大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计分析

高金妹

摘 要：随着教育领域的不断深入发展，学科大概念的提出进一步促进了教学模式的改革和创新。高中阶段的概念物理课程就是局域大概念引领下的大单元教学设计，其以高中物理学科教材为依托，围绕大概念来整合教学内容，根据学生的认知发展情况，开展高中物理教学。对于学生来说，有利于提升学生深度学习体验，改变学生的传统学习方式，培养学生的物理学科核心素养，对于教师来说，有利于优化教学设计，提高物理教学的效率和质量。对此，本文对于大概念背景下课程设计的基本内涵以及实施过程进行了简要阐述，提出了高中概念物理课程大单元教学设计的基本策略，梳理了大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计路径。

关键词：高中；物理；大概念；概念物理课程；大单元教学设计

现今高中新课程标准的推行，大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计引起了广泛关注。在大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计当中，教师要能够本质上改变学生的学习方式和教师的教学方式，始终围绕大概念去整合教学内容、设计关键问题、促进学生的深度学习，并且让师生站在大概念的角度，通过答惑解疑、整合提升、训练反馈等方式，实现师生的教学相长[1]。大概念背景下高中概念物理课程的大单元教学可以帮助学生建立科学思维方式，通过大单元教学，学生可以了解到物理学的基本概念和原理，从而建立起科学思维方式，培养科学素养。培养学生的实验能力，大单元教学中通常会涉及实验，学生需要亲自动手进行实验，从而培养实验能力和科学探究能力。提高学生的问题解决能力，大单元教学中会涉及一些复杂的问题，学生需要通过分析、推理和实验来解决问题，从而提高问题解决能力。帮助学生理解自然现象，大单元教学中会涉及很多自然现象的解释和原理，学生可以通过学习物理知识来理解这些自然现象。为学生未来的学习和职业发展打下基础，物理学是自然科学的重要分支，学生通过学习物理知识可以为未来的学习和职业发展打下基础。

一、大概念背景下课程设计的基本内涵

在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中指出“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化”[2]。因此，高中物理教师要重视学科大概念。那么，大概念课程设计究竟是什么呢？简单来说，大概念课程设计是近年来新兴的一种教育理念，其重点在于将学习连接到学生的日常生活经验当中，从而让学生获得更多的知识以及对于知识更加深刻的理解。这种类型的教学方式更加强调学生参与教学活动，这样学生才能在学习过程中，尽可能多地传播和接受知识和思想，更有利于培养出具有创新精神和创造力的学生。在学生感受到知识价值以及知道这些知识是如何使用的时候，学生就可以通过理解新的概念，通过自己的深入思考以及具体实践，来分析和解决问题，形成良好的物理学科核心素养。

二、大概念背景下课程设计的实施过程

大概念课程设计的实施主要涉及五个阶段，分别为设置课程目标、进行协作学习、探究新知识以及特定方式表达知识、扩展提高新知识。首先，教师需要明确教学目的，包括教学理念和特定课程主题。其次，教师需要建立学生之间的合作学习关系，以及教师与学生间的交流协作关系，让学生有开展共同學习和实践新的学习理念的机会。然后，在探讨、学习新的内容时，教师还应该考虑到学生实际的学习能力以及学习习惯。再次，教师还要注重让学生以独特的方式表达学习的新内容，获得同学以及老师的肯定和赞扬。除此之外，教师还要能够通过持续研究以及辩证思维，发现和挖掘新的知识内容，帮助学生不断地提高自身的知识学习技能以及应用能力。

三、高中概念物理课程大单元教学设计的基本策略

（一）采取有利于理解的教学方式

在高中概念物理课程大单元教学设计中，想要在实践教学中取得良好的教学效果，让学生更快速、更深刻地理解新知识内容，就要能够采取有利于学生理解的教学方式。在高中阶段的物理教学过程中，常用的便于学生理解的教学方式包括趣味化游戏教学方式、生活化情境创设方式、实践性动手操作实验教学方式等。除此之外，教师还可以依靠科学技术的发展，将信息技术教学手段运用起来。例如：采用人工智能以及大数据技术，更加直观地让学生通过计算机全面梳理单元知识内容以及学习重难点知识，还可以通过虚拟技术和模拟技术，将物理概念性内容，以更加直观的方式放到学生的面前，降低学生理解物理概念的难度。

