“洞悉物質(zhì)的微觀世界”大概念教學探索

［摘要］ 就高中物理來說，概念課非常普遍，理解物理概念是首要的教學目標，隨著內(nèi)容逐漸增多，概念數(shù)量水漲船高，如果不將繁雜的概念加以整合，學生大腦就僅僅體現(xiàn)了知識的儲存功能。教師在大概念教學中備學生、備組織形式、備教學內(nèi)容，就能促進學生將不同知識加以聯(lián)結(jié)，達成對知識的自我建構(gòu)與自我進化。

［關(guān)鍵詞］ 大概念教學；高中物理；物質(zhì)的微觀世界

近年來，大概念教學、大單元教學等先進教學理念相繼提出，成為教學的重要載體，也為教師落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)指明了方向。人教版高中物理選擇性必修三從第一章“分子動理論”開始，到第五章“原子核”，帶領(lǐng)學生逐步進入微觀世界。雖說前面對電與磁的學習中涉及電子、離子等粒子，學生可能在別的領(lǐng)域見過，也可能在化學等其他學科中學過，但他們了解的微觀世界仍然比較淺層。本冊教材的學習能豐富學生對微觀世界的認識，加深學生的物質(zhì)觀念，并對物理實驗、現(xiàn)象、理論有系統(tǒng)的掌握。不過，要達到提升學生的科學素養(yǎng)這一高階目標，筆者認為還差一節(jié)可以系統(tǒng)整合學生物理、化學、生物學科中微觀世界知識的課。為此，筆者設(shè)計了“洞悉物質(zhì)的微觀世界”一課，旨在帶領(lǐng)學生一步步深入物質(zhì)內(nèi)部，將理、化、生三科的相關(guān)知識系統(tǒng)地整理出來，使學生能完整勾勒出“微觀世界”，深度理解具體概念，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化的思維。

一、大概念教學應(yīng)“確有其意”

落實大概念教學不能流于形式，教師應(yīng)該真正去挖掘大概念教學對提升學生素養(yǎng)的作用，而不是為做而做。基于教材分析，一方面，學生在物理學科中學習物質(zhì)的微觀世界時，如果教師沒有進行系統(tǒng)梳理，學生的知識將難以形成交集。另一方面，物理、化學、生物都對微觀世界的知識有所涉及，對高中學生來講，能學會從宏觀和微觀的角度出發(fā)看待物理現(xiàn)象，對提升自身的素養(yǎng)、培養(yǎng)解題能力都很有必要，而如果學習的知識各成一套，雖然知識也越學越多，卻感覺越來越雜，不利于知識建構(gòu)。因而把三個科目中關(guān)于微觀世界的內(nèi)容充分聯(lián)結(jié)，才能讓學生更好地整合知識，充分體會知識背后的關(guān)聯(lián)，做到輕松學習。如此，大概念教學才被賦予了實質(zhì)性的意義。

二、大概念教學應(yīng)“有備無患”

1.備學生

充分喚醒學生學習的自發(fā)性，才能發(fā)揮其能動性、主動性、創(chuàng)造性。為此，我們需要了解學生的問題癥結(jié)。以學生為本的教育思想，要求尊重受教育者的個性特點，遵循受教育者的身心發(fā)展規(guī)律。因此，教師要充分了解學生的能力基礎(chǔ)和知識水平，從而在教學中充分體現(xiàn)學生的主體性。

興趣是產(chǎn)生學習動機的重要因素之一，它能使學生對學習內(nèi)容產(chǎn)生持續(xù)注意，并能激活學生的潛能，達到事半功倍的效果。筆者在分析學情時發(fā)現(xiàn)，學生在生物學科中已經(jīng)學習了很多高分子結(jié)構(gòu)，這些內(nèi)容在化學學科中也有所涉及。除此之外，化學課上還學習了原子結(jié)構(gòu)，但并未深入原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而物理課上有相應(yīng)的補充，可見這三門學科聯(lián)系得十分緊密。極少數(shù)學生能把在這三門學科中所學的知識進行整合，大多數(shù)學生往往注重單一學科的知識。一些有高要求的學生會把各科的知識分別進行整合，而仍有大量的學生對這些抽象知識只停留在章節(jié)之間。鑒于此，學生的差異、學科之間的邊界成為本節(jié)課要克服的難點，因而筆者將“融合”定為本節(jié)課的主基調(diào)。

