初中物理单元知识结构化教学的现存问题及优化策略分析

摘 要：开展单元整体教学是推动初中物理教学转型的关键点，单元知识结构化则是单元整体教学设计的核心内容。文章首先阐述了单元教学与知识结构化的概念，随后探讨了开展初中物理单元结构化教学的积极意义，包括由碎片化学习转为结构化学习、由浅层学习转为深度学习、由做题能力转为逻辑思维等，指出现阶段初中物理单元结构化教学面临学生缺乏串联知识的意识、学生知识整合能力不强、教师结构化教学素养有待提高等问题，最后结合实际教学经验，提出了一系列优化策略，旨在帮助学生构建结构化的知识体系，为其物理核心素养的发展创造良好条件。

关键词：初中物理；单元教学；知识结构化；现存问题；优化策略

中图分类号：G633.7   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2024）51-0111-04

知识结构化以单元整体教学为背景，突出了单元知识的系统归纳与整体联系。在以往，初中物理教学普遍存在知识零散化、碎片化的问题，不利于学生物理核心素养的发展，随着新课标的出台，单元整体教学方法日益受到教师的关注与重视，如何实现物理知识结构化也成为初中物理教学研究的热点问题。在学科教学中，知识、能力及素养是相互关联的，当学生构建了结构化的知识体系，就初步具备了应用相关知识解决实际问题的能力，经过反复多次的在新情境中解决新问题，学生会形成良好的问题意识与知识迁移应用能力，这就为核心素养的生成提供了契机。可见，结构化的知识是能力及素养发展的“沃土”，实施单元整体教学是极为必要的。当前，单元整体教学可分为两大类：一是在大概念统摄下的单元教学活动；二是以大项目为载体的单元教学活动。物理是自然科学的带头学科，适用于大概念统摄下的单元整体教学设计。在大概念的引领下，单元知识的结构化、整体化有了明确的方向，但具体的知识结构化方法还有待讨论。因此，文章立足于单元整体视角，专注知识结构化这一方向，探讨了联结物理单元知识的具体策略。

一、 单元教学与知识结构化

（一）单元教学

单元教学是一类综合性的教学方法，其并不局限于零散知识点的学习，而是注重知识点之间的内在联系，按照一定的逻辑对单元知识进行结构化处理，合理设置单元及课时目标，并按照目标设计一系列教学活动，帮助学生完成知识构建及能力提升。一般来说，单元教学的实施包含三大步骤：第一，把握单元知识之间的内在关联，形成结构化的知识体系；第二，创设生动真实的教学情境，以情境引发学生的认知冲突，再以一系列启发性问题串联单元知识，驱动学生深入探究问题链，完成知识体系的初步建构；第三，设置多种形式的任务活动，让学生在实践中领会、运用所学知识，获得能力及素养的发展，完成任务后，及时组织评价活动，促进学习反思及完善，巩固单元教学成果。

（二）知识结构化

知识结构是一种客观存在的知识体系，有着稳定、有序的特点。物理知识的结构化需要教师基于物理学科特点梳理知识信息，发现知识点之间的逻辑联系，进而构建知识体系。通过结构化、整体性的知识体系，学生能更好地理解物理学科的内在逻辑，深刻掌握概念、原理、规律等概括性知识，形成物理思维与物理观念。根据《义务教育物理课程标准（2022年版）》，内容结构化主要包含知识关联结构化、认识思路结构化、核心概念结构化三种形式。

生长性、迁移性是知识结构化的基本功能。前者体现在学生按照特定逻辑关系构建知识结构网络后，已产生了一定的分析问题、解决问题的思路，为物理思维的条理化奠定了基础。当学生在新情境下运用已有知识结构解决新问题，就会生长出新的知识点。后者则体现在学生构建知识结构网络后会有意识地运用结构性知识处理复杂事务，找到解决问题的思路与方法，从知识关联的结构化进阶为认识思路结构化及核心概念结构化。

在初中物理教学中，知识的结构化需要教师进行结构化的教学设计，让学生参与多元学习活动，逐步构建完善的知识体系。当学生具备有序的层级知识体系，便能在新的问题情境中灵活调用相关知识，找到解决问题的视角，实现知识的能力化及素养化。