（二）了解学生自身和学习特点

在高中概念物理课程大单元教学设计中，教师应了解学生自身的学习特点，结合学生现有的认知情况，对其本单元知识的掌握情况开展深层次研判，这更有利于开展有效的教学活动，对学生进行查漏补缺，提升教学的效率[3]。例如：在“匀变速直线运动的研究”这部分教学中，教师要根据学生的认知特点，结合好实验教学，通过改变变量进行物理实验，探究学习“匀变速直线运动的速度与时间的关系”“匀变速直线运动的位移与时间的关系”“匀变速直线运动的速度与位移的关系”这三部分知识内容。

（三）培养学生的自主学习能力

在高中概念物理课程大单元教学设计中，教师要能够尊重学生的主观能动性，注重对于学生自主学习能力的培养，促进学生的物理思维能力发展。对此，教师应在教学过程中，增加可以激发学生自主学习的活动。例如：小组探究实践活动、项目式探究活动、具体案例分析探究活动等，让学生能够充分发挥自身的“聪明才智”，运用所学物理知识去解决实际问题，从而促进学生的思维能力发展。

（四）建立高中物理大概念体系

在高中概念物理课程大单元教学设计中，教师还要能够根据课程教学的知识点、概念以及能力培养目标和情感态度与价值观目标，构建起高中物理大概念体系。例如：在“相互作用”这一单元的教学中，教师要能够建立起“重力、弹力、摩擦力”知识体系，以及“分析重力、弹力、摩擦力的合成与分解”的能力培养体系，建立起“独立思考、勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神、情感态度与价值观体系”。

四、大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计路径

（一）基于教学实际，设计教学目标

教学目标在教学中发挥重要作用，是教学活动开展的必要前提，对于高中物理大单元教学而言，教学目标的建构与设计必须符合各单元内容实

际[4]。大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计中，更要基于教学实际，设计教学目标。

以高中物理必修第一册《运动的描述》这一单元的教学为例。主要包括以下内容：1.运动的描述：介绍了运动的基本概念和描述方法，包括位移、速度、加速度等。2.直线运动：介绍了直线运动的基本概念和公式，包括匀速直线运动和变速直线运动。3.曲线运动：介绍了曲线运动的基本概念和公式，包括圆周运动和非圆周运动。4.运动的规律：介绍了牛顿三定律和万有引力定律，以及它们在运动中的应用。5.运动的能量：介绍了动能和势能的概念和公式，以及它们在运动中的转化和守恒。6.运动的动量：介绍了动量的概念和公式，以及它在碰撞和爆炸等过程中的应用。7.运动的特殊相对论：介绍了相对论的基本概念和公式，包括时间膨胀、长度收缩、质量增加等。设立“理解质点、参考系、位移、速度等基本概念”“掌握描述位置、位置的变化的方法”“能够从速度变化率的角度认识加速度”等知识技能教学目标。根据学生的实际水平和教学内容，设立“利用实验来明确测定速度的方法”“理性分析”“定量要求”等过程和方法目标，并根据其中内容，设立“渗透极限的思想”“抽象地领会物理学”“培养学生愿意动手和实事求是科学态度与责任”的情感态度和价值观教学目标。

（二）依据大概念的理念，设计蓝图

在大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计中，教师还要能够依据大概念的理念，设计教学蓝图。这主要需要教师能够根据学生的能力水平和认知特点以及规律，重组或者整合教学内容，使得各个教学板块之间能够衔接自然和顺畅，让学生能够在由简到繁、由易到难、由浅入深、层层递进的教学过程中，学习物理单元知识内容，包括物理概念以及规律，并且能够深切体会到物理概念以及规律的内涵和外延。简单来说，这一过程可以概括为“依据学生实际学习情况→重新整理单元教学内容→提取物理学科大概念→挖掘大概念认识方式→形成解释问题大思路→培养学生物理学科核心素养”。

以高中物理必修第二册《机械能守恒定律》这一单元的教学为例。教师可以首先根据学生“原理理解→概念认知→概念实践→概念运用→知识内化”的认知规律，建立“机械能守恒原理→机械能守恒定律概念解释→机械能守恒定律实验→机械能守恒定律解决实际问题”教学体系，提取“机械能守恒定律”的物理学科大概念，通过实验探究教学进行大概念认识，形成解释“机械能守恒定律”问题大思路，培养学生物理学科核心素养。

（三）明确设计内容，梳理设计流程

在大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计中，教师要能够明确设计内容，梳理设计流程。以高中物理必修第二册《万有引力与航天》这一单元的教学为例。

