基于核心素養(yǎng)的高中物理概念引入的教學(xué)探究

摘 要：物理概念是中學(xué)物理學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)，也是物理思維的基礎(chǔ)。學(xué)生形成清晰的物理概念，進(jìn)而準(zhǔn)確地掌握物理規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，是中學(xué)物理教學(xué)的核心問(wèn)題。本文通過(guò)一系列案例分析總結(jié)出實(shí)際教學(xué)中物理概念引入的教學(xué)模式，探討在物理概念引入教學(xué)中如何落實(shí)和發(fā)展物理的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵字：核心素養(yǎng);物理概念;引入方法

核心素養(yǎng)是學(xué)生經(jīng)過(guò)一定的教育后形成的適應(yīng)社會(huì)與個(gè)人生活所必需的正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。物理概念是反映物理現(xiàn)象和物理過(guò)程本質(zhì)屬性的一種抽象，運(yùn)用邏輯思維方法，把一些事物共同的本質(zhì)特征加以概括而形成的。物理概念是核心素養(yǎng)中物理觀念的重要組成部分，對(duì)“科學(xué)思維”的形成起到重要作用，因此物理概念的教學(xué)顯得尤為重要。在教學(xué)過(guò)程中如何強(qiáng)化物理概念的引入，為學(xué)生核心素養(yǎng)的形成奠定良好的基礎(chǔ)。

1、實(shí)驗(yàn)引入物理概念

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的一個(gè)重要理論來(lái)源。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)規(guī)律，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過(guò)直觀、感性的實(shí)驗(yàn)很容易進(jìn)入教學(xué)情境，而且會(huì)在腦海中留下深刻的印象。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是物理教學(xué)中一種最常見(jiàn)的方法，特別在一些物理概念所涉及的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程并不一定是我們生活中常見(jiàn)的，往往就可以借助實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般分兩種，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)和分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上就是老師借助一定的器材、設(shè)備等進(jìn)行表演，并引導(dǎo)學(xué)生觀察和思維的教學(xué)活動(dòng)。這類(lèi)教學(xué)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生提供鮮明、生動(dòng)的感性材料，使概念、原理容易理解，使知識(shí)形象化，便于記憶。如在引入彈力的概念時(shí)，演示小車(chē)在拉伸或壓縮的彈簧的作用下運(yùn)動(dòng)，再演示彈性鋼片把粉筆頭彈了出去，說(shuō)明發(fā)生彈性形變的物體在恢復(fù)形變時(shí)要對(duì)使之形變的物體產(chǎn)生力的作用，。學(xué)生通過(guò)觀察不難總結(jié)得出：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)形變對(duì)使之形變的物體產(chǎn)生力的作用，得出彈力的概念。這種通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)，可以幫助學(xué)生對(duì)陌生的物理概念產(chǎn)生易于接受的親近感和親切感，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到落實(shí)知識(shí)素養(yǎng)的目的。

分組實(shí)驗(yàn)，就是學(xué)生通過(guò)分組討論探究，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的教學(xué)活動(dòng)。分組實(shí)驗(yàn)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和提高學(xué)生合作意識(shí)和能力。老師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，提出問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己動(dòng)手，觀察、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析比較，歸納推理得出結(jié)果。如在進(jìn)行合力與分力的概念教學(xué)時(shí)，老師先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、定滑輪、細(xì)繩、鉤碼等，讓學(xué)生自己體驗(yàn)什么是合力、什么是分力，以及合力、分力間的等效替代關(guān)系。再引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找出合力、分力的大小關(guān)系，分力可能等于、大于、可能小于合力？為即將學(xué)習(xí)的力平行四邊形定則做好鋪墊。這樣的探究體驗(yàn)過(guò)程讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)本身的魅力與價(jià)值，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)概念，規(guī)律的理解記憶，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。老師可以設(shè)計(jì)一些開(kāi)放性和探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試可能會(huì)失敗的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任，科學(xué)推理和科學(xué)論證能力，同時(shí)體驗(yàn)真理的發(fā)現(xiàn)是艱辛的。

