基于物理核心素養(yǎng)，反思概念和規(guī)律的教學(xué)

楊銀海+田方嫻

摘 要：概念和規(guī)律，圍繞著“物理核心素養(yǎng)”進(jìn)行課堂教學(xué)，從物理思維，物理觀念，物理探究，態(tài)度責(zé)任等核心素養(yǎng)詮釋物理教學(xué)的三維目標(biāo)：知識與技能，過程與方法，情感態(tài)度與價值觀，使學(xué)生很好地構(gòu)建物理知識框架，鋪路筑橋，為物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：物理；核心素養(yǎng)；概念；規(guī)律

作者簡介：楊銀海（1981-），男，浙江上虞人，本科學(xué)歷，理學(xué)學(xué)士，中學(xué)一級，研究方向?qū)W生學(xué)習(xí)評價和實驗設(shè)計；

田方嫻（1980-），女，浙江桐鄉(xiāng)人，本科學(xué)歷，理學(xué)學(xué)士，中學(xué)高級，研究方向課堂教學(xué)、物理模型.

在物理知識中，概念和規(guī)律是基礎(chǔ).使學(xué)生形成概念、掌握規(guī)律，是物理課堂教學(xué)的核心問題.新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)“概念教學(xué)中要重視概念的建立過程”，“課堂教學(xué)的重點應(yīng)當(dāng)放在對概念和規(guī)律的理解上”.物理概念和規(guī)律教學(xué)的效果，決定了學(xué)生對物理知識的認(rèn)知度.如何在概念和規(guī)律的教學(xué)策略中體現(xiàn)物理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生形成自己的知識結(jié)構(gòu)和技能技巧，是物理老師在備課思考時的重中之重.

1 基于“物理思維”的公式理解

在概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程中，會有很多公式，如v=x/t（速度等于位移與時間的比值），a=Δv/t（加速度等于速度變化量與時間的比值），E=Δ/t（感應(yīng)電動勢等于磁通量變化量與時間的比值），等等.但在這些公式的“數(shù)學(xué)外衣”下有著特殊的“物理內(nèi)心”，不能以“數(shù)”解“物”.

例如，關(guān)于磁感應(yīng)強度B=F/（IL）概念的理解.數(shù)學(xué)層面，只要知道了導(dǎo)線的長度L，通過的電流I，導(dǎo)線受到的安培力F，就可以求出B的大小.按公式理解就會出現(xiàn)致命的物理思維錯誤.

物理層面，人教版物理課本3-1第84頁有一句話：“在導(dǎo)線與磁場垂直的最簡單的情況下有關(guān)系式B=F/（IL）.”教師應(yīng)對此句話進(jìn)行突破性理解和講解：用圖畫形象直觀展示導(dǎo)線與磁場垂直的情形，使學(xué)生明確位置空間概念；在勻強磁場和非勻強磁場中對導(dǎo)線長度的要求，使學(xué)生明確微元法在定義中的通用性；當(dāng)導(dǎo)線與磁場不垂直的時候，使學(xué)生明確公式中矢量的可分解性；當(dāng)導(dǎo)線不通電流或不存在通電導(dǎo)線時，此位置的B是否存在，使學(xué)生明確定義式和決定式的區(qū)別.

挖掘物理公式的內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理模型的意識和能力.

2 基于“物理觀念”的應(yīng)用理解

記憶，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中，是一種很重要的方法和能力.進(jìn)入高中，好多學(xué)生仍在用記憶進(jìn)行學(xué)習(xí).但高中學(xué)科的深度和廣度已拔高，教師在教學(xué)時不但要讓學(xué)生知其然，更要使學(xué)生知其所以然，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力.

例如關(guān)于滑動摩擦力公式f滑=μFN的理解.

人教版物理必修1第59頁，對此公式的應(yīng)用列舉了一道馬拉貨的題目，f滑=μFN=μmg=980N.由此，學(xué)生記住了兩點：（1）滑動摩擦力大小是動摩擦因數(shù)和壓力的乘積；（2）壓力大小等于重力大小.