首先，要设计问题情境。例如：教师可以介绍托勒密的地心说、哥白尼的日心说、第谷的观测和开普勒行星运动定律、万有引力定律等内容，提出如“称量地球的质量”“未知天体的发现”和宇宙航行问题。使学生对万有引力定律的重要意义和作用有更全面的了解。

其次，要做好问题分解。例如：这一单元的核心问题是“如何理解和应用万有引力定律”，可以分解为“行星的运动是什么样的”“太阳与行星间的引力与万有引力定律的提出和发展过程”“应用规律解决实际问题”等多个小问题。

再次，要整理好学习资源。教师可以依据于基本教材学习资料，开发微课视频、历史文献、实验模拟动画等多种类型的学习资料。对此，为整理这部分学习资料，教师还可以建立网络交流平台，将学习资料放在平台当中，进行汇总，方便学生进行查阅和反复观看。

在教学过后，还要注重学习反馈以及学习评估。教师可以通过加强和学生的交流获取学习反馈，例如提问学生，“能用称量地球质量的方法称量太阳吗？怎样才能得到太陽的质量？”将思考的方向直接指向物理模型的建立，观察学生物理概念的建构情况。学习评估简单来说就是围绕这一单元的核心概念，设计测试题，考查学生实际对于这一单元知识的掌握情况，体现大概念的理解和认识方式。

最终，要能够帮助学生搭建起这一单元的知识结构图。在物理知识结构图当中，主要需要能够呈现大单元教学基本内容的结构，以及单元中知识点之间的联系。学生可以从大单元教学基本内容设计的主线和单元中知识点之间的联系来表达，不能只是简单地把知识点之间联系进行罗列与呈现。

除此之外，还要能够针对大单元主题核心概念进行教学。也就是教师要能够针对在大单元教学中提取的物理大概念，进行概括性的总结，不需要过于详细和面面俱到，只需要说明这一单元让学生能够得到什么认识，以及能够掌握哪些物理知识和学习方法。例如：老师可以对这一单元内容进行概述。在这一单元明确围绕着人类对天体运动规律的探究过程进行了分析，展现经典力学的突出价值，介绍人类在走向太空过程中所做出的努力。通过这些内容以及对万有引力探索求证的过程，能帮助学生了解到科学家们富有创造而又严谨的科学思维和科学态度。

（四）基于学生视角，内化课程学习

在大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计中，教师还要能够基于学生视角，内化课程学习。

高中物理必修第二册《抛体运动》这一单元的教学为例。例如：教师在课堂上要根据学生需求，加强实验教学，更注重实验教学的开放性，利用问题串的方式，让学生能够在这个过程中形成自主化的猜想和假设。围绕具体实际方案进行设置的时候，学生就可以主动思考自己想要测量的物理量，以及如何获得数据的过程。通过对数据进行分析，就可以发现其中所存在的特点，归纳得出最终的实验结论。

在大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计中，教师还要能够通过拓展教学评价，实现教学相长。教师要能够给学生充足的教学评价空间，不仅教师要对学生的学习情况进行评价，学生也要能够对于教师的教学进行评价，提出自己的想法和建议，促进教师的教学方案改进，打造更适合学生的教学策略，提升教师的专业内力，做到教学相长[5]。

结束语

综上所述，大概念背景下高中概念物理课程大单元教学设计，要能够基于教学实际来设计教学目标，依据大概念的理念来设计教学蓝图，明确单元设计内容进一步梳理设计流程，基于学生视角来内化课程学习，拓展教学评价来实现教学相长。除此之外，在具体的教学活动中，应当注意单元框架和具体教学课时之间的紧密联系，以单元大概念作为统领，把单元具体目标落实到课程中。

参考文献

[1]王志芳.大概念统领下高中概念物理课程大单元教学设计探索[J].中学物理，2022，40（5）：6-9.

[2]范心维，彭朝阳.大概念视角下的高中物理单元教学设计：以“匀变速直线运动”为例[J].中学物理教学参考，2022，51（15）：30-32.

[3]罗红梅，徐扬，李小岑.学科大概念指引下的高中生物学大单元教学设计：以“细胞膜的结构和功能”UbD单元教学设计为例[J].生物学通报，2021，56（5）：39-42.

[4]吴建鹏.大概念视角下高中物理大单元教学建构与设计：以“牛顿运动定律”教学为例[J].中学物理教学参考，2021，50（11）：25-27.

[5]刘荔鑫，徐晓梅.基于大概念的高中物理单元教学设计：以“机械运动”为例[J].中学物理教学参考，2022，51（8）：45-48.