2、類(lèi)比法引入物理概念

類(lèi)比法是把兩個(gè)有相同特征或相似性的物理量通過(guò)對(duì)比來(lái)理解。學(xué)生往往習(xí)慣于形象思維，缺乏抽象思維和邏輯推理能力，所以對(duì)一些抽象的物理問(wèn)題通常出現(xiàn)理解不到位，接受知識(shí)存在困難的情況，這時(shí)我們就可以采用類(lèi)比的方法。如在靜電場(chǎng)一節(jié)的教學(xué)中點(diǎn)電荷的概念、電勢(shì)能的概念都是比較抽象的。此時(shí)點(diǎn)電荷概念的引入可類(lèi)比于運(yùn)動(dòng)學(xué)的質(zhì)點(diǎn);電勢(shì)能則可類(lèi)比重力勢(shì)能，都是物體和場(chǎng)共有的能，都具有相對(duì)性。再如講閉合電路歐姆定律中電源電動(dòng)勢(shì)的概念，學(xué)生也好陌生，此時(shí)我們可以把它和抽水機(jī)抽水作類(lèi)比，抽水機(jī)靠消耗電能把水從低處搬到高處，而電源的電動(dòng)勢(shì)就是消耗其它能把電荷從電源的負(fù)極搬到正極從而維持電路中的持續(xù)電流。許多不同的物理概念都有相同或相似的特征，應(yīng)用類(lèi)比法，以舊帶新，能幫助學(xué)生較好地理解新知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理、分析的科學(xué)素養(yǎng)。

3、用物理學(xué)史引入物理概念

物理學(xué)史具有豐富的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。把科學(xué)家們?cè)谔骄窟^(guò)程中的生動(dòng)故事講給學(xué)生，不但可以激發(fā)學(xué)生的興趣，還能使學(xué)生從中學(xué)習(xí)到科學(xué)家的科學(xué)方法和科學(xué)思維。如觀察和實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比和聯(lián)想、猜測(cè)和試探、分析與綜合、歸謬和反正、科學(xué)假設(shè)等科學(xué)方法以及模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維。適當(dāng)?shù)靡胛锢韺W(xué)史，讓學(xué)生感知物理學(xué)的文化內(nèi)涵，只有了解了物理概念產(chǎn)生、形成和發(fā)展的過(guò)程，才能更深刻地理解它們地本質(zhì)規(guī)律。如在自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)時(shí)，介紹伽利略用歸謬法駁斥亞里士多德關(guān)于“重的物體比輕的物體落得更快”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，以及伽利略“理想斜面實(shí)驗(yàn)”探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。講訴在那么艱苦的條件下，科學(xué)家們充分發(fā)揮自己的聰明才智，巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，同樣完成了看似不可能得完成的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)物理學(xué)史還可以培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感，感悟探索規(guī)律的艱辛及寶貴的科學(xué)品質(zhì)，形成內(nèi)化的動(dòng)力，發(fā)展核心素養(yǎng)。

