摘要

大概念是落实核心素养的重要抓手，但由于大概念的内隐及抽象等特性，大概念的提取并非易事。为此，结合物理教学实践，提出从理论书籍阅读、课程标准解读、小概念聚合、专家型思维形成、物理方法迁移等五条路径加以提取，并结合具体物理教学案例条分缕析。

关键词

初中物理  大概念  概念聚合  专家型思维  物理方法迁移

引用格式

王雄.初中物理大概念提取的路径探讨[J].教学与管理，2022（31）：58-60.

对于什么是大概念，专家们从不同的角度进行了多元概述，大多研究者都沿用英国学者温·哈伦对科学大概念的定义：“是指可以适用于一定范围内物体和现象的概念。”[1]权广仁结合科学大概念及物理学科特点，对物理大概念做了定义：“物理大概念是研究同一类物理问题与物理现象本质特征的概括，是一定认知结构、物理观念、物理方法、科学态度和精神及价值观所建构的知识体系。”[2]对于大概念的作用与功能，美国学者格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰格在《追求理解的教学设计》一书中指出，大概念发挥着“概念魔术贴”的作用。由此可见，对于大概念的本质、价值、意义，已得到了广大教师的认同，大概念对于教学的重要性已不言而喻了。

然而，知道重要性并不代表廣大教师就真正理解并能在实践中运用大概念。目前教师们面临的最核心问题是：有哪些路径可以清晰提取大概念？如果不解决这个问题，大概念的价值就如“镜中花”“水中月”。

因为大概念内涵的高度抽象性与统摄性，提取它并非易事，需要按照一定的路径才能进行。基于此，我们结合教学实践，总结出从理论书籍阅读、课程标准解读、小概念聚合、专家型思维形成、物理方法迁移等五条提取大概念的路径。

一、通过理论书籍阅读提取大概念

在美国学者怀恩著，彭利平译的《科学上的五种学说》这本书中，怀恩通过问题与大概念的方式提出了有关科学的五个大概念：原子模型（物理）;元素周期律（化学）;进化论（生物）;板块构造学说（地理）;大爆炸理论（天文学）。

在大家熟知的温·哈伦的《科学教育的原则和大概念》这本书中，哈伦提出了14个科学大概念，其中有四个大概念与物理教学有关：不接触的物体之间也可以产生作用;力能改变物体的运动状态;宇宙能量守恒;所有物质都由微粒构成。

通过这些与大概念有关的理论书籍阅读，我们可以直接提取这些大概念。在提取过程中，我们对大概念也有了以下的认知：一是统一性。科学大概念来自对物质世界的终极追问，物理大概念是科学大概念的一部分。同时，物理大概念注重自然科学中的统一概念和原理，引导学生认识自然界的内在统一性。二是抽象性。大概念是通过逐渐剥掉事实的外壳，从而反映事物更为隐蔽、更为本质的东西，是从具体到高度抽象概括的过程，具有较高的抽象性。三是迁移性。因为大概念反馈了事物最本质的特征，可以联结不同事物，有很强的迁移性。大概念可以在相似性较高的两事物之间进行“具体→具体”的低通路迁移，也可以在相似性较弱的事物之间进行“具体→抽象→具体”的高通路迁移，体现了良好的迁移性。这些大概念的性质感受于大概念的直接提取之中，又反过来为大概念提取提供一些判断证据。

二、通过课程标准解读提取大概念

课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，体现不同阶段的学生核心素养等方面的基本要求。以课程标准为基准，可以全面深刻地提取学科“大概念”。例如《义务教育物理课程标准（2022年版）》中第一次明确提出“物理观念、科学思维、探究实践、科学社会责任”为核心素养的四个方面。其中将物理观念分为“物质观念”“运动与相互作用观念”以及“能量观念”。物理观念的这种界定方式，类似于国际科学教育中的大概念。基于此，我们可以从物理观念中直接提取最重要的几个大概念：物质、运动与相互作用、能量。

