基于物理核心素養(yǎng)下的概念教學(xué)四步曲

江小安

摘要：高中物理概念和規(guī)律的教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效載體。本文從“學(xué)生發(fā)展”為核心的教學(xué)視角，提出物理概念教學(xué)從引入、形成、鞏固深化、拓展提升等四個環(huán)節(jié)逐步深入，并指出在概念教學(xué)中要由“知識”向“觀念”轉(zhuǎn)變、“結(jié)果”向“思維”轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：物理概念；科學(xué)思維；經(jīng)歷形成；鞏固深化；拓展提升

引言

物理概念是人們在認(rèn)識物質(zhì)世界的過程中，經(jīng)過大腦的思維加工、升華，從物理的現(xiàn)象、過程中逐步形成的具有物理最本質(zhì)的特征。在概念的形成過程中，產(chǎn)生了對物理的認(rèn)識及處理物理問題的思維，即物理觀念。一旦學(xué)生具備了物理觀念，他們就能熟練地運(yùn)用物理思想方法去處理實(shí)際問題。因此，學(xué)好物理概念是學(xué)好物理的關(guān)鍵。

1創(chuàng)設(shè)情景，營造概念引入的氛圍，發(fā)展學(xué)生的形象思維能力

高中大部分物理概念比較抽象，很多物理量是矢量，增加了概念理解的難度。不同概念采用不同的引入方法，對學(xué)生快速形成物理概念起到非常重要的作用，常用的方法有：

1.1借助生活情境引入

物理知識蘊(yùn)藏于生活中，高中生已具備了一定的生活感性認(rèn)識，只要通過一定的思維活動就可形成初步的概念認(rèn)識。如“參考系”概念的建立，先提出問題：人坐在向前運(yùn)動的汽車上，看車內(nèi)的人和車外的樹木，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動情況是不一樣的，這究竟是什么原因造成的？學(xué)生回顧生活實(shí)際，明確了只有選定好參考系，并把自己（或觀察者）置身于參考系中去觀察其他物體，也就是說“我（觀察者）的眼睛長在參考系上”，這樣看問題就迎刃而解了。

1.2借助物理實(shí)驗(yàn)引入

有些概念的建立，學(xué)生并不具備足夠的感性材料，往往可以通過一些隨手小實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生通過細(xì)心觀察，建立第一手感性認(rèn)識，這些感性認(rèn)識的積累，為概念的形成提供了豐富的素材。如在引入“自由落體運(yùn)動”概念時，通過牛頓管演示羽毛和金屬片在有空氣和真空下下落快慢的對比實(shí)驗(yàn)，借助“在真空中重量不同的兩物體下落一樣快”的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，讓學(xué)生理解：所謂“自由”，即只受重力無其它阻力作用，所謂“落體”，即豎直向下運(yùn)動的物體。

1.3借助過程共性引入

物理過程之間往往有共性，通過對比抽象出新概念的本質(zhì)特征。如“加速度”概念的建立，可以先列舉幾個對比實(shí)例：火車啟動至速度100km/h，需要幾分鐘：而汽車啟動，同樣增大到100km/h卻只需幾秒鐘：射擊時，手槍里子彈的速度從零增加到100km/h，僅需千分之幾秒……為了描述這幾個過程的不同，引入一個描述速度變化快慢的物理量——加速度，能更好地反映物體運(yùn)動的特點(diǎn)。

1.4借助類比方法引入

新舊物理概念之間也有共性，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用類比的方法，它可以把學(xué)生不容易理解的新概念與熟悉的舊概念進(jìn)行類比，更快速地掌握新概念，也能把容易混淆的知識點(diǎn)予以澄清。如在電場中引入電勢能、電勢、電勢差概念時，可以類比重力場中重力勢能、高度、高度差等，運(yùn)用類比手段能有效地突破電場中這些抽象的概念。

1.5借助物理量的含義引入

在每學(xué)習(xí)一個新物理量的時候，教師除了讓學(xué)生知道物理量的定義、公式和單位，更重要的是要讓學(xué)生理解這個物理量特定的含義。例：為了描述物體運(yùn)動的快慢引入“速度”概念，其數(shù)值上等于“單位時間內(nèi)物體發(fā)生的位移”，單位是“m/s”：為了描述磁場的強(qiáng)弱，引入“磁感應(yīng)強(qiáng)度”概念，其數(shù)值上等于“穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)”，其單位是“wb/m2”等。

2科學(xué)思維，經(jīng)歷概念形成的過程，內(nèi)化學(xué)生的分析推理能力

傳統(tǒng)的概念教學(xué)建立在“雙基”的基礎(chǔ)上，以傳授知識為根本，強(qiáng)化知識的機(jī)械記憶，容易忽視在概念形成過程中學(xué)生的主體作用，學(xué)生缺失了理性思維與分析的機(jī)會。在當(dāng)前物理學(xué)科的核心素養(yǎng)下，要求高中物理概念的教學(xué)不僅僅是對特定具體知識的學(xué)習(xí)，更應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生通過一定的思維活動，形成物理的基本觀念，即從“知識”向“觀念”的轉(zhuǎn)變，

