高中“能量”核心知识脉络的教学研究

吴文通

摘 要：核心知识脉络由于能够展示知识点之间的相关联系并具有无限的拓展性，可以将高中物理知识串联成为一张网。将核心知识脉络引入物理教学体系中不仅能够提升学生的学习效率，更能够帮助学生建立整体思维。本文重点探讨知识脉络体系的构建及其教学体系与教学措施的应用，旨在为后续教学升级提供必要的助力，仅供参考。

关键词：高中物理；知识脉络；教学应用；教学模式

中图分类号：G63          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2023）17-00６７-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.17.0２２

高中物理课程对于学生的逻辑思维、计算能力以及知识点的整合能力均有较高要求。在此背景下，当下以知识点及强化练习为主导的教学模式很难引发学生的共鸣，因而在产生更大教学压力的同时并未取得有效的教学效果。基于此，利用核心知识点之间的内在联系形成有效的知识脉络与逻辑架构是一种有效的教学方式。此种方式多在“大复习”阶段进行尝试，而在正常教学中涉及较少。通过理论分析不难发现以核心知识脉络为框架的“填充—拓展”模式值得在循序教学中进行应用。本文重点探讨此种教学模式的内涵、要点及具体应用方式。

一、高中“能量”核心知识脉络分析

所谓的知识点脉络分析是将同类或者具有相同性质、可以相互转化以及存在内在逻辑联系的知识点按照一定的规律与特征进行分类，并按照内部逻辑联系建立而成的、具有整体性的知识网络。在建立知识脉络的过程中应该遵循由浅入深的基本规律，并给出知识点之间的相互联系。

高中阶段知识点之间的相关联系较为紧密，如力与运动之间的相关关系、运动与能量转换之间的相关关系；同时也存在部分隐性或者需要通过中间中介变量来加以联系的物理知识点，如通过做功的方式物体的内能与势能之间的转换、通过微观量子的能量转变改变粒子运动状态。基于此，依靠学生的主观能动性对于知识点进行汇总并分类形成知识脉络的要求相对较高。这就需要教师通过对知识点的完善掌握及梳理帮助学生完成这一工作。与此同时，对于知识点脉络的分析也是后续教学体系建立以及教学方法课堂应用的重要基础。

从上述角度来看，纵览高中物理关于能量的知识点细节，其可以分为宏观与微观两种，也可以按照运动及能量变化的属性差异进行分类。由于高中物理阶段大部分问题均采用了宏观的视角，为此基于属性差异的分类方式更易于学生掌握与应用。从这一角度出发，以能量为核心的知识脉络体系得以建立，能量在其中起到核心“锚点”的作用。从能量出发，首先需要探讨的是能量自身的基本規律，即能量守恒。在该脉络线上应该纳入能量守恒的基本定理、规律，并明确能量的不同形式与表达方式；其次，围绕能量的变化与转移构建外延的知识脉络体系，如不同能量之间的相互转化、受力情况下的能量变化、能量变化带来物体运动状态的改变、做功与能量变化等；最后，在第二层知识脉络的情况下对其进行扩展，形成第三层拓展性知识脉络，如针对能量转化的二层核心知识点，我们可以进行有效拓展，包括摩擦生热对于物体内能的改变、对外做功对于物体内能的减少、自由落体造成物体动能的增加等。对二层核心知识点的逐项拓展能够建立健全完善的三层知识点。从以能量为核心的一层知识点出发到外延的三层知识点共同构成了高中阶段的核心知识点脉络。

上述三层的知识点脉络仅仅是本部分知识点的核心，同样也存在进一步拓展的可能。具体的拓展方向可以分为三种：其一是对背景知识的补充，如物理学科发展史，量子论的产生、建立与发展等，进而使学生具有更为宏观的物理学概念，对于培养学生兴趣、提高学生物理技能具有极为关键的作用。其二是对知识点的具体应用进行拓展，即提高学生将理论知识运用到实际问题的能力，如利用能量守恒定律对复杂运动后物体运动状态的相关计算等。拓展该知识点能够将学生掌握的知识点转变为学生的解题能力，与其他学习手段相配合，切实达到提升学生物理成绩的根本目的。其三是对知识点之间的相关联系进行拓展。笔者重点以高中“能量”为核心构建了知识脉络体系，而能量并非单独存在的物理学概念，其与其他概念同样存在横向的联系，如能量与物体微观结构、能量与外部环境（重力、摩擦、磁场等）、能量与电灯。拓展此部分知识能够在核心知识点之间建立更为广泛的联系，最终将高中阶段的主要物理知识纳入其中。