4、新舊知識(shí)的認(rèn)知沖突引入物理概念

物理學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)新的物理概念之前根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)一些物理現(xiàn)象和問(wèn)題已經(jīng)形成了一定的看法和認(rèn)識(shí)，但這些經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)造成錯(cuò)覺(jué)。正如愛(ài)因斯坦所言：“科學(xué)的概念最初總是日常生活中的普通概念，但它們經(jīng)過(guò)發(fā)展就完全不同。它們已經(jīng)變換過(guò)了，并失去了普通語(yǔ)言中所帶有的含糊性質(zhì)，從而獲得了嚴(yán)格的定義，這樣它們就應(yīng)用于科學(xué)的思維”。由于學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的局限和前概念的影響，會(huì)與即將學(xué)習(xí)的新知識(shí)發(fā)生沖突。這些沖突一旦引導(dǎo)好，對(duì)于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲望能夠起到意想不到的作用。如在運(yùn)動(dòng)學(xué)中講到描述物體運(yùn)動(dòng)快慢時(shí)可以通過(guò)下面例子引入速度概念。問(wèn)：甲、乙在操場(chǎng)跑步，跑了10圈2500米，甲用了12分鐘而乙用了15分鐘，誰(shuí)跑的更快？學(xué)生會(huì)不假思索，異口同聲地回答甲快，而老師的答案卻是一樣快，學(xué)生們都目瞪口呆在那里，感覺(jué)不可思議，學(xué)生的興趣馬上被激發(fā)起來(lái)了。老師解釋在初中學(xué)習(xí)速度，用運(yùn)動(dòng)的距離除以所用的時(shí)間來(lái)表示運(yùn)動(dòng)的快慢，只有大小，是不夠準(zhǔn)確的。而現(xiàn)在我們講的更細(xì)、更具體了，用位移和所有時(shí)間的比值來(lái)表示平均速度，不但可以表示運(yùn)動(dòng)的快慢還可以表示運(yùn)動(dòng)的方向。老師引導(dǎo)學(xué)生這其實(shí)是在學(xué)習(xí)的不同階段知識(shí)的重組和內(nèi)容的深化。這樣通過(guò)新舊知識(shí)的沖突引入概念比直接給出概念，學(xué)生印象深刻多了。教師要正確認(rèn)識(shí)到前概念的影響，了解它對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)新概念的干擾與抵觸作用，發(fā)展學(xué)生對(duì)知識(shí)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的追求。

5、典型例題法引入物理概念

學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，很大部分是以考試成績(jī)來(lái)呈現(xiàn)和評(píng)判的，而考試中的典型例題對(duì)于學(xué)生實(shí)際分析和解題能力的提高是極有意義的，因此通過(guò)典型例題幫助學(xué)生形成清晰的概念也是常用的方法。如運(yùn)動(dòng)學(xué)中“加速度”的概念是教學(xué)的難點(diǎn)、也是重點(diǎn)，我們就可以通過(guò)計(jì)算、比較來(lái)得出加速度的概念。如下列表格誰(shuí)速度變化的快：

甲乙在相同時(shí)間內(nèi)，乙速度變化的多，所以乙變化的快。乙、丙發(fā)生相同的速度變化量，乙用時(shí)少，所以乙變化的快。甲、丙兩物體速度變化不同，經(jīng)歷的時(shí)間也不一樣，如何比較它們速度變化快慢呢？學(xué)生說(shuō)可以用速度的變化除以時(shí)間，得出單位時(shí)間內(nèi)速度變化多的速度改變快。老師肯定學(xué)生的分析并指出這種方法具有普遍意義，并由此計(jì)算處以上三個(gè)物體速度變化的數(shù)值分別為：1.5、10、0.2，由此來(lái)看速度改變的快慢就不言而喻了。順勢(shì)得出加速度的概念：物體速度的變化跟發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值。學(xué)以致用，以下說(shuō)法中的“快”，分別指什么物理量？運(yùn)動(dòng)會(huì)上，我們說(shuō)“某某同學(xué)跑得很快”，又說(shuō)“某同學(xué)有很好的爆發(fā)力，起跑‘快’。這樣通過(guò)定量的計(jì)算，分析數(shù)據(jù)，形成合理的結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生分析、處理信息，描述、解釋探究結(jié)果能力的科學(xué)素養(yǎng)。

教學(xué)既是科學(xué)，又是藝術(shù)，教無(wú)定法。除了上述幾種方法外，還有親身體驗(yàn)法，實(shí)物模型分析法，理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头ǖ鹊取？傊?，在物理概念引入教學(xué)中，選用適用于該概念的教學(xué)方法，才能最大限度讓學(xué)生理解和接受概念的內(nèi)涵和外延，教學(xué)中要注重讓學(xué)生參與、體驗(yàn)概念形成的過(guò)程，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)能力。物理學(xué)家勞厄說(shuō)：“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力，教育無(wú)非是一切已學(xué)的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下的東西”。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）

[2]姚彬.高中物理概念的“五特征”和“三類(lèi)型”.《中學(xué)物理教與學(xué)》2019.6-8

作者簡(jiǎn)介：侯宏（1980—），女，福建省三明市人，物理教育本科，現(xiàn)為三明一中教師