大单元视域下利用图表整合物理知识研究

陈君涵

摘 要：大单元是新课程标准下物理教学的主要形式，有助于学生的结构化、整体化学习，促进学生对知识和方法的迁移，达到发展学生核心素养的目的。通过在物理大单元教学中进一步应用图表手段，能够更好地帮助学生实现对物理知识的整合，从而提升大单元教学效果。因此，本文从高中物理大单元教学的现状出发，分析了大单元视域下利用图表整合物理知识的优势和对策，以期助力大单元教学质量的改善，为学生的核心素养成长创造一个良好的环境。

关键词：高中物理在；大单元；图表；知识整合

在以往的高中物理教学中，存在教学内容比较零散、课时之间关联性不强等问题，导致学生无法较好地实现认知上的迁移，影响了学生的学习效率，因此在课程改革的过程中，大单元教学逐渐引起了教师的重视，如何借助大单元教学来促使学生实现对知识和方法的有效整合，也成为教师关注的重要问题。而在实际的教学中，由于教师对大单元教学理解不够透彻、教学观念没有转变等原因，导致大单元教学实施效果不理想的问题。对此，教师有必要去探索更加有效的大单元教学策略，从而真正落实大单元教学的初衷。借助图表的使用，有助于改善大单元教学质量，让学生在直观、自主、多样化的学习中完成对知识的整体构建，提升大单元教学实施的效果。

一、高中物理大单元教学现状

（一）大单元教学与单元教学

从单位上来看，大单元教学的基本单位仍然是单元，和单元教学具有一定的一致性，包括都需要教师运用系统性的思维来设计教学内容、都需要教师创设真实的学习情境、都注重学生对所学知识和方法的迁移、都追求“教、学、评”一致性等，但是除此之外，大单元教学和单元教学也有着明显的区别[1]。

一方面，大单元教学需要教师基于单元目标的上位概念的理解逻辑来展开课程设计，需要教师找出单元中的大概念以及核心概念，在教学中反映出物理学科的核心内容，例如在教学机械能、电学、热学等知识的过程中，都需要以“能量守恒”这一核心概念为引领，让学生可以在大单元学习中获得可以迁移的思想。

另一方面，大单元教学强调让学生解决基于真实生活的探究性问题，需要教师根据学生核心素养成长的需要，对情境和任务进行开发，完善学生的学习体验，而单元教学只需要教师去根据教材的提示进行教学。

（二）大单元教学中存在的问题

从大单元教学和单元教学的区别出发，可以总结出在当前的大单元教学中，存在以下的问题：

1.碎片化学习

在当前的大单元教学中，仍然存在教师过于重视学生获取知识数量的问题，导致学生积累的都是碎片化的、缺乏清晰来源和去处的知识，影响了学生对知识的深度思考，学生无法真正在情境体验中获得整体的物理思维经历。

2.模块化教学逻辑

在当前的高中物理教学中，教师在教学中大多是按照从未知到具体再到抽象这样的结构，导致教学出现模块化的特征，十分不利于学生对知识的迁移。例如在教学力学、电磁学部分知识的过程中，都涉及了曲线运动的相关内容，但是由于教学模块化程度较强，导致学生往往只能够感受到力学、电磁学中两种曲线运动在受力特点上的差异，却不能从“运动与力”这个角度来分析力学、电磁学中曲线运动的共同点。

3.知识本位

知识本位是指教师在教学的过程中过于看重物理学科本身的结构，将知识传授看成了学科教学的主要内容，在知识本位的背景下，学生大多只能够获得枯燥乏味的知识，却无法获得能力、道德等方面的成长，从而影响了大单元教学目标的达成。而在当前的高中物理大单元教学中，教师仍然受到了应试教育思想的影响，出现了知识本位的情况。

4.教学方法缺失

在当前的高中物理大单元教学中，存在教师采取教学方式不恰当的问题，大多仍然使用传统的教师讲解、学生听课和做题的方式，导致学生对教师的依赖性很强，无法较好地理解知识形成的过程，从而给大单元教学的实施质量带来了负面的影响。

二、大单元视域下利用图表整合物理知识的优势

（一）直观化

物理知识的抽象性是影响学生对物理大概念学习的一个重要因素，借助对图表的使用，则可以有效增强教学的直观性，让学生可以更好地理解物理知识的本质，促进学生对单元核心概念的获得，从而提升大单元教学的质量[2]。

