核心素養(yǎng)滲透下的高中物理概念教學(xué)

王 磊

(江蘇省常熟市中學(xué),江蘇 蘇州 215500)

概念是人類在認(rèn)識客觀事物的過程中,抽象出的對客觀事物的共同屬性和本質(zhì)特征的思維形式.物理概念則是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上,將物理現(xiàn)象的共同特征集中起來加以概括而形成,是物理事實、物理本質(zhì)在人腦中的反映.它是物理學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)容,是形成物理公式、原理、定律的前提.

物理概念教學(xué)指物理概念教與學(xué)的過程,教師在課堂上以優(yōu)化的教學(xué)理念、教學(xué)方式和方法、教學(xué)策略來發(fā)揮教師在概念教學(xué)中的主導(dǎo)作用,學(xué)生作為概念教學(xué)的主體,充分發(fā)揮自身主觀能動性,積極參與探索過程,充分理解物理概念的內(nèi)涵與外延,實現(xiàn)知識的遷移[1].

1 高中物理概念教學(xué)中的幾個誤區(qū)

1.1 少引導(dǎo)式教學(xué),多演繹式教學(xué)

物理概念作為高中物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)其它物理知識的前提.物理現(xiàn)象的認(rèn)知和物理問題的解決首先要求學(xué)生對物理概念有一個較好的理解和運用.很多教師習(xí)慣運用演繹式教學(xué)法進行物理概念教學(xué),他們先通過簡單的推演告訴學(xué)生概念性的理解,然后通過解題的方式讓學(xué)生鞏固對概念的掌握,對于學(xué)生來講,就是先有結(jié)論,再反推過程,違背物理概念的認(rèn)知過程,迫使學(xué)生只會機械式死記硬背,不明白概念背后的物理意義.只有積極轉(zhuǎn)變教學(xué)方式,更多地采用引導(dǎo)式教學(xué),通過一些引導(dǎo)性的關(guān)鍵問題,激發(fā)學(xué)生協(xié)同思考,才能更好地幫助學(xué)生構(gòu)建高中物理知識的框架和體系,最終將物理知識運用于生活實踐.

1.2 少探究性實驗,多視頻和動畫

物理概念是從物理現(xiàn)象中概括和抽象出來的規(guī)律,學(xué)生理解起來相對困難,為了讓學(xué)生對概念的理解化抽象為具體,許多教師習(xí)慣用視頻或動畫代替必要的探究性實驗,殊不知,實驗探究相比視頻和動畫,更加具體、真實、科學(xué),應(yīng)讓學(xué)生在實驗探究的過程中鍛煉思維.教師也應(yīng)當(dāng)包容探究過程中偶爾出現(xiàn)實驗失敗的情況,呵護課堂上學(xué)生提出的讓教師“意外”的問題,并有針對性地分析和釋惑.

1.3 少指向真實生活情境,多拘泥課本單一結(jié)論

物理概念具有抽象性、概括性和結(jié)論性,教師在教學(xué)過程中往往就概念講概念,認(rèn)為一節(jié)課只要圍繞一個公式展開,達(dá)成學(xué)生會用公式或結(jié)論解題的目標(biāo),就算他們真正理解了這個概念,使概念教學(xué)變成單一的公式記憶和粗暴的模仿訓(xùn)練.然而物理來源于生活,又運用于生活,真實生活情境是物理概念形成的土壤,各個概念之間也存在著密切的邏輯關(guān)系,教師應(yīng)關(guān)注概念形成的完整性,從具體的問題出發(fā)結(jié)合相關(guān)前概念進行教學(xué),才能使學(xué)生更好地掌握物理概念的內(nèi)涵和外延,培養(yǎng)他們的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng).

2 核心素養(yǎng)滲透下的高中物理概念教學(xué)途徑

一個新的物理概念的形成一般會經(jīng)歷情境感知、思維加工、順應(yīng)生成、應(yīng)用遷移從而達(dá)到內(nèi)化這幾個階段,所以在實施概念教學(xué)時,應(yīng)當(dāng)以物理概念的形成過程為主線,逐步滲透對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育,最后進行有效的教學(xué)評價.