三、通过概念不断聚合提取大概念

顾名思义，概念是通过对事物的概括而形成的一种存在于人脑中的观念。大概念属于概念，必然符合概念形成的一般过程，同时“大”有基础、核心的含义，又有自己独有的特征。因此，需要我们同中求异，异中求同，在概念学习过程中聚合大概念。

1.自左到右的概念聚合

因为大概念表现的多样性，国内有专家认为“大观念”即为“大概念”。并有专家结合物理观念形成要求，寻求物理观念（大概念）的形成实践路径。例如，浙江师范大学蔡铁权教授及其团队通过研究，结合物理概念的形成过程及物理观念的特殊性，建构了物理观念（大概念）养成的一般架构[3]（如图1）。

这一架构中的”物理观念“即物理大概念。在平时的教学设计中，我们可以以此为基本参考，进行设计与操作。

2.自下而上的概念进阶

在学习过程中，大概念聚合常常与学习进阶理论结合在一起，通过进阶理论组织概念进阶，促进大概念的建构，其进阶模型主要有三种（如图2）。

（1）梯子模型。类似于爬梯子，即聚焦于某一知识点或知识结构，步步向上，通过单线式的进阶路径，爬到终点才能完成大概念的建构。

（2）拼图模型。如拼图游戏一样，即聚焦于多个小概念关联在一起构建大概念，强调概念之间的横向拓展，但思维却是进阶的。例如在“光运动”大概念聚合中，我们先了解光的直线传播特点，知道光在同一种介质中沿直线传播;之后了解平面镜现象，知道光的反射定律特点;再结合生活透镜情境，探究光的折射本质。只有在光的直线传播、光的反射、光的折射等知识都清晰后，我们才会对光的运动有整体的、全面的认识，才能科学地解释生活中复杂的光现象。

（3）螺旋模型。如练习马拉松，从短程、半马到全马，即聚焦于同一内容，在相同的维度逐渐增大其深度和复杂程度，使学生的思维在学习中不断螺旋上升。例如关于能量大概念的聚合，小学时，主要让学生通过自己的直接感知认识一些具体的能量，如风能、电能、光能等，初步知道能量之间可以相互转化;初中时，同样是能量大概念，学生对能量的形式有了更多样性认识，进一步知道了核能、原子能、内能等，并在此基础上对能量的转化认识从定性走向部分定量，继而知道能量转化与守恒定律;高中时，对于能量大概念能通过定量分析理解能量转化的关键，认知不同形式能量的本质。

需要说明的是，不管是哪一种模型，大概念提取主要有两个功能。第一，画像的功能。因为大概念的聚合作用，有利于低位的、碎片的知识不断整合，从而实现从“知识点”走向“知识结构”这个“种树育林”的过程，更有利于学生从整体上把握核心，将教学引向深入。第二，导航的功能。在以大概念为核心的知识进阶中，从显性来看，是知识的结构化形成;从隐性来看，这些结构化、关联性的知识体系之中蕴含着物理方法与物理精神的串联。他们一起发挥着指南针作用，从而指向学生核心素养的形成。

四、通过专家型思维形成提取大概念

大概念提取的关键之一是要形成专家型思维。所谓专家型思维主要体现在两个方面：一方面他们能从具体的事物中抽象出大概念，体现出高度的归纳能力;另一方面又能将抽象的大概念应用于具体的事物之中，体现出良好的演绎能力。在这个具体——抽象的过程中，需要老师既全局总揽，又要关注关键细节，从而能自由地行走在抽象和具体之间，体现了灵活的思维切换力。对比分析，广大一线教师拥有丰富的具体经验，对教学的关键细节也能如数家珍，但所缺乏的是对关键细节之后的不断追逐、追问、追究，具体表现为有的教师平时交流时滔滔不绝，但真正提炼时却噤若寒蝉，其原因是缺乏对大概念的揭示、思考、整合，这也是普通教师与专家型教师的最大区别。一般老师的思维更多是自下而上的归纳思维;专家思维更多的是在把握自上而下的演绎思维后，结合一些关键细节，在归纳与演绎思维两者之间自由与灵活转换。在这个过程中，素养得到提升，大概念也会水到渠成。