（二）主体化

通过对图表的合理使用，能够有效增强学生学习的主体性，让学生可以利用自己的认知规律来制作图表、解读图表，从而加深学生对知识的理解，促进学生的深度学习。例如在单元教学中，让学生依照自己的认知规律来制作思维导图，从而让学生可以建立起适合自己的认知框架，帮助学生改变以死记硬背为主的学习状态。

（三）整体化

图表的使用能够将零散的信息更好地整合在一起，让学生更好地理解知识之间的相互关联，促进学生的整体化学习，从而提升教学质量。

三、大单元视域下利用图表整合物理知识的对策（以某一个单元为例）

1.加强教材分析，确定教学逻辑

在大单元教学中，教师需要形成整体化教学的意识，对单元中的内容进行全面分析，提取出其中的核心概念，以核心概念为统领来构建大单元教学思路，从而明确图表的使用重点[3]。

例如，在《运动的描述》这一单元的教学中，教师运用了大单元教学手段，对教学内容展開了全面的分析。这一单元讲述了与运动有关的基础知识，在自然界当中，运动到处存在，而高一学生对于物体的运动规律还没有形成比较正确的认识，并且在物理学习中习惯了以形象思维为主的学习方式，无法较好地从生活中抽象出质点、加速度等概念。这一单元中的内容是牛顿物理学当中最基础的内容，为学生之后的运动学、动力学、曲线运动等方面的知识做好了铺垫。在这一单元中，主要包含了时间、位移、速度、加速度、质点、参考系等核心概念，可以从中提取出“物体的运动状态”这一核心概念，让学生从“物体的运动状态”出发，正确理解物体的速度属性、加速度属性等，实现知识之间的相互关联。

基于上述分析，将这一单元的教学目标设计为：

（1）学生通过对真实案例的分析，了解质点、参考系、坐标系等概念，学会使用正确的方式来选择参考系、抽象出质点；学生能够正确理解位移和路程之间的区别，可以在坐标系中画出来位移和路程；学生可以使用打点计时器来探索物体的速度以及加速度，可以使用适合的方式来表达物体的瞬时速度、平均速度、速率等状态。

（2）学生可以建立起正确的物理观念，理解抽象出质点的原因，学会用质点这一模型来研究物理现象；学生能够使用矢量的方式来描述物体的位置变化。

（3）学生在建立物理模型展开研究的过程中体会物理学的简洁之美；学生可以将学习到的物理概念应用到现实生活中去，体会物理和生活之间的关联，掌握解决问题的能力。

根据这一单元的教学框架，在教学的过程中主要从两个角度引导学生使用图表：一是借助图表来激活学生的学习兴趣，促进学生对物理概念的理解；二是借助图表来引导学生实现对知识的探索、整理，提升学生的单元学习效率。

如此，通过对单元知识的整体梳理，有助于教师形成完善的教学框架，让教师可以更好地抓住图表使用的立足点，从而发挥出图表的实际作用。

2.创设问题情境，引导整体梳理

大单元教学强调真实情境的创设，让学生在实际问题的解决中完成对知识和方法的构建。因此在高中物理大单元教学中，教师可以使用图表的手段来创设问题情境，让学生对将要学习的内容形成基本的认识，使学生在真实情境的帮助下更好地将零散的知识整合在一起[4]。

例如，在《运动的描述》这一单元的教学中，教师使用图片的方式来创设情境。首先，使用多媒体向学生展示了一张图片，学生可以看到在一段高速公路上，立着一块牌子，上面写着：限速100公里/小时，让学生结合自己的生活经历，想一想这个牌子的目的和意義是什么。接下来，再向学生展示一张图片，上面显示了一则新闻：一个人受到了交警的处罚，因为交警认为他开车的速度超过了这段公路上的要求——80公里/小时，但是开车人表示自己没有犯错，因为他刚刚看过一眼自己的行驶速度，发现是70公里/小时，那么是不是交警弄错了？有办法来判断吗？如此，能够在真实情境的帮助下让学生对物体的“速度”产生好奇心，为学生了解加速度、速度、速率等概念奠定基础。在导入时，教师也引导学生去回顾了初中阶段学习过的知识，让学生形成“物体的运动状态会发生变化”的认识，为学生更好地理解不同的物理概念奠定基础。

3.立足核心问题，促进认知延伸

在高中物理大单元教学中，教师要注重基于单元核心问题来引导学生展开探究，让学生的认知可以不断获得延伸，促进学生的深度学习。在这个过程中，教师可以使用思维导图、表格、图像等方式来驱动学生展开深入的思考，让学生可以更好地将信息关联在一起。

