基于物理觀念的物理教學(xué)實(shí)證研究

王羽沙　侯娟　曹海賓

摘要：物理觀念作為現(xiàn)今核心素養(yǎng)的重要組成部分，是從物理學(xué)視角下，對(duì)各類客觀事物的基本認(rèn)識(shí)，是在對(duì)事物的共性及本質(zhì)特征高度概括的過(guò)程中逐步形成的.為了協(xié)助一線教師在教學(xué)中能有效運(yùn)用核心素養(yǎng)這一最新的教育教學(xué)理念，以物理觀念的培養(yǎng)為重點(diǎn)，摩擦力的教學(xué)作為案例分析，進(jìn)行了相關(guān)研究，以此得出結(jié)論：選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式有助于物理觀念的建立.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理觀念；實(shí)證研究；摩擦力教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：王羽沙（1993-），女，陜西西安人，在讀研究生，研究方向：物理學(xué)科教育；

侯娟（1979-），女，新疆昌吉人，博士，副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向：材料物理教學(xué)及物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究工作.

通訊作者：曹海賓（1967-），男，河南洛陽(yáng)人，碩士，副教授，研究方向：力學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究工作.

新課改后，全國(guó)提出了許多全新的教育教學(xué)理念，其中《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見(jiàn)稿）》作為當(dāng)前教育改革創(chuàng)新的關(guān)鍵，已經(jīng)在全國(guó)各地陸續(xù)實(shí)行起來(lái)，走入課堂之中.在如今的教育領(lǐng)域中，核心素養(yǎng)是最熱門備受關(guān)注的詞語(yǔ)之一.為了迎合中國(guó)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)階段的特色，適應(yīng)中國(guó)當(dāng)今的國(guó)情、學(xué)情，《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見(jiàn)稿）》指出，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新等六大方面的素養(yǎng).物理學(xué)科作為自然學(xué)科的帶頭學(xué)科，其核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度和責(zé)任四個(gè)要素.

1物理觀念的界定

物理學(xué)是一門以認(rèn)識(shí)世界為基礎(chǔ)，在不斷地對(duì)客觀事物的共同屬性及本質(zhì)特征進(jìn)行高度概括中形成了物理概念和物理規(guī)律，而在對(duì)客觀事物不斷進(jìn)行概括的過(guò)程中就形成了物理觀念.

物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與作用、能量等基本認(rèn)識(shí)，是物理概念、規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，具有涉獵范圍廣、概括程度高的特征，具體表現(xiàn)為運(yùn)用物理思想、觀點(diǎn)和方法看待、認(rèn)識(shí)事物，處理、解決問(wèn)題的意識(shí)或習(xí)慣[1].在中學(xué)物理教學(xué)中，物理觀念包含了物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、能量觀念和其他等因素.物理觀念對(duì)于物理教學(xué)有著至關(guān)重要的意義.將物理觀念的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)當(dāng)中，需要教師對(duì)教學(xué)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì).

2物理觀念的培養(yǎng)

為了給一線教師提供展示教學(xué)思路，本文以高一物理摩擦力的實(shí)踐教學(xué)為案例，來(lái)展示如何在課堂中滲透培養(yǎng)物理觀念.高中摩擦力的學(xué)習(xí)是在初中摩擦力知識(shí)基礎(chǔ)上的延伸和拓展.摩擦力是高中力學(xué)教學(xué)的重難點(diǎn)，由于摩擦力問(wèn)題的復(fù)雜性，在具體問(wèn)題中又表現(xiàn)出“動(dòng)中有靜，靜中有動(dòng)”的特點(diǎn)，因此，對(duì)學(xué)生而言并不容易理解.本文通過(guò)對(duì)摩擦力的三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，突出如何有效引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)中形成并發(fā)展物理觀念.

2.1在新課引入中形成物理觀念

在新課引入環(huán)節(jié)中，教師通過(guò)設(shè)立不同的生活情境，讓學(xué)生體會(huì)在不同的情境中受到的摩擦力.在情境中，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生分析物體的運(yùn)動(dòng)情況或所處狀態(tài)，讓學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析，從中不斷總結(jié)得出在不光滑的接觸面上，物體相互擠壓并有相對(duì)滑動(dòng)（趨勢(shì)）時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦力.當(dāng)學(xué)生能自我主動(dòng)地分析問(wèn)題時(shí)，教師及時(shí)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和受力之間的關(guān)系以及在生活中的重要性等.通過(guò)這樣的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生不但體會(huì)了摩擦力的重要性，知道了摩擦力的產(chǎn)生條件，還可以通過(guò)學(xué)習(xí)建立“力的形成，都會(huì)有其產(chǎn)生條件”的物理觀念.

