認(rèn)識(shí)與分析。具體內(nèi)容有：①反沖運(yùn)動(dòng)中，物體間的作用力有什么特點(diǎn)？如何區(qū)分內(nèi)力與外力？②試用牛頓定律分析反沖運(yùn)動(dòng)；③單個(gè)物體與物體系統(tǒng)為對(duì)象①②有什么不同；④試用動(dòng)量的觀點(diǎn)分析反沖運(yùn)動(dòng)（留白）（一般滿足合外力為零或者內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力）；⑤試用能量的觀點(diǎn)分析反沖運(yùn)動(dòng)。

這兩個(gè)環(huán)節(jié)中在科學(xué)的大概念理念引領(lǐng)下，恰當(dāng)運(yùn)用“留白”，延遲判斷、引伸、質(zhì)疑和暗示、點(diǎn)撥等，有效促進(jìn)教學(xué)的深入進(jìn)行。這節(jié)課圍繞“反沖運(yùn)動(dòng)”的大概念，始于活動(dòng)，讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

2.2 引領(lǐng)物理學(xué)習(xí)方法與感悟物理過(guò)程

以大概念的理念引領(lǐng)高中物理教學(xué)，就學(xué)習(xí)方法與感悟物理過(guò)程而言，強(qiáng)調(diào)整個(gè)高中階段物理學(xué)習(xí)過(guò)程是不可分割的，是趨于整體新課程教學(xué)目標(biāo)不斷上升的建構(gòu)過(guò)程[3]。教師應(yīng)放得開(kāi)，特別是對(duì)探究性學(xué)習(xí)。教師應(yīng)允許學(xué)生出錯(cuò)或得不到預(yù)想的結(jié)果，甚至完不成“任務(wù)”，注重培育學(xué)生敢想、敢說(shuō)、敢質(zhì)疑的科學(xué)精神與實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，特別是敢動(dòng)手。同時(shí)，應(yīng)注重用先進(jìn)的學(xué)習(xí)方法滋養(yǎng)學(xué)生。當(dāng)下，應(yīng)使學(xué)生逐步熟悉并掌握研究性學(xué)習(xí)方法等。

“反沖運(yùn)動(dòng)”這節(jié)課，開(kāi)展的探究性學(xué)習(xí)主要有：

（1）小制作引領(lǐng)觀察與探究：用透明膠帶將兩段彎成直角的吸管固定在一個(gè)漏斗上，兩個(gè)導(dǎo)管噴水時(shí)，漏斗旋轉(zhuǎn)起來(lái)。如圖1所示，學(xué)習(xí)小組的幾個(gè)同學(xué)，通過(guò)調(diào)節(jié)平衡，裝水、釋放，觀察、記錄現(xiàn)象等合作就能看到水與漏斗向不同方向的反沖運(yùn)動(dòng)。（留白）思考并探究：反擊式水輪機(jī)的工作原理。

（2）實(shí)驗(yàn)操作與探究：在玻璃板上放一輛小車，小車上用透明膠帶粘住帶橡皮塞的玻璃管，如圖2所示，先在管中裝入一定量的水，用酒精燈加熱，觀察當(dāng)水蒸氣推出橡皮塞，小車的運(yùn)動(dòng)情況。這里要說(shuō)的是，實(shí)驗(yàn)中加熱水產(chǎn)生水蒸氣推開(kāi)橡皮塞，小車做反沖運(yùn)動(dòng)。但在具體的實(shí)驗(yàn)操作中，加熱水時(shí)間長(zhǎng)，而且小車做反沖運(yùn)動(dòng)效果不明顯。部分學(xué)生當(dāng)場(chǎng)提議用酒精代替水，筆者當(dāng)即予以采納，只是提醒他們注意安全的前提下，大膽去做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是：采用加熱酒精，橡皮塞沖出的時(shí)間大為縮短，且小車反沖現(xiàn)象非常明顯。筆者對(duì)這個(gè)案例給予充分肯定和表?yè)P(yáng)，教學(xué)反思作為亮點(diǎn)記下來(lái)，以后做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)就選用水或酒精，讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（3）自行設(shè)計(jì)引領(lǐng)探究：“反沖運(yùn)動(dòng)”這節(jié)課筆者安排了這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，完全讓學(xué)生自主探究。

一是讓學(xué)生準(zhǔn)備器材，包括：①玩具回力車等；②三合板條、五合板條，還在三個(gè)并排米尺的兩端用橡皮筋固定；③幾支鉛筆或圓型水彩筆。

二是讓學(xué)生操作或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)（包括減小誤差等），比如：學(xué)生用鉛筆滾動(dòng)來(lái)減小摩擦；做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，考慮到安全因素，學(xué)生用一個(gè)紙板擋住噴出的橡皮塞，這讓人眼前一亮。