2.備組織形式

學生是學習的主體，而教師是學生學習的引導(dǎo)者。從這個意義上講，教師應(yīng)該在學生成長的道路上撐起一片發(fā)展的天空，讓學生能夠在教師的幫助下輕松愉快地學習。筆者認為，可以把握這兩個原則：

一是以引導(dǎo)學生思考為本。教育家弗萊雷指出，把他們自己認為正確的東西強壓給學生，這是一種壓迫式的教育，這樣做會使學生習慣于循規(guī)蹈矩，不善于獨立思考，缺乏理解問題、分析問題和解決問題的能力，更缺乏創(chuàng)新能力。因此，教師要鼓勵學生善于發(fā)現(xiàn)問題，積極思考問題，以培養(yǎng)學生的思維能力。

二是把時間、空間、自主權(quán)還給學生，時間即課堂時間，教師單純的講解占一堂課的三分之一即可；空間指教室，課堂組織形式多樣化能讓學生的思想更活躍，學習效果更佳；自主權(quán)包括提問權(quán)利、質(zhì)疑權(quán)利、評價權(quán)利等。這也就意味著，教師更應(yīng)做到讓學生主動參與課堂教學，引領(lǐng)學生完成課堂的諸多活動，而不是傳統(tǒng)的以教師為絕對主導(dǎo)的“一言堂”。

基于以上分析，“洞悉物質(zhì)的微觀世界”這節(jié)跨學科大概念課的教學中，筆者運用了兩種形式：一是為學生推薦學習資料——伽莫夫的《從一到無窮大》，來培養(yǎng)學習能力；二是通過小組學習方式，達到知識建構(gòu)的效果。

3.備教學內(nèi)容

大概念是知識背后的知識，是從更廣、更全面、更核心的視角去引領(lǐng)人的思想和行為的一種觀念。要起到大概念教學應(yīng)有的效果，就離不開從大概念視角分析教學內(nèi)容、設(shè)計內(nèi)容、評價內(nèi)容，以達到學習進階的目標。下圖是本節(jié)課的教學思路，即以伽莫夫《從一到無窮大》這本科普名著作為學習資料進行設(shè)計。

《從一到無窮大》內(nèi)容通俗易懂，風趣幽默，圖文并茂。讀者在閱讀過程中能一步步進入微觀世界，并形成一定的知識結(jié)構(gòu)。這有利于學生對微觀世界的整體把握和了解，腦海中能形成一定的畫面感。書中下降的階梯喻指人類探索物質(zhì)微觀世界的過程，給人一種想要探索的欲望，與本節(jié)課所要達到的教學目標不謀而合。不僅如此，名著閱讀的環(huán)節(jié)還能抓住學生的好奇心，激發(fā)他們的學習興趣，增強學習內(nèi)驅(qū)力。

以往的教學主要以教師講授為主，少量的實驗探究已經(jīng)是教學中的亮點。但是，由于微觀粒子相關(guān)知識的抽象性，教師在教學中往往只能通過課堂講授來說明概念及問題。在這個過程中，教師的主體地位很突出，就像學習金字塔中的塔尖位置，雖然這種“聽講”的方式容易組織，但學習效果卻不佳。因此，本節(jié)課的學習方式是小組學習，讓學生通過自己的學習、同學間的展示和交流，在交流中互相體會、學會傾聽，也因此收獲了更好的教學效果。

活動過程中，學生積極閱讀，以畫圖的方式對微觀世界進行描繪，再通過分享和交流，相互之間提出新問題和新觀點，并進行修正，最終完成大家一致認可的微觀世界圖。總之，本節(jié)課強調(diào)提升學生的表達能力，助力學生形成自己的思維鏈和微觀模型，提高反思和交流能力，增進對微觀世界的認識，并在體會科學探索的艱辛歷程中升華科學責任感。

[本文系北京市教育科學“十三五”規(guī)劃課題“通過分級教學培養(yǎng)高中學生物理學科科學探究素養(yǎng)的行動研究”（項目編號：CDDB2020334）階段性研究成果]

韓曉宇 蘆小剛 北京師范大學第二附屬中學未來科技城學校。