五、通过物理方法迁移提取大概念

大概念学习不仅仅是对大概念本身的学习，更是对大概念形成过程中思维、证据、方法的学习。正如温·哈伦等人所说，“如果教学法并不与大概念的需求衔接，只是建议教学内容应该关注大概念是没有用的”[4]。大概念不是教师简单的告知，而应在新旧认知交替中、在师生对话中、在共同探究过程中实现。

在物理教学中，我们常会遇到“黑箱”问题。“黑箱”作为一个科学概念，是指其内部结构尚不能够或不便于直接观察，而只能从外部去认识的现实系统。“黑箱法”是研究物理问题的一种重要的科学方法。运用“黑箱法”教学，有利于激发学生学习热情，巩固其对物理概念和规律的认识和把握，培养学生的综合思维能力。但一些学生对“黑箱”问题感到困惑，甚至产生畏难情绪，这就需要从大概念的角度进行理解。

例如，在教学电磁继电器的知识时，因其内部无法直接看到，教材引入了各种各样的电磁继电器的实物图，之后根据电磁铁、串并联电路等已有物理知识，一步步推出内部电路的连接方式，这个过程本质是一个“黑箱”问题。在这个过程中，教师指出，虽然我们不能直接看到电磁继电器的内部，但却能根据外部的现象推测内部结构，是因为相信：自然界不存在孤立的事物，所有事物都是相互作用、相互联系的。更具体地说，确信事物的结构决定功能，功能可以逆向推理结构。

所谓“自然界所有事物都是相互作用、相互联系的”“结构决定功能”是观念，也是思想方法，当然属于大概念的范畴。有了这样的大概念，我们就可以进行广泛的迁移。例如：在原子的结构学习中，1911年，英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，实验发现多数α粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转。在分析实验结果的基础上，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动，就像行星绕太阳运动那样。原子结构的现代模型就这样问世了。教师指出：原子的内部看不见，卢瑟福之所以如此笃定，也是因为“自然界不存在孤立的事物，所有事物都是相互作用、相互联系的”“物质的结构决定功能，功能反过来可以推测结构”等相同大概念的支持。当然有了这种大概念的认知，我们还可以迁移到力学、光学、电学、声学黑箱甚至超学科的“黑箱”问题。

总之，物理大概念处于学科的中心，它有利于构建知识网络结构，有助于学习者形成专家型整体思维，有利于知识迁移拓展普适性。同时，大概念内隐于素养、课标、教材、学习过程中，需要我们智慧地提取与确定。结合教学实践，从理论书籍阅读、课程标准解读、小概念聚合、专家型思维形成、物理方法迁移等五条路径提取大概念，可以为广大物理教师提供参考，初步解决初中物理大概念的提取问题。在这个过程中，大概念的多元价值已得到渗透与体现。需要说明的是，初中物理大概念的研究是一个博大的课题，其提取路径必然会有多元，还需要我们在实践研究中进一步完善。

參考文献

[1][4] 温·哈伦.科学教育的原则和大概念[M].韦钰，译.北京：科学普及出版社，2011：16，39.

[2] 关亚琴.中学物理大概念研究进展述评[J].物理教师，2021，42（11）：2-6+12.

[3] 蔡铁权，郑瑶.物理观念的内涵、层次和架构——关于物理观念教育的思考[J].物理教学，2019，41（06）：2-5+70.

*该文为2021年浙江省教研重点课题“双向·双核·双维：指向深度教学的初中科学单元设计研究”（Z2021022）、2021年度浙江省教师教育规划专项课题“单元视域下初中科学教材‘四序对比研究”（ZX2021154）的研究成果