基于物理觀念形成的課堂教學(xué)研究

邊媛 馮立峰 趙振宇

摘?要：幫助學(xué)生形成科學(xué)的物理觀念對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)具有基礎(chǔ)性意義.如何幫助學(xué)生形成物理觀念和如何引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理觀念解決問(wèn)題，是每一位物理教師都應(yīng)該思考的問(wèn)題.本文通過(guò)分析高中靜摩擦力一節(jié)的教學(xué)問(wèn)題，簡(jiǎn)述基于物理觀念形成的課堂教學(xué)研究.

關(guān)鍵詞：形成物理觀念;解決實(shí)際問(wèn)題;靜摩擦力;教學(xué)研究

2017版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，高中物理教學(xué)應(yīng)以提高學(xué)生核心素養(yǎng)為基本任務(wù).物理觀念作為物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，極具深遠(yuǎn)價(jià)值.

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)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律在頭腦中的提煉與升華;是物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ).物理觀念的培養(yǎng)包含形成觀念和解決問(wèn)題兩個(gè)方面，在整個(gè)物理教學(xué)中應(yīng)處于統(tǒng)領(lǐng)地位.樹(shù)立物理觀念，有助于學(xué)生內(nèi)在知識(shí)體系的建構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上形成科學(xué)思維，提高科學(xué)探究能力進(jìn)而養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)如何幫助學(xué)生形成物理觀念，并應(yīng)用物理觀念建構(gòu)內(nèi)部知識(shí)體系，解決實(shí)際問(wèn)題？這成為每一位物理教師都應(yīng)認(rèn)真思考的問(wèn)題.本文以高中靜摩擦力的教學(xué)為例，談?wù)劰P者對(duì)該問(wèn)題的思考.

1?基于物理觀念的教學(xué)對(duì)教師的專業(yè)水平提出更高要求

教學(xué)是教師與學(xué)生的雙邊活動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，教師如何將系統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容傳授給學(xué)生，并以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為中心，幫助學(xué)生樹(shù)立系統(tǒng)的物理觀念，這對(duì)教師的專業(yè)水平提出了更高要求.首先教師應(yīng)站在更高的角度對(duì)整個(gè)知識(shí)內(nèi)容的系統(tǒng)框架進(jìn)行梳理，在物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量三大板塊下將知識(shí)內(nèi)容具體歸類，并梳理好知識(shí)內(nèi)容之間的聯(lián)系與區(qū)別.其次，教師應(yīng)從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，用便于學(xué)生理解的方式將知識(shí)內(nèi)容傳授給學(xué)生，并幫助其整理?xiàng)l框，使其在頭腦中建立知識(shí)體系，了解物理觀念之間的關(guān)系.如靜摩擦力這一節(jié)的教學(xué)，首先應(yīng)明確靜摩擦力產(chǎn)生的條件一是兩物體相互接觸且接觸面粗糙，二是接觸處存在壓力，三是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)但無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng).而靜摩擦力的大小與壓力大小無(wú)關(guān)，它是隨著沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的外力變化在0與最大靜摩擦力fmax之間變化，具體數(shù)值可根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件求解.這就與學(xué)生已有知識(shí)儲(chǔ)備中的力的平衡條件建立起聯(lián)系，便于學(xué)生理解靜摩擦力的產(chǎn)生及變化.

2?教師應(yīng)如何幫助學(xué)生形成物理觀念

學(xué)生在學(xué)習(xí)新知的過(guò)程中會(huì)遇到各種障礙，與頭腦中已有觀念形成沖突，教師只有在充分了解學(xué)生頭腦中的前概念的基礎(chǔ)上找到障礙點(diǎn)才能突破障礙.從問(wèn)題入手，糾正錯(cuò)誤觀點(diǎn)進(jìn)而形成正確的物理觀念.如學(xué)生在學(xué)習(xí)靜摩擦力時(shí)可能認(rèn)為只有靜止的物體才會(huì)受到靜摩擦力的作用而運(yùn)動(dòng)的物體則不會(huì)受到靜摩擦力的作用，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析幫助學(xué)生突破錯(cuò)誤前概念的障礙.

如圖1所示，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)步驟：

步驟1：拉動(dòng)物體B，使物體A與物體B一起向左運(yùn)動(dòng)并保持相對(duì)靜止.

步驟2：拉動(dòng)物體B，使物體A與物體B一起向左運(yùn)動(dòng)并保持相對(duì)靜止，剪斷細(xì)繩，觀察A與B的運(yùn)動(dòng)情況.

步驟3：用很小的力向左拉物體A但沒(méi)有拉動(dòng).

把以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容填入表格（見(jiàn)表1）.

分析?（1）觀察發(fā)現(xiàn)物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由靜止到向左運(yùn)動(dòng)，并始終與B保持相對(duì)靜止，由于物體A在水平方向只受靜摩擦力的作用，因此靜摩擦力的方向向左，靜摩擦力做正功.

（2）剪斷細(xì)繩后，物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由運(yùn)動(dòng)到靜止，物體A與物體B之間仍然沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物體A在水平方向上依然只受靜摩擦力的作用，因此靜摩擦力方向向右，與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，靜摩擦力做負(fù)功.

（3）物體A保持靜止?fàn)顟B(tài)，在水平方向上受到向左的拉力，因此A所受靜摩擦力方向向右，沒(méi)有在水平方向移動(dòng)距離，因此靜摩擦力不做功.

3?如何引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理觀念解決問(wèn)題

教師可通過(guò)創(chuàng)設(shè)物理情境，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)象，加深對(duì)知識(shí)內(nèi)容的理解.如通過(guò)演示探究最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象并解釋為什么最大靜摩擦力的大小總是大于滑動(dòng)摩擦力？引導(dǎo)學(xué)生思考，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，如果最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則物體所受拉力與物體所受摩擦力平衡，物體將保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)運(yùn)動(dòng).只有提供一個(gè)比滑動(dòng)摩擦力大一些的拉力，才能使物體產(chǎn)生與拉力方向一致的加速度，使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái).靜摩擦力的概念相對(duì)來(lái)說(shuō)比較抽象，但在生活中有許多應(yīng)用.也可在教學(xué)過(guò)程中帶領(lǐng)學(xué)生分析與傳送帶相對(duì)靜止的物體所受靜摩擦力的情況，鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解.

4?小結(jié)

在新課程教學(xué)理念下，教師應(yīng)將目光聚焦于學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)能力的培養(yǎng)上，而不局限于學(xué)生成績(jī)的提高.培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的物理觀念是提高物理核心素養(yǎng)的首要步驟，樹(shù)立科學(xué)的物理觀念就好比打好建筑的地基，只有地基穩(wěn)固才能搭建摩天大樓.物理觀念作為溝通課本知識(shí)與實(shí)際生活的橋梁，能夠真正體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的新課程理念.

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（收稿日期：2019-12-27）