初中物理相互作用觀念的內(nèi)涵分析及教學(xué)建議

【摘 要】本文闡述了初中物理相互作用觀念的研究現(xiàn)狀，分析了初中物理相互作用觀念的定義及層次。基于初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，本文將相互作用觀念分解為相互作用的本質(zhì)觀及相互作用的形式觀兩個(gè)子觀念，并對(duì)每個(gè)子觀念的內(nèi)涵及教學(xué)建議進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。

【關(guān)鍵詞】初中物理;物理核心素養(yǎng);相互作用觀念

1? ?研究背景

相互作用觀念是中學(xué)物理核心素養(yǎng)觀念的重要組成部分[1]。對(duì)于初中物理，由于缺乏基于核心素養(yǎng)的國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于初中物理核心素養(yǎng)問題的研究還處于探索階段[2-4]。教學(xué)一線的很多初中物理教師雖然對(duì)知識(shí)很熟悉，但仍不能透徹理解初中物理相互作用觀念的內(nèi)涵，難以把握好知識(shí)與觀念之間的升華關(guān)系，甚至教師自己都不能較好地構(gòu)建起基于教師主體的相互作用觀念，導(dǎo)致在教學(xué)過程中很難落實(shí)核心素養(yǎng)的要求?；谝陨媳尘?，根據(jù)最新的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)相互作用觀念的內(nèi)涵進(jìn)行詳細(xì)分析和提煉，并提出相應(yīng)的教學(xué)建議。

2? ?相互作用觀念的定義

借鑒物理觀念的定義[1]，可以將相互作用觀念定義為對(duì)于物理學(xué)中相互作用問題的基本認(rèn)識(shí)，是對(duì)相互作用相關(guān)概念及規(guī)律等的提煉與升華，是相互作用的研究對(duì)象、過程、方法和結(jié)果在學(xué)生頭腦中整體的、概括的反映。學(xué)生的相互作用觀念最終表現(xiàn)為學(xué)生能自覺地應(yīng)用相互作用的相關(guān)知識(shí)與思想去認(rèn)識(shí)新的物理概念與規(guī)律，解釋特定的物理現(xiàn)象，分析和解決有關(guān)物理問題的思維習(xí)慣和自我意識(shí)。從初中物理的知識(shí)結(jié)構(gòu)分析，相互作用觀念可以從相互作用的本質(zhì)及相互作用的形式兩個(gè)層面進(jìn)行構(gòu)建。

3? ?相互作用觀念的內(nèi)涵及教學(xué)策略

與上述相互作用觀念的兩個(gè)層面相對(duì)應(yīng)，可以得出相互作用觀念的兩個(gè)子觀念：相互作用的本質(zhì)觀及相互作用的形式觀。

3.1? 相互作用的本質(zhì)觀

相互作用的本質(zhì)，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)“相互作用”的理解。初中物理教材中并沒有對(duì)相互作用進(jìn)行說明和定義，但在教材中出現(xiàn)了大量有關(guān)相互作用的概念。對(duì)相互作用本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，關(guān)鍵在于對(duì)“作用”的理解，這是一個(gè)非常抽象的名詞，《辭?！分袑?duì)“作用”的解釋為“對(duì)事物產(chǎn)生影響”。在初中物理中，可以解釋為一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的物理狀態(tài)產(chǎn)生影響，物理狀態(tài)指物體的速度、體積、形變度、動(dòng)能、勢(shì)能等?！坝绊憽北取白饔谩备N近生活，更容易被學(xué)生理解。為了描述這種影響，可引入力的概念，物理狀態(tài)中的速度可以歸為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，體積和形變度等可以用形狀來表示，這就是力的作用效果。

對(duì)相互作用本質(zhì)的理解，需要討論第二個(gè)問題：力的作用為什么是相互的？對(duì)于接觸力，物體接觸的區(qū)域會(huì)發(fā)生彈性形變，從而產(chǎn)生相應(yīng)的彈力，所以力是相互的;對(duì)于非接觸力（重力、磁力等）是相互的原因則需要用高中甚至大學(xué)的場(chǎng)知識(shí)才能很好地解釋，對(duì)于非接觸力的作用點(diǎn)，可以理解為作用在存在相互作用的兩個(gè)整體物體上。