二、 开展初中物理单元结构化教学的积极意义

（一）由碎片化学习转为结构化学习

初中物理知识较为复杂抽象，长期的碎片化学习很容易造成遗忘、混淆知识点的问题，在解决问题时，学生不能准确提取相关知识，也无法快速得出解题思路，自然难以将知识转化为能力及素养。而单元知识结构化教学强调了对物理知识的开发、重构与整合，在关注知识之间逻辑关联的同时，重视核心素养培养任务的落实，最终形成全面、系统的核心素养知识结构，让学生更好地认识物理、运用物理。在单元知识结构化教学中，教师需要引导学生记住知识点并理解知识点间的联系，明确物理知识体系的各个层次，认识到不同知识点在知识体系中的地位，确保学生牢固掌握知识网络结构。

（二）由浅层学习转为深度学习

传统教学中，初中物理学习局限于知识与技能的反复操练，不重视知识的深入思考与探究，限制了学生能力及素养的发展。而单元知识结构化教学强调知识的整体性理解与教学活动的系统性设计，这要求教师联系、整合物理各个方面的知识，并在大概念的统领下进行深刻、完整的单元教学设计，借助实验或案例将整体性知识传递给学生，让学生形成完整的理解，深入物理知识的本质原理，更好地分析物理现象与物理问题，促进深度学习。

（三）由做题能力转为逻辑思维

逻辑推理是一种根据已知条件和规则推出结论的推理方式，在物理学中，逻辑推理的应用场景极为广泛，包括基本概念及原理的理解、复杂问题的分析与解决、结论的验证等。良好的逻辑思维能力能够让物理学习更为高效。单元知识结构化教学要求教师进行完整的单元设计，根据知识之间的密切联系设置一系列相互关联的学习活动，让学生在问题解决中发现独立知识之间的联系，自主构建结构化知识体系。面对新情境中的新问题时，学生则需要运用已有知识结构对问题进行分析、解读，找到解决问题的思路，生成新知识。在上述过程中，学生的逻辑思维发挥了重要作用。

三、 现阶段初中物理单元知识结构化教学面临的问题

（一）学生缺乏串联知识的意识

传统物理教学模式下，教师往往会专注于单一知识点的解读，确保学生牢固掌握知识，忽视了知识之间内在联系的呈现。长期的碎片化教学会导致学生学习的内容杂乱且无融通，影响学生知识整合意识的培养。在学习新知识的过程中，能够主动联系已有知识结构理解新知识的学生仅占少数，大多数学生只会在教师提示或启发后产生串联新旧知识的意识。结合实际解题情况来看，对涉及单一知识点的题目，学生大多能独立解决问题，一旦题目涉及多个物理知识点，学生很难做到准确调取物理知识。知识整合意识的欠缺直接限制了学生解题能力的提升。

（二）学生知识整合能力不强

随着单元整体教学的推广，学生逐渐认识到知识整合的重要性，但在把握知识之间逻辑联系、构建知识结构框架时，很多学生都“心有余而力不足”。究其原因，学生尚未掌握知识整合的方法与策略，难以独立完成结构化知识体系的构建。一方面，很多学生还不熟悉思维导图这一思维可视化工具，不能通过绘制思维导图梳理、整合知识，需要教师提供策略性的知识整合服务。另一方面，在单元知识结构化教学中，部分教师只重视知识体系构建的结果而非过程，直接给出单元知识框架，没有让学生自主探寻独立知识点之间的关联，也没有传授整合所学知识的方法，导致学生知识整合能力提升缓慢。

（三）教师结构化教学素养有待提高

教师的结构化教学素养是影响教学质量的主要因素。尽管部分教师能够主动实施单元知识结构化教学，但没有认真研究相关理论知识及方法技巧，教学效果不甚理想。还有部分教师没有以新课标为依据进行单元知识结构化教学设计，导致实际教学难以凸显物理学科特点，制约了学生物理核心素养的发展。此外，部分教师自身的知识整合能力不强，容易忽略一些看似无联系的、碎片化的信息，不能引导学生构建科学完善的知识体系。

