淺談高中物理核心概念及其學習進階

姜楠

摘要：主要研究高中物理核心概念及其學習進階。建立了對核心概念的正確認知，并從強化物理核心概念和生活實際的聯系、根據物理核心概念形成的過程開展物理實驗、控制知識形成過程等方面，對高中物理核心概念的學習進階策略進行了討論。

關鍵詞：高中物理；核心概念；教學

高中階段的物理教學中，最重要和基礎的內容是各種物理概念。物理概念是學生認知能力形成、物理規律掌握的前提基礎。在實際課堂教學中，由于物理概念相對枯燥、抽象，不易于記憶，所以物理核心概念的教學一直是物理教學中的難點，無論是教師的講授還是學生的學習難度都很大，需要教師在教學過程中采取針對性的教學方法，加深學生對概念的理解和掌握程度。

一、核心概念

想要加深學生對核心概念的理解，教師首先需要明確什么是核心概念。核心概念是西方教育界提出的概念，不同的學者對核心概念有著不同的稱呼，如“關鍵概念”、“大概念”、“基本概念”等，至今學術界對核心概念的定義還沒有達成共識。

（一）大概念

大概念是一定范圍內物體和現象的概念，是對一定范圍內物體和現象的抽象化解釋，用于特定觀察和實驗的概念則被稱為小概念，如宇宙中全部物質都是微粒構成、生物體需要長時間進化才能形成特定條件下的特殊功能等，這些都屬于大概念。中央教育科學研究所課程教學研究部研究員張志中將大概念解釋為能帶回家的信息，是具體經驗和事實都忘記之后仍然能夠保持的中心概念，具有對寬廣經驗事實的解釋力。

（二）關鍵概念

首都師范大學講師黃星認為，關鍵概念是可以展示當代科學學科圖景的概念原理，是學科的主干知識。國內一些學者將核心概念和國外的 KeyConcept 對應，如中國教育學會物理教學專業委員會理事劉占蘭認為，學生學習科學時會在多種情境中應用相同的科學概念觀點，在這些情景中將逐漸形成對科學核心概念的理解。張穎之等人則認為核心概念是學科中心概念知識，包括重要的概念、原理、理論以及一些基本解釋。

（三）核心概念

核心概念是教師希望學生記憶、理解且能夠在忘記其周邊信息之后仍然能夠理解和應用的知識。但是張蘭卻指出，核心概念是某一學科的主要知識領域，雖然不是所有人都能夠理解，但是仍然得到了廣泛的應用，是能夠經得起時間檢驗的學科中心知識。通過對以上三個概念的分析，我們認為大概念和核心概念之間存在差別，彼此之間沒有絕對的從屬關系，對于某一學科來講，如萬有引力這樣的大概念并非學科中心概念，因此認為核心概念，是經過了檢驗的，位于學科和科學中心的科學概念，是具有廣泛自然事物解釋力的知識，是對學科內概念結構的最高抽象和概括。

二、高中物理核心概念的學習進階

學習進階是對學生在同一主題學習的不同階段，尤其是概念理解階段所遵循的連貫的思維路徑和學習路徑的描述，可以是學生學習預期的參考，也可以是經過科學論證的研究結論，物理概念的學習進階有著自身的特殊性，更加依賴其他相關概念的學習成果，更需要借助

概念的內涵和外延來界定核心。

（一）加強物理概念和生活實際的聯系

根據上一節的研究，可知物理核心概念是對客觀事物共同屬性和本質特征的抽象化描述，是對客觀規律的高度總結，但是高中生正處在成長的關鍵階段，無論是人生經歷、生活體

驗的缺乏還是生理與心理不成熟，都表現為對抽象事物的理解困難，因此教師在進行物理概念教學時一定要注意將核心概念和生活實際聯系起來，通過精心準備，幫助學生建立鮮明的教學情境，提供能夠為學生帶來生動感性認識的學習材料，從感性認識入手，逐漸加深理解，并最終上升到感性層次。

如在人教版高中物理必修一第二章第三節《速度與加速度》的課堂教學中，教師為了讓學生更加深入地理解速度和加速度的概念，可以應用多媒體投影儀，播放一些車輛追逐的視頻，教師可以配合視頻影片進行講解：“速度是用來描述物體運動快慢的量，跑得快的車速度大，跑得慢的車速度小。”教師還可以播放汽車和火車從靜止加速到 100km/h 的視頻，讓學生感受火車和汽車速度提升快慢的不同，并告訴學生們，加速度，就是用于描述物體速度變化快慢的量。之后教師可以繼續介紹速度和加速度的單位、計算公式等抽象內容，將課本中的計算題做成動畫或者 PPT，幫助學生理解抽象概念，掌握相關計算能力，完成學習進階。

（二）重視教學實驗

每一個物理核心概念都是艱辛的思考和實驗中得來的，如果可以幫助學生重現物理核心概念被發現的過程，讓學生走上物理學家們曾經的探究之路，親自去探索知識，了解知識產生和發展的過程，對加深學生對核心概念的理解大有裨益。學生在探索過程中能夠形成更深刻的感性認知，便于概念的形成和對學生物理學習思路方法的糾正，學生不僅能夠更清晰地理解物理概念，對事物的理解思維和學習能力也得到了提高。

如人教版高中新課標物理選修 1-1第三章《打開電磁學的大門》，教師就可以讓學生模擬安培的思考過程，讓學生親自做實驗，首先研究電流的磁效應，讓學生沿著通電導線的方向尋找磁效應，學生將不能發現電的磁效應，之后教師可以為學生講述奧斯特靈光一現，將磁針和導線平行放置，發現磁針終于有了反應的故事，并讓學生親自體驗。教師可以告訴學生們，電的磁效應極大地改變了我們的生活方式，小到手機、電話、電腦，大到火車、航天器，其內部都有著各種各樣的電磁體在工作著，我們今天豐富多彩的生活都是從 1820 年 4 月的一天晚上，小磁針一次小小的擺動開始的。之后再告訴學生們，奧斯特的這個發現撼動了安培信奉的庫倫“電磁不相干”觀點，安培對電磁效應進行了無數次實驗，最終發現了安培定律，可以讓學生們親自檢驗安培定律的正確性，最后讓學生們了解安培的分子電流假說，告訴學生們，現代科學研究已經證明，安培的假說是正確的。這樣結合物理發展脈絡的實驗設計，能夠讓學生充分感受到物理學知識逐漸形成的過程，能夠在實驗探究中不斷加深對核心概念的認知。

（三）控制知識形成過程

高中物理新課標對知識形成的過程和方法提出了新的要求，物理核心概念教學不能僅僅滿足于學生對概念內涵的理解，還應該了解物理概念的產生、發展、完善的整個過程和對概念的延伸。因此教學過程中，導入概念應該充分考慮學生原有知識結構，保證新知識和舊知識之間能夠有效銜接，例如在人教版高中物理選修 1-1第四章《揭開電和磁關系的奧秘》這一章，教師在講解電磁感應定律時應該帶領學生回顧第三章電磁感應現象和安培定律的內容，將其和電磁感應定律相對比，學生能夠清晰認識到兩個定律之間的相同和不同，在鞏固舊知識的同時也方便學生理解新知識。

高中物理核心概念的教學工作要重視核心概念和生活實際之間的聯系，給學生提供用于理解抽象核心概念的感性素材，通過基于物理核心概念形成發展過程的物理實驗和概念學習過程控制，關注知識接受和形成的過程，通過建立師生之間平等、高效的交流，這樣才能幫助學生形成對核心概念的縱向理解，完成學習進階。