相互作用的過程，總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及重新分配;相互作用的途徑總是與各種形式的力相對(duì)應(yīng)。對(duì)于相互作用本質(zhì)觀的形成，主要依靠對(duì)與力相關(guān)的核心概念的教學(xué)。在對(duì)“力”的概念的教學(xué)中，應(yīng)避免先講概念后講效果的模式，建議先讓學(xué)生從生活中總結(jié)分析，并自己抽象出力現(xiàn)象的本質(zhì)特征——形變，歸納出力現(xiàn)象的相互性，最后由學(xué)生自己概括出力的概念，讓學(xué)生體驗(yàn)力概念的生成過程。對(duì)“慣性”的教學(xué)，應(yīng)避免直接從牛頓第一定律中引出慣性概念，因?yàn)檫@是一種先展示結(jié)果后講解原因的教學(xué)，學(xué)生容易出現(xiàn)理解障礙，應(yīng)該按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律與推理規(guī)則，將因果關(guān)系闡述清楚。對(duì)講解相互作用本質(zhì)的教學(xué)，還需要與相互作用規(guī)律相結(jié)合，如普通力、電荷、磁體間、宏觀物體和微觀物體間的相互作用規(guī)律，通過區(qū)分不同的相互作用規(guī)律，能幫助學(xué)生深入理解相互作用的本質(zhì)，從而讓學(xué)生初步理解相互作用的統(tǒng)一性。

3.2? 相互作用的形式觀

初中階段，相互作用的形式只有兩種：萬有引力相互作用和電磁力相互作用。重力屬于萬有引力相互作用的范疇，需要明白，既然力是相互的，地球也受物體的吸引力，但由于物體質(zhì)量相比地球較小，所以對(duì)地球而言，相互性不明顯。關(guān)于重力的教學(xué)，重點(diǎn)在于探究重力的影響因素及方向，建議改變對(duì)教材內(nèi)容的教學(xué)順序，在探究完重力的方向之后（為探究重力與質(zhì)量的關(guān)系做好鋪墊），再探究重力的影響因素并進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，最后引導(dǎo)學(xué)生討論重力與質(zhì)量的區(qū)別，關(guān)于重心的講授需要強(qiáng)調(diào)“等效法”及“轉(zhuǎn)化法”的思想。

彈力、摩擦力、壓力、浮力、分子力、電荷力和磁力都屬于電磁力相互作用的范疇。把前五種力都?xì)w于電磁力，是因?yàn)椴还苁切巫兊牧€是分子間的引力和斥力，其微觀原因都是源于原子內(nèi)帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核的作用。實(shí)質(zhì)上，推力、拉力、壓力、支持力等都是從力的作用效果上區(qū)分的，從力的性質(zhì)上區(qū)分，它們都是彈力。在教學(xué)中，要注重對(duì)比各種力和相關(guān)量的異同，如重力與壓力、壓力與壓強(qiáng)、浮力與壓強(qiáng)、壓強(qiáng)與分子力等。電荷是通過摩擦起電引入的，教學(xué)中要分析摩擦起電的原因，同時(shí)要強(qiáng)調(diào)“電荷”是物質(zhì)的屬性，并與“帶電體”和“電量”等概念進(jìn)行比較。對(duì)磁力的教學(xué)，要強(qiáng)調(diào)場(chǎng)也是一種物質(zhì)，注重電與磁的相互聯(lián)系?！半娚牛派姟?，蘊(yùn)涵著能量的轉(zhuǎn)化及守恒觀，電磁波蘊(yùn)涵著能量的傳遞觀。

不管是萬有引力還是電磁力，相關(guān)概念和規(guī)律都較為抽象，教學(xué)中需要進(jìn)行大量的探究體驗(yàn)并有效利用豐富多彩的物理學(xué)史料、動(dòng)畫和視頻，將學(xué)生“帶回”當(dāng)時(shí)的歷史事件中以及微觀世界里，體會(huì)物理學(xué)的精彩與神奇之處，感受科學(xué)家的思考過程，接受物理觀念變革的洗禮，從而實(shí)現(xiàn)相互作用形式觀念的內(nèi)化。此外，教學(xué)中需要注意，相互作用的形式是可以相互影響的，萬有引力相互作用和電磁力相互作用并不是完全孤立的，它們可以共同發(fā)生，也可以相互影響，相互作用過程中伴隨著能量的變化，其結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致一種形式的相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的相互作用，在復(fù)習(xí)階段，教師需要重點(diǎn)討論這個(gè)問題。

相互作用觀念是初中物理觀念構(gòu)建的重點(diǎn)與難點(diǎn)，教師必須超越對(duì)具體知識(shí)的教學(xué)，首先從本文分析的兩個(gè)層面構(gòu)建起基于學(xué)生主體的相互作用觀念，打通物理知識(shí)與相互作用觀念之間的關(guān)系。教師要在教學(xué)中以知識(shí)為載體，通過創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生通過高水平的思維和學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)會(huì)從相互作用的視角來分析相關(guān)的物理現(xiàn)象與問題，構(gòu)建起以學(xué)生為主體的相互作用觀念，從而落實(shí)核心素養(yǎng)的要求。

【參考文獻(xiàn)】

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【作者簡(jiǎn)介】

胡家光（1980～），男，副教授。研究方向：物理師范生的培養(yǎng)策略研究。