三是部分學(xué)生設(shè)計(jì)用玩具車，三個(gè)米尺并排（用橡皮筋在兩端適當(dāng)固定）當(dāng)木板用，讀出位移，來(lái)定量驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，筆者并沒(méi)有事先給出條文和規(guī)范，而是給他們創(chuàng)造相對(duì)自由的環(huán)境。

這節(jié)課學(xué)生“做”就是最好地圍繞大概念的學(xué)習(xí)。學(xué)生“先學(xué)后做”與“先做后學(xué)”，相輔相成。“先學(xué)后做”中的學(xué)，是意會(huì)、領(lǐng)會(huì)，是對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)的初級(jí)階段的感知，與“先做后學(xué)”相得益彰，是對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)化、理論化、體系化，是建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的必要條件。

大概念的理念引領(lǐng)高中物理新課程，不單是只對(duì)探究式教學(xué)而言。不論是什么教學(xué)方式，有大概念的教學(xué)理念引領(lǐng)，師生就能全身心地投入對(duì)所研究問(wèn)題的整體化結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)。師生在真實(shí)、復(fù)雜、蘊(yùn)含問(wèn)題的科學(xué)大概念學(xué)習(xí)情境過(guò)程中，教學(xué)中的許多信息、問(wèn)題和想法會(huì)接踵而來(lái)。

3 大概念教學(xué)理念促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)

以大概念的教學(xué)理念引領(lǐng)高中物理教學(xué)，還能促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，激活教師專業(yè)提升的內(nèi)力，提升教師的教學(xué)智慧。

（1）促進(jìn)教師更新教學(xué)理念，進(jìn)行實(shí)證研究與踐行，提升終點(diǎn)思維和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。同時(shí)，引領(lǐng)物理教師加強(qiáng)物理專業(yè)理論與教育理論修養(yǎng)，以全新的視角審視與評(píng)價(jià)物理教育教學(xué)，使物理教師對(duì)教學(xué)問(wèn)題的處理和認(rèn)識(shí)能以最終結(jié)果作為思考的開(kāi)始。在思考一個(gè)重要問(wèn)題或做出重要結(jié)論時(shí)，從整體思維與科學(xué)大概念出發(fā)，先統(tǒng)盤考慮教育教學(xué)中的問(wèn)題，去粗取精，去偽存真，確定真正要解決的問(wèn)題，思索所有相關(guān)因素并制定科學(xué)的研究方略。

（2）促進(jìn)教師專業(yè)提升。以大概念的理念引領(lǐng)教學(xué)，需要教師“居高臨下”，具有一定的視野與把控全局的能力。需要教師從課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，準(zhǔn)確把握教學(xué)的科學(xué)性與藝術(shù)性，抓住教學(xué)內(nèi)容的線索和靈魂，以“根本、簡(jiǎn)單、開(kāi)放”的原則把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為大概念、大問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的科學(xué)化，盡可能使學(xué)生不誤入歧途。

（3）促進(jìn)教師具有強(qiáng)烈的生本意識(shí)，以學(xué)生為本，高度相信和尊重學(xué)生，尊重學(xué)生的主體意識(shí)，充分依靠學(xué)生的原有經(jīng)驗(yàn)和潛能，激發(fā)學(xué)習(xí)活力，促進(jìn)教師提高教學(xué)智慧。比如：?jiǎn)卧獙W(xué)習(xí)設(shè)計(jì)時(shí)，可能“留白”等辦法能給學(xué)生思維的發(fā)展預(yù)留更多的空間和時(shí)間。

（4）促進(jìn)教師進(jìn)行教學(xué)研究，特別是研究性學(xué)習(xí)。不只是在課堂，也會(huì)拓寬到課前與課后。這是由于大概念的引領(lǐng)，教學(xué)中的問(wèn)題會(huì)越來(lái)越多，包括專業(yè)提升與教育實(shí)踐方面的問(wèn)題。

其次，是來(lái)自學(xué)生的問(wèn)題豐富多彩，特別是當(dāng)學(xué)生對(duì)同一問(wèn)題提出多種或不同見(jiàn)解時(shí)，教師可能沒(méi)有想到或者根本想不到，這也能夠直接促進(jìn)教師的專業(yè)提升。學(xué)生提出的問(wèn)題可能跨進(jìn)度，甚至跨學(xué)科，也可能涉及科技前沿等，超出教師的預(yù)案。這一方面要求我們提高駕馭能力或掌控能力，同時(shí)也要求我們不斷提高自己的專業(yè)知識(shí)水平和教學(xué)能力。

綜上所述，以大概念的理念引領(lǐng)高中物理新課程的教學(xué)實(shí)施，既為我們的教學(xué)帶來(lái)了生機(jī)與希望，也給我們提出了挑戰(zhàn)。只要我們不斷進(jìn)行實(shí)證研究和探索，不但能提高學(xué)生的物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，也能促進(jìn)教師的專業(yè)成長(zhǎng)。

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（欄目編輯 趙保鋼）