2.2在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)展物理觀念

分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)出在不同的情境下，木塊所受摩擦力的變化情況，并說(shuō)明理由注重全體學(xué)生的發(fā)展，提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)想象與推理能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師提供給學(xué)生實(shí)驗(yàn)所的需感性材料，引導(dǎo)學(xué)生思考如何用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)材料達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，以學(xué)生為主體發(fā)揮學(xué)生的自主能動(dòng)性，讓學(xué)生自己動(dòng)手動(dòng)腦完成實(shí)驗(yàn).通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在分析不同實(shí)驗(yàn)情境下木塊所受摩擦力的變化，總結(jié)歸納出摩擦力的影響因素，從而得到摩擦力的定義式，讓學(xué)生更深入全面地理解摩擦力概念.學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐得出物理規(guī)律，在對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察、分析總結(jié)時(shí)，會(huì)自主建構(gòu)物理知識(shí).通過(guò)這樣的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生不僅可以體會(huì)到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的重要性，而且可以發(fā)展物理觀念，形成“摩擦力的產(chǎn)生具有一定條件外，其大小還受其他因素的影響”的有關(guān)摩擦力的物理觀念.

2.3在課堂小結(jié)中完善物理觀念

在課堂小結(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，以及如何習(xí)得知識(shí)的過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生記憶，并在回顧的過(guò)程中，幫助學(xué)生抓住教學(xué)重難點(diǎn)的關(guān)鍵，理解事物的本質(zhì)特征，培養(yǎng)學(xué)生建立完整的知識(shí)框架體系的能力.在總結(jié)之后，對(duì)比靜摩擦力

3實(shí)證調(diào)查

將所設(shè)課程于兵團(tuán)地區(qū)石河子第二中學(xué)高一年級(jí)進(jìn)行授課，該中學(xué)在新疆兵團(tuán)學(xué)校排名處于中游，因此調(diào)查結(jié)果具有一定的代表性和推廣性.在課程前后，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了相關(guān)物理觀念的調(diào)查和測(cè)試，測(cè)試題目均為自制，前測(cè)與后測(cè)題目設(shè)定一致，共有10道題，滿分為100分，1題-5題和6題-10題分別為測(cè)量學(xué)生對(duì)物理觀念的認(rèn)識(shí)、自我認(rèn)識(shí)及學(xué)生關(guān)于力觀念的認(rèn)知.通過(guò)SPSS21.0軟件對(duì)學(xué)生前測(cè)、后測(cè)的成績(jī)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，可得表4.

經(jīng)過(guò)對(duì)前測(cè)和后測(cè)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)系數(shù)為0.972大于0.8，說(shuō)明采取的教學(xué)策略與建立的物理觀念之間為高度正相關(guān)，在置信水平0.05上，相關(guān)系數(shù)可靠.可見(jiàn)物理教師教學(xué)策略的有效應(yīng)用有助于學(xué)生物理視角的形成和物理觀念的建立.

將課程前后測(cè)的成績(jī)用SPSS進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，表明通過(guò)教學(xué)，在置信區(qū)間95%內(nèi)，學(xué)生在教學(xué)前后對(duì)于物理觀念的認(rèn)識(shí)的差別及其顯著.因此可認(rèn)為，這次實(shí)踐教學(xué)有效地提高了學(xué)生關(guān)于物理觀念的認(rèn)知和見(jiàn)解，并引導(dǎo)學(xué)生形成正確的物理觀念.

4建議及總結(jié)

通過(guò)實(shí)證教學(xué)，可以概括出以下教學(xué)要點(diǎn).

4.1教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在教學(xué)中，教師扮演“領(lǐng)路人”的角色，讓學(xué)生主動(dòng)參與，自主思考，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)物理，領(lǐng)會(huì)物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

4.2精簡(jiǎn)提問(wèn)，耐心誘導(dǎo)

課堂中為了讓學(xué)生順利地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師可以不斷地設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考，但問(wèn)題應(yīng)難度適中，適合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，循序漸進(jìn)，逐漸誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)，建立物理觀念.

4.3小組合作，共同學(xué)習(xí)

集體教育可以使個(gè)人難以解決的問(wèn)題以群體的力量進(jìn)行思考處理，使問(wèn)題得以解決，在教學(xué)中應(yīng)善于運(yùn)用集體教育，鼓勵(lì)學(xué)生相互合作、相互依靠、共同進(jìn)步，從多角度思考問(wèn)題，進(jìn)而形成完整的物理觀念.

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[3]，是學(xué)生不再進(jìn)行物理學(xué)習(xí)后，留在觀念里的帶有物理學(xué)科特征的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵組成[4].作為一線教師，不僅要注重學(xué)生知識(shí)與能力的學(xué)習(xí)提高，也要注重學(xué)生終身發(fā)展所需品質(zhì)與能力的培養(yǎng).通過(guò)實(shí)證教學(xué)可以看出，將物理觀念的建設(shè)與教學(xué)教法相融合，在課堂中運(yùn)用合適的教學(xué)策略，不僅可以有效提高教學(xué)質(zhì)量，而且可以培養(yǎng)學(xué)生建立相關(guān)的物理觀念，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)的形成.

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