2.1 優(yōu)化概念引入,促進學(xué)生形成物理觀念

“興趣是最好的老師”,通過優(yōu)化物理概念學(xué)習(xí)的引入部分,可以激發(fā)學(xué)生對概念學(xué)習(xí)的興趣,點燃他們的學(xué)習(xí)熱情,提升教學(xué)效率.比如:教師可以通過創(chuàng)設(shè)真實的生活情境,引出具體問題,從而發(fā)展學(xué)生的思維,讓物理概念教學(xué)不再是枯燥乏味的公式推導(dǎo)、結(jié)論記憶;也可以利用學(xué)生的認(rèn)知沖突,挖掘新舊概念間的聯(lián)系,幫助學(xué)生進行思維加工,形成正確的物理觀念;還可以從錯誤的前概念著手引出物理新概念的學(xué)習(xí),這樣可以直截了當(dāng)?shù)刂赋鰧W(xué)生腦海中的錯誤認(rèn)知、找出病因、對癥下藥,更具針對性地糾正學(xué)生錯誤的物理觀念.

2.2 推動概念的形成,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維

物理概念形成是一個過程,教師可通過具體的教學(xué)方法推動學(xué)生腦海中概念生成.比如:教師在進行教學(xué)時,通過問題驅(qū)動法,以問題鏈的方式引導(dǎo)學(xué)生思考,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計問題鏈,將復(fù)雜的問題拆分為一個個簡單基礎(chǔ)的小問題向?qū)W生提問,賦予學(xué)生更大的思考空間,更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性,使學(xué)習(xí)內(nèi)容由淺入深,循序漸進,也更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律;還可以通過建構(gòu)模型,讓概念學(xué)習(xí)化抽象為具體,同時在建模分析的過程中發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和科學(xué)論證的能力.

2.3 把握概念間的聯(lián)系,提升學(xué)生科學(xué)探究的能力

高中物理概念之間不是彼此獨立的,而是有著密切的內(nèi)在聯(lián)系,教師應(yīng)挖掘不同概念間的關(guān)系,在教學(xué)過程中實施遷移教學(xué),幫助學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)、理清知識脈絡(luò)的同時,實現(xiàn)知識遷移.比如:教師可通過類比法進行概念講評,在已學(xué)同類概念的基礎(chǔ)上,順利遷移到對新概念的理解,加速掌握新概念;還可以從實驗教學(xué)的角度,讓學(xué)生根據(jù)教師的演示實驗自主設(shè)計分組探究實驗,進一步總結(jié)和驗證,提升學(xué)生科學(xué)探究的能力.

2.4 落實概念的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

高中物理課程注重與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系,關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用帶來的社會問題,旨在培養(yǎng)學(xué)生的社會參與意識和社會責(zé)任感.因此,物理概念教學(xué)中應(yīng)落實對概念的應(yīng)用,在引導(dǎo)學(xué)生形成物理觀念、提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的同時,重視學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng),促使學(xué)生把握科學(xué)的本質(zhì)、樹立嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度.比如:教師在物理概念教學(xué)過程中可通過播放科普視頻的方式,補充拓展所學(xué)物理概念在生活中的具體應(yīng)用,讓學(xué)生體會物理來源于生活,又運用于生活[2].

3 核心素養(yǎng)滲透下的高中物理概念教學(xué)實例

下面筆者以人教版高中物理選擇性必修第一冊第三章第一節(jié)《波的形成》為例,淺述如何進行核心素養(yǎng)滲透下的高中物理概念教學(xué).

3.1 生活情境,引發(fā)思考,滲透物理觀念

課堂引入:隨著近來全國各地小型地震高發(fā),讓我們不得不更多地關(guān)注并研究地震,接著播放一段攝像頭拍攝到的地震來臨時某校教室的真實場景,學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn),地震來臨時桌椅、墻壁在晃動.

引發(fā)問題:為何地震來臨時,物體會晃動?

教師引導(dǎo):因為有地震波,為何地震波會使物體晃動?引導(dǎo)學(xué)生對“波”概念進行初步思考.日常生活中最常見的還有水波,通過水波,讓學(xué)生在腦海中初現(xiàn)波形雛形.

小組探究:每組分發(fā)一根細(xì)軟的長繩(如帶操使用的彩帶),利用長繩嘗試形成繩波.通過抖動豎直方向繩子的上端,觀察到下方繩上隨之出現(xiàn)波形,自然而然過渡到對“波的形成”進行深入分析.