例如，在《运动的描述》这一单元的教学中，教师使用问题驱动的方式来引导学生展开对单元知识的探索，并且让学生在这个过程中使用思维导图这一工具，从而促使学生实现认知的延伸。

子问题1：汽车行驶在平坦的公路上时，哪些物理因素会随之发生变化？

在解决这个问题的过程中，需要学生用到自己的生活经验，对相似的生活场景进行分析。如此，学生可以提取出一些关键的物理量，包括时间、空间、速度等，认识到汽车的运动会伴随着时间的过去、空间的变化，其中也可能会发生速度上的变化。

子问题2：要想研究一辆汽车的速度，可以如何展开研究？

在这一问题的探索中，则是需要学生去理解质点、位移的概念，由于教学内容具有一定的抽象性，因此教师在教学中注重使用情境化的教学手段，并且重视对比教学的使用，包括让学生对比“一辆火车过一座桥”“一辆汽车在一千公里长的公路上行驶”等场景，从而让学生可以更好地理解质点的概念。

子问题3：如何设计一个方案，得到某辆汽车的行驶状态是否符合高速上的要求？

这一问题的探究可以引导学生去掌握速度和加速度的知识，学生需要通过模拟实验的方式来展开探索，包括使用打点计时器来测量某个小车的瞬时速度等。在问题的探究中，强调要让学生经历问题解决的完整过程，让学生获得发现问题、解决问题的有效方法。

在学生展开对上述问题探索的过程中，教师也给学生布置了一项任务，让学生以“物体运动状态”作为核心词，制作一份思维导图，一边解决问题一边拓展思维导图上的内容，最终让学生实现对整个单元知识的构建。最后，再让学生根据思维导图上的信息，尝试解决核心问题：在确定车速是否符合标准时，需要获得哪些信息？从而让学生更好地实现对单元知识的整体构建，提升学生单元学习的实效性。

4.深化概念联系，建立层级关系

高中物理的知识点比较多、体系比较复杂，很多学生在学习的过程中不能较好地理解知识之间的关联，给学生的深度学习带来了阻碍。因此教师要注重发挥出自身的引导作用，引导学生去深化概念之间的联系，帮助学生建立起概念之间的层级关系，让学生可以建立起更加清晰的认知框架。借助图表的使用，可以让学生以更加直观的方式来辨析概念，有助于取得更好的教学效果[5]。

例如，在《运动的描述》这一单元的教学中，教师通过表格的方式来引导学生去建立层级概念，让学生获得完整的认知。在表格中，学生可以看到核心概念主要有四个，包括参考系、时间和位移、速度、加速度，而在每个核心概念下，则又包含了一些下属概念，“参考系”的下属概念包括机械运动、质点、参考系等，“时间和位移”的下属概念包括时刻、时间间隔、位置、位移、路程、矢量、标量，“速度”的下属概念包括平均速度、瞬时速度、速率、v-t图像等，“加速度”的下属概念包括加速度的方向、加速度的大小等。

在为学生展示了表格之后，又给学生布置了一项学习任务，让学生自主来制作更加详细的表格，找出更多概念之间的关联，促进学生对单元知识的梳理。如有的学生对核心概念2下的概念进行了深层次的分析，发现了速度这个概念又包含了“定义”“公式”“单位”“矢标性”“物理意义”等要素，在“速度”这个概念下，也可以添加“速度—时间图像”这个概念等。如此，可以让学生在追根究底中完善自己的认知，促进学生对知识的深入理解。借助图表的合理使用，也可以让概念之间的层级关系变得一目了然，加深学生的印象。因此教师要重视起图表工具的使用，让学生可以更好地理解知识之间的关联。

结束语

在大单元教学中，教师要加强对图表的使用，借助图表来提升教学的直观性、主体性、整体性，让学生可以更好地展开对物理知识的结构化探究，促进学生对知识的深度理解，从而提升高中物理教学的质量，让学生更好地将获得的知识和方法迁移到更多的场景中去，积累充足的学习经验，促进学生物理核心素养的成长。

参考文献

[1]何立丹.基于物理学科核心素养的大单元教学阐述[J].数理天地（高中版），2023（20）：78-80.

[2]李娜.高中物理大单元教学策略：以“运动的描述”为例[J].理科爱好者，2023（4）：41-43.

[3]夏同刚.高中物理“可视化”教学模式分析[J].数理天地（高中版），2023（16）：92-94.

[4]彭浩然.核心素养下高中物理大单元教学设计研究[J].安徽教育科研，2023（21）：121-123.

[5]张琬婕.指向科学思维培养的高中物理可视化教学研究[D].昆明：云南师范大学，2023.