顯然，學(xué)生對此公式并沒有真正的掌握，而是機械性地記住了公式的樣子，對其中的物理量半知半解.要理解和應(yīng)用滑動摩擦力的公式，重點是FN的理解三步走：（1）同一個物體，以不同的接觸面靜止在水平地面上，測量壓力，使學(xué)生明確壓力大小等于重力大小，且與面積無關(guān)；（2）對靜止在水平地面上的物體施加一個豎直向下（豎直向上）的力，測量壓力，使學(xué)生明白壓力大小可以大于（小于）重力大小；（3）把物體放在斜面上，測量壓力，使學(xué)生知道在沒有施加其他力的作用下，壓力可以小于重力大小.如此策略，也可為以后的受力分析和力的分解作好鋪墊.

3 基于“物理涵義”的字母理解

物理課本中對概念和規(guī)律的表述，不僅嚴(yán)謹(jǐn)，而且指出其內(nèi)在的特點和注意點，能夠幫助學(xué)生理解知識點.但好多學(xué)生往往只注重概念和規(guī)律的公式記憶，忽略了字母涵義的理解，導(dǎo)致解題時出現(xiàn)知識點的斷層，無法進(jìn)行前后知識點的鏈接，出現(xiàn)知識應(yīng)用的思維困難.

例如關(guān)于萬有引力提供向心力F萬=G Mm/r2=mv2/r.的理解.

如圖1所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星從地月轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)入繞月軌道，要經(jīng)過多次變軌，后進(jìn)入到工作軌道Ⅲ.研究P點（軌道的相切點），設(shè)月球球心為O，求三條軌道在P點的加速度大小關(guān)系.

學(xué)生解題思路如下：據(jù)向內(nèi)變軌，得到v1P>v2P>v3P，再由a=v2/rPO得，a1P>a2P>a3P.

顯然，結(jié)果是錯誤的.究其原因：學(xué)生對F萬=GMm/r2和a=v2/r中的r的含義沒有真正理解.學(xué)生沒有仔細(xì)考慮兩個r有何區(qū)別，應(yīng)用時只是機械性地把圓周運動的半徑代入進(jìn)行求解.但當(dāng)運動軌跡為非圓周時，學(xué)生的思維缺陷問題就出現(xiàn)了.

人教版物理必修2第40頁黑體字寫著“…引力的大小…，與它們之間距離r的二次方成反比.” 故G Mm/r2中的r是引力距離，即兩天體球心間距離；人教版物理必修2第42頁第三段第二行“……行星做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力提供的.” 故v2/r中的r是圓周軌跡的半徑，如為非圓周軌跡，則為對應(yīng)點的曲率半徑.

顯然圖中三條軌道在P點的曲率半徑滿足r1P>r2P>r3P，故據(jù)a=v2/r無法得到結(jié)果，所以只能依據(jù)牛頓第二定律a=F萬/m=GM/r2得到a1P=a2P=a3P.

讀一讀文字描述，劃一劃關(guān)鍵詞語，想一想?yún)^(qū)別聯(lián)系，對物體概念和規(guī)律的理解有進(jìn)一步的提升，對解決物理問題有明確的指導(dǎo)作用.

4 基于“物理過程”的展現(xiàn)思維

高中物理新課標(biāo)中提出了“過程與方法”這一教學(xué)目標(biāo)維度，教師必須關(guān)注概念和規(guī)律教學(xué)中的“過程教學(xué)”.任何一個物理概念和規(guī)律的出現(xiàn)都必須要準(zhǔn)備足夠多的感性材料，使學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，為接受和理解知識打好基礎(chǔ).

舉例：參考系概念的引入.

視頻切入，A火車某節(jié)車廂里有幾個人坐著在聊天.

問學(xué)生這幾個人有沒有運動，依據(jù)是什么.

學(xué)生會說沒動，因為人坐著，且A火車沒有動.

此時視頻鏡頭慢慢地轉(zhuǎn)向車窗外，發(fā)現(xiàn)旁邊有一輛B火車在向左運動.