二、高中“能量”核心知识脉络教学体系

从高中阶段的教学特征来看，其主要可以分为两个阶段，即循序教学阶段与强化教学阶段。其中循序教学阶段主要包括学生的高一、高二阶段。在该阶段，学生能够按照教学大纲与教材进行由浅入深的学习，逐步掌握高中阶段的必要知识。强化教学阶段主要是指高三部分阶段。在该阶段，学生能够完成对高中主要知识点的学习，通过整理、复习、强化练习等方式进一步提高物理水平。从这一角度来看，在应用核心知识点脉络进行教学的过程中针对不同阶段应该有所区别。笔者也将按照循序教学与复习教学的两种模式分别构建核心知识脉络的教学体系。

（一）循序阶段核心知识脉络的教学体系

循序阶段学生对于知识的整体性较为陌生，对于大部分知识点尚未接触。基于这一特征，该阶段的教学重心应该在于帮助学生建立脉络体系并根据学习计划不断地补充知识点。具体教学体系安排可以分为如下三步：首先，对核心知识点脉络的总体思维进行教学。由于该阶段学生并没有建立有效的知识点脉络，也缺少必要的学习习惯与能力，因此教师需要对学生的相关技能进行培养与训练，通过讲练结合的方式传授知识脉络的具体应用价值与意义。同时，教师需要对知识脉络的具体构建方式、内容拓展以及回顾性复习的应用模式与方法进行教授。其次，引导学生将学习过的内容纳入知识脉络体系中。知识脉络的建立并不是一蹴而就的，而是针对学生学习进程的不断推进来进行逐步的添加。按照具体知识点的分布，学生对于能量核心概念的学习的接触相对较早。此过程中，教师应该引导学生将能量的性质、类型以及不同能量之间的转化与计算纳入核心知识体系之中，并引导学生在学习的过程中一一对应已有知识点。最后，要引导学生形成不断拓展知识脉络的学习习惯。教师可以通过课上引导、教授，课下讨论、分享等方式引导学生逐步建立以知识线为核心的知识脉络体系，并分析不同知识线之间的可能链接，将不同知识点形成脉络体系。同时，教师要强调知识点脉络体系在复习过程中的重要作用，利用知识点脉络体系达到学生知识框架完整、有效的根本目的。

（二）强化阶段核心知识脉络的教学体系

强化阶段的学习主要是指高中生在完成了全部新知识的学习基础上进行系统全面复习的阶段。该阶段的高中学生对于物理学科的知识点已经全部完成学习，对基本概念与具体的应用有了一个初步的框架性结构。基于此，教师应该充分发挥学生的主观能动性，将知识点脉络的建立主导权交由学生完成。具体教学体系则可以分为如下三个基本环节：首先，以布置课下作业的形式引导学生对已学过的知识点进行体系性总结。总结内容包括知识点的具体内容、知识点之间的相关联系以及知识点在具体解题中的应用方式。其次，教师对学生的总结情况进行了解与监督，在大部分学生完成的基础上挑选较具有代表性的学生成果来进行展示。值得注意的是较具代表性并不是指学生的总结较为具体与全面，也可以包括共性问题与不足等内容。最后，教师利用1～3学时的课堂时间组织学生对知识脉络体系进行充分讨论。讨论的核心目标是进一步对知识脉络进行拓展，具体包括学生已经总结出的内容的全面整理、学生未整理出但需要掌握的内容补充以及其他背景知识与联系的添加。这一过程的重点在于引导学生在不断拓展的过程中形成自己的知识体系，并便于学生后续复习学习工作的开展。

三、高中“能量”核心知识的教学措施

上文探讨了核心知识点脉络的具体教学体系，从教学方法与课堂的落实上来看，无论是循序阶段还是强化阶段，引导学生建立有效的知识点脉络并通过强化练习达到应用目的是教学成效达成的关键。二者的主要差别表现在循序阶段学生缺少独立建设的能力，进而需要教师进一步引导；而强化阶段教师要重点激发学生的主观能动性，应该鼓励学生进行自我建立。从这一角度来看，循序阶段的教学任务更为艰巨。为此，笔者以循序阶段为例分析教学方法应用与具体的教学措施。

（一）课前准备

课前准备阶段根据不同的内容一般分为教师准备与学生准备两个部分。教师准备为课前准备的重点。教师要根据高中物理课程提前整理并形成完善的知识点脉络，并根据需要教学的内容列出可能涉及的具体知识点并按照学生是否掌握为分类原则，将整理列明的知识点进行划分。学生已经掌握的知识点要以课下回顾的方式引导学生进行复习，复习的内容主要针对知识点的基础内容、计算方式与应用模式。针对学生未掌握的知识点则需要根据课堂内容引导学生进行课下预习，重点在于背景资料的搜集。