在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生已從概念的引人中獲得了一定感性知識，對于物理概念的本質(zhì)特征，還需引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較、分析、判斷、綜合、概括，找出事物間存在的本質(zhì)屬性，從而形成概念。如在“摩擦力”的教學(xué)中，設(shè)計(jì)四個隨手小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)①：手斜壓在桌面上并往前推，手不滑動：實(shí)驗(yàn)②：手斜壓在桌面上，相對桌面往前滑動和往后滑動：實(shí)驗(yàn)③：將書本壓在手背上，將手迅速抽出：實(shí)驗(yàn)④：將手壓在書本上，用另一只手將書本迅速抽出。從以上四個小實(shí)驗(yàn)，分別讓學(xué)生感受因摩擦而有力的存在即在接觸面上產(chǎn)生的這個阻礙力就是摩擦力。接著，以問題的形式進(jìn)一步討論，問題①：摩擦力發(fā)生在兩接觸的物體之間，不接觸有摩擦力嗎？問題②：是否只有運(yùn)動的物體才受摩擦力？靜止的物體受摩擦力嗎？問題③：摩擦力方向一定與運(yùn)動方向相反嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中對比分析得出：當(dāng)物體發(fā)生相對運(yùn)動或有相對運(yùn)動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生了一個阻礙物體相對運(yùn)動的力，這個力就是摩擦力。

3鞏固深化，培養(yǎng)運(yùn)用概念的技能，提升學(xué)生的綜合分析能力

學(xué)生從理論上學(xué)習(xí)了概念還不等于真正掌握了概念，物理從生活中來，只有將概念應(yīng)用于實(shí)際問題中，才能進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)概念理解上的偏差。如“加速度”概念，不少同學(xué)受“速度大，則加速度也大”、“速度變化大，則加速度也大”等假象所迷惑，因而容易產(chǎn)生概念理解錯誤。要正確理解，首先要從文字角度上剖析“加速度”的概念，如何理解“加速度是反映物體速度變化快慢的物理量”中的“快慢”？學(xué)生結(jié)合前概念速度、速度的變化，與速度變化率（即變化的快慢）進(jìn)行對比分析進(jìn)一步理解了概念的內(nèi)涵：其次，從數(shù)學(xué)角度上“加速度是速度變化量△v與發(fā)生這一變化所用時間t的比值”中“比值”指的是什么？教師適當(dāng)啟發(fā)點(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生抓住概念中的關(guān)鍵字詞來突破概念理解的難點(diǎn)。接著，教師通過設(shè)計(jì)概念理解題，引導(dǎo)學(xué)生理解概念的外延，設(shè)計(jì)如下幾個問題引導(dǎo)學(xué)生討論：①勻加速、勻減速直線運(yùn)動中速度和加速度各有何特點(diǎn)？②加速度大則速度大：加速度小則速度?。杭铀俣葹榱銊t速度也為零。這三種說法是否正確？為什么？③加速度大則速度變化大：加速度小則速度變化?。杭铀俣葹榱銊t速度不變化。這三種說法是否正確？為什么？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，在討論中相互啟發(fā)，不斷糾正錯誤，學(xué)會思考，這樣才能更好地理解和應(yīng)用概念。

4拓展提升，顯化物理的思想方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力

這一環(huán)節(jié)中，教學(xué)的目標(biāo)不僅僅指向結(jié)果性的知識，而應(yīng)側(cè)重于形成性的知識或者形成知識的方法。高中物理概念的教學(xué)中蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)研究方法，這些方法是前人長期的積累并總結(jié)出來的，學(xué)生的科學(xué)研究方法應(yīng)該是“一學(xué)習(xí)”、“二模仿”、“三創(chuàng)新”，這樣才能大大縮短學(xué)生探索的過程。因此教師在概念的教學(xué)中積極挖掘，有意識去滲透，或者直接傳授給學(xué)生現(xiàn)成的物理思想和方法，提升他們應(yīng)用已知的物理思想方法去解決物理實(shí)際問題的能力，可以最大程度地避免學(xué)生少走彎路。高中許多物理概念如速度、加速度、電勢、電容、功率、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電場強(qiáng)度、折射率等都是用兩個或多個基本物理量的“比”來定義新的物理量，這種比值的思想反映了新的物理量不隨定義所用的物理量的大小、增減、取舍而改變。除了比值法，物理概念教學(xué)中，還用到了極限思想（如瞬時速度、向心加速度、瞬時感應(yīng)電動勢等）、理想模型法（豎直上拋運(yùn)動、平拋運(yùn)動等）、類比法（電勢、電勢差、電勢能等）。

結(jié)束語

概念教學(xué)過程本身是一門藝術(shù)，也是科學(xué)知識、科學(xué)思維的形成過程。在物理概念教學(xué)的過程中，應(yīng)根據(jù)概念的特點(diǎn)，選用不同的的教學(xué)方法，讓學(xué)生理解概念的內(nèi)涵。