學(xué)生會說A火車可能在運動，也可能是靜止的.

這時，鏡頭慢慢地轉(zhuǎn)向了路旁的房屋和樹木，發(fā)現(xiàn)房屋和樹木都在向左運動.由此得到，A火車是運動的.

老師可以逐一說明剛才學(xué)生的各個答案其實都是正確的，因為選擇了不同的參考物體，由此得到了不同的答案.以此成功引入?yún)⒖枷档母拍?

每個物理概念和規(guī)律都是知識的精髓，很抽象，教學(xué)時必須要把思維緩慢地釋放，漸進(jìn)式的引導(dǎo)學(xué)生積極參與物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和概念規(guī)律的推理過程，使學(xué)生在思維的碰撞過程中逐步形成物理的思維，并在思考中不斷地提升.沿著物理過程的展現(xiàn)步驟向上走，思維暢通，理解無阻，解決問題水到渠成.

5 基于“物理探究”的實驗思維

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，在物理概念和規(guī)律的教學(xué)中，實驗是一個不容置疑的好方法.有效的實驗不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能為知識的學(xué)習(xí)提供足夠的感性和理性準(zhǔn)備.使學(xué)生在實驗設(shè)計和操作過程中，回憶、理解和運用相應(yīng)的物理知識，不斷地強化和鞏固原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

舉例：“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”.

在電路連接正確的前提下，讓學(xué)生自己去試探性地操作線圈的運動，教師不參與運動方向的指導(dǎo)，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和歸納條件：條形磁鐵（通電小螺線管）在大螺線管中上下運動，或小螺線管的開關(guān)閉合（斷開）瞬間，或與小螺線管串聯(lián)的滑動變阻器的滑動，都能在大螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流.雖然動作簡單，但讓學(xué)生參與操作，不但實驗的可信度提高了，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大大提升，更加有利于現(xiàn)象的理解和知識的傳授.

實驗教學(xué)，讓學(xué)生融進(jìn)實驗過程中，強調(diào)學(xué)生的參與、探索、體驗和理解，培養(yǎng)學(xué)生動手、思考、總結(jié)等嚴(yán)密的物理實驗思維能力，在師生相互配合的過程中，使學(xué)生充分感受到演示實驗的真實性，讓學(xué)生在合作交流中獲得知識，促進(jìn)理解，使知識系統(tǒng)化，提高知識的內(nèi)在轉(zhuǎn)化率.

6 基于“態(tài)度責(zé)任”的情感思維

“從生活走向物理，從物理走向社會”，是新課程的基本理念.概念和規(guī)律的教學(xué)，由知識本位轉(zhuǎn)向人文本位，充分挖掘其內(nèi)在的教育功能，結(jié)合物理科學(xué)方法，注重科學(xué)精神和意識，滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會”的STS教育，讓學(xué)生關(guān)心生活、關(guān)心社會，探索自然，感悟物理的奧妙，培養(yǎng)理性思維價值觀，提高學(xué)生對科學(xué)的興趣和關(guān)注度.

例如關(guān)于質(zhì)點模型的理解，要使學(xué)生領(lǐng)悟分析解決問題時，要抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的辯證思想；牛頓第二定律，說明了事物是由內(nèi)因和外因共同決定的因果關(guān)系；萬有引力定律，宣告了天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學(xué)法則，使學(xué)生領(lǐng)悟物體間存在普遍聯(lián)系的哲學(xué)思想；能量的耗散，指明了雖然自然界能量守恒，但還是急切需要節(jié)約能源的一個全人類生存的問題.

所有的一切，都會使學(xué)生感受到知識的力量，科學(xué)的魅力，激發(fā)學(xué)生強烈的興趣和求知欲，培養(yǎng)正確的人生觀和科學(xué)的價值觀，更好地幫助學(xué)生針對學(xué)習(xí)生活中的問題做出正確科學(xué)的判斷和選擇，讓學(xué)生以理性的思維去探索自然界的本質(zhì)，在不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程中充實知識，提升技能，提高對周圍世界的理解.

參考文獻(xiàn)：

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