四、 初中物理单元知识结构化教学的具体策略

（一）建立知识层级结构

首先，梳理单元知识时，教师不能仅从单元视角出发，而应立足全局，系统分析初中阶段的物理知识，做好区分与联系，形成结构化的课程体系，再思考所要教学的单元在课程中的地位与作用，明确其与其他单元的关联。其次，了解单元教学在整个课程的目标定位后，教师应对学生的实际学情展开分析研究，根据学生的已有知识储备、学段特点、学习能力、学习兴趣等重构单元知识内容，判定单元重难点。最后，教师需要深入研读课程标准，确立单元教学应完成的物理核心素养培养任务。课时教学设计是单元设计的拓展延伸，在解读课时知识时，教师应根据新课标明确本节内容所属主题，按照上述流程建立知识的课程坐标，制定课时学习目标，为结构化知识体系的构建铺平道路。

以苏科版八年级物理下册“浮力”一课教学为例，本节学习内容所属主题为“运动和相互作用”，可进一步划分到“机械运动和力”这一二级主题下。在苏科版初中物理教材中，有关“机械运动和力”的内容较多，包括第五章“物体的运动”、第八章“力”、第九章“力与运动”、第十章“压强与浮力”、第十一章“简单机械和功”。“浮力”一课所处章节为“压强与浮力”，经过前面几章的学习，学生已经掌握了运动的描述、力的概念、力的作用效果、常见的力、力与运动的关系等内容，在本章节教学中，力学的综合与应用是重中之重。

明确各章节的关系后，教师应对学生的实际学情展开分析。进入八年级下学期，学生已积累了一定的物理知识，学习能力也有所提升，但学生之间的能力水平开始出现明显的分化，不同学生的学习差距逐渐拉大。受力分析是学习力学必须具备的基本技能，在本课教学中，教师应围绕这一技能设置训练活动。同时，控制变量思想是本章节教学的重要思想之一，目前，学生对控制变量思想的理解尚停留在浅层，在“浮力”一课的实验探究活动中，教师要有意识地引导学生对比、评估不同方案，帮助学生掌握控制变量法。此外，在教学“浮力”相关内容时，教师要联系“运动与相互作用”这一主题，启发学生基于大概念学习课程知识，这有利于物理结构化知识体系的构建。

“浮力”一课指向了物理观念、科学思维、科学探究三大核心素养的培养，其中，物理观念素养主要体现在运动与相互作用观念的培养，科学思维素养主要体现在从影响浮力的因素进阶到阿基米德原理、从浮沉条件中浮力重力比较的表述到密度比较的表述，科学探究素养主要体现在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验活动的设计与操作。

在建立知识层级结构、分析学生实际学情、明确物理核心素养培养方向的前提下，教学目标的设置也有了明确的指向。比如，“浮力”一课的教学目标为：①在实验中体会浮力的存在；学会运用弹簧测力计测量物体所受浮力；能够独立完成受力分析。②以小组为单位探究影响浮力大小的因素，对阿基米德原理形成深刻认识。③大胆提出猜想并以实验验证猜想，学会剔除错误猜想、合并有效猜想。

（二）分析认知心理层次

根据认知心理学研究，在新知识学习过程中，学生会经历“表象层→映射层→概念层→思想层”的过程。其中，表象层为学生通过观察事物得出已有事实；映射层为学生通过体验事物提取已有经验；概念层为学生运用物理术语界定事实，概括事物本质特征；思想层为学生通过应用概念掌握物理思想。关注学生的认知心理层次，据此安排层层深入的学习活动，有助于学生理解知识的内在结构，自主构建完善的知识体系。

以“压强与浮力”一章中“压强”一课教学为例，教师可结合学生的认知心理层次设计四大学习活动，引导学生从表象深入知识本质，形成物理思维，掌握物理思想方法。首先，教师可设计观察与作图活动，如出示用铁锤敲打钉子的图片，让学生画出铁锤对钉子的作用力，引出“压力”这一概念。

其次，教师设计体验探究类活动，先让学生用食指戳向气球，并改变压力大小，观察气球的形变，再让学生保持一样的压力，分别用手指戳气球、用手掌平压气球，观察气球的形变；完成体验活动后，教师给出实验器材，要求学生设计并操作“影响压力作用效果的因素”探究实验，引导学生得出“压力的作用效果与压力大小及受力面积有关”的结论。