以人教版高中物理必修第一册中的“动量守恒定律”为例，该知识点涉及的相关知识点包括能量守恒、动量、动量定理、运动、力等相关知识。其中能量守恒为后续教学内容，其他知识点均属于学生应该掌握的内容。根据这一划分标准，教师要通过布置课下作业的方式让学生对已经掌握的内容进行复习。学生在复习的过程中可以初步了解不同变量之间的相关关系，如动量与动量定理、力与运动、运动状态（主要为速度的大小）与动量等。对于一些新的知识内容，教师要鼓励学生从收集生活中的案例以及现象入手，比如汽车的碰撞试验、台球动能传导等均可以成为收集的基本方向。

（二）课堂应用

在课堂应用的过程中需要解决两方面问题：其一是需要解决核心知识脉络的可视化问题。该问题需要在教师与学生的共同建设下形成“看得见”的核心知识脉络，进而达到按图索骥的根本目的。在具体的课堂教学过程中，教师可以引入思维导图等数字化工具并将其作为可视化的实现方式。此种教学方法的优势在于可视化与可存储。可视化决定了核心知识导图可以在后续得到应用保障，可存储则决定了建设内容能够在不断的应用与补充过程中趋于完善。同时，教师能够利用思维导图工具做好教学衔接，节省大量板书的时间，将更多的教学精力投入引导学生完成课堂内容之上，最大限度地提高了教学效率。

课堂教学中的另一个关键是将新教授的知识点纳入已经建设的核心知识脉络中。这就要求教师不仅要针对知识点进行讲解，更应该对知识点与其他知识之间的内在逻辑进行探讨，进而帮助学生建立知识之间的有效关联。以动能守恒为例，建立“力—运动—速度—动能—守恒—动能—速度—运动”的内在逻辑链条，可以将物体的受力分析、运动状态与动能计算相结合，进而形成逻辑闭环。

（三）课后强化

经过一系列教学实施，学生能够初步掌握核心知识点脉络的构建方式，并形成基于课堂内容的核心知识脉络架构。在课下的学习引导中，学生需要重点完成两方面的问题：其一是通过背景知识等内容对知识脉络进行不断的补充与丰富，其二是应用核心知识脉络整理复习的思路并完成课下复习任务。

在对于知识脉络的补充与丰富方面，教师要引导学生将生活中遇到的实际案例或习题按类型纳入核心知识脉络体系中，进而通过对核心知识脉络的不断完善丰富其应用价值，也能够形成基于自我学习状态的特征化动态更新。如汽车碰撞试验属于动量守恒的内容部分（不考虑形变），将其纳入其中有助于学生理解动量的本质并增进学习的兴趣。值得注意的是对于练习题目的归纳与总结，在动量守恒部分可以纳入“小车碰撞”“复杂物体分离”“动能传导”等习题类型，帮助学生有效建立复习体系，提高复习效率。

在核心知识脉络的应用方面，其能够在学生复习知识点的过程中发挥更大的功能。核心知识脉络体现了不同知识点之间的逻辑关系，进而使学生在复习知识点的过程中产生一种联合效应，不自觉地對已掌握内容进行全面复习。该复习思路除了能够督促学生对更多内容进行主动复习，还能够降低复习难度，提高复习效率，进而保证复习的有效性。

四、结语

笔者以“能量”概念为核心，对高中阶段知识脉络进行构建，并重点探讨核心知识脉络在教学中的应用。首先，对核心知识脉络体系进行了阐述与分析，重点说明了具体作用与建立方式；其次，按照高中不同的学习重心，分别对循序阶段、强化阶段的教学应用及教学体系优化进行了探讨；最后，分别按照课前准备、课堂应用以及课后强化的教学节点分析核心知识脉络在高中物理教学中的应用。希望通过此研究能够为后续高中物理教学改革及升级提供必要帮助。

参考文献：

［1］ 陶汉斌.夯实力学基础    提升能量境界——赏析高中物理的两条主线力与能量［J］.中学教学参考，2022（5）.

［2］ 朱存和.基于思维导图的高中物理教学模式探究［J］.课程教育研究，2021（39）.

［3］ 刘民军.思维导图在初中物理教学中的实践及思考［J］.新课程，2020（41）.

［4］ 徐婷.核心素养视角下现代技术与高中物理教学融合模式探究［J］.中学课程辅导（教师教育），2020（16）.

［5］ 张晋文.概念图在高中物理机械运动学习中的运用［J］.科幻画报，2019（12）.