課堂開始,通過地震這一真實生活情境,引發(fā)學(xué)生對地震波地思考,激發(fā)學(xué)生對“波”相關(guān)概念的學(xué)習(xí)興趣.利用日常生活中常見的水波引導(dǎo)學(xué)生對繩波形成進行嘗試,逐步滲透“波”的觀念.

3.2 建立模型,深入分析,發(fā)展科學(xué)思維

教師引導(dǎo):繩端振動,下方繩子跟著晃動,由于物體運動狀態(tài)的改變一定是受到力的作用,引出繩中張力概念.以自制教具展示放大后繩上質(zhì)點的模型.(如圖)

圖1 繩上質(zhì)點模型圖

引發(fā)問題:要使模型上的小球(質(zhì)點)形成波形,怎么做?

深入分析:只需使第一個小球振動,球與球之間會通過細(xì)線和小木棒產(chǎn)生相互作用,第一個帶動第二個,第二個再帶動第三個……以此類推,整體便出現(xiàn)彎曲的波形,總結(jié)出繩上質(zhì)點振動特點:帶動性、重復(fù)性、滯后性,后面質(zhì)點在前面質(zhì)點地帶動下做受迫振動.通過觀察單獨標(biāo)記的紅色小球,得出波向前傳播過程中,只把能量(如動能)傳播出去,波上質(zhì)點不隨波遷移.

該部分通過建立放大的質(zhì)點模型進行深入分析,既承接了上一章《機械振動》中“受迫振動”的概念,又為下一節(jié)《波的描述》地學(xué)習(xí)做鋪墊,將不同物理概念有機統(tǒng)一,幫助學(xué)生進行更深層次的理解.過程中,通過建模分析的方法提升了學(xué)生科學(xué)推理與合理論證的能力,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維,同時鞏固了對于“能量”這一概念的理解.

3.3 類比實驗,總結(jié)概括,體現(xiàn)科學(xué)探究

提出問題:繩子可以形成繩波,如果給大家一根彈簧,是否可以形成彈簧波?

教師引導(dǎo):和繩波一樣,只需使彈簧的一端先開始振動,就可以帶動剩余部分跟著振動,一定也能形成波,那么彈簧端點應(yīng)沿什么方向振動?

類比實驗:學(xué)生通過一根軟彈簧,改變其端點的振動方向(垂直彈簧自身長度方向和沿著彈簧自身長度方向),都能觀察到彈簧上的其它部分跟著振動起來,形成了彈簧波.其中振動方向與波傳播方向垂直形成的主要是橫波,振動方向沿波傳播方向形成的是縱波,知道橫波的波峰與波谷、縱波的密部和疏部等概念.

該部分圍繞主題“波的形成”開展探究活動,學(xué)生通過類比,根據(jù)繩波的形成過程,探究如何形成彈簧波.通過端點振動方向地改變,更好地區(qū)分橫波和縱波的概念.而通過彈簧波形成過程,也能使學(xué)生充分理解“質(zhì)點不隨波遷移”這一概念.整個探究過程,使橫波和縱波概念的學(xué)習(xí)更具生動性、科學(xué)性.

3.4 科普視頻,補充拓展,落實科學(xué)責(zé)任與態(tài)度

解決問題:對生活中常見的橫波和縱波進行分類,再回到課程引入部分關(guān)于地震波的設(shè)問,學(xué)生很容易想到一定是由于物體的振動產(chǎn)生了地震波,從而引發(fā)了地震.接著播放一段有關(guān)地震波的科普短視頻,通過短視頻,學(xué)生知道巖石顆粒的振動產(chǎn)生了地震波,其中包含橫波和縱波,且縱波傳播速度大于橫波,傳到地面時使地面物體做受迫振動,因而晃動.教師也可適當(dāng)給學(xué)生普及一些人文背景知識,充分利用跨學(xué)科課程資源,幫助學(xué)生更好地理解和掌握地震波的概念[3].

概念總結(jié):機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波.

該部分作為新課內(nèi)容的結(jié)束,回到課程開始提出的問題,前后呼應(yīng),使學(xué)生對波有關(guān)概念的理解更加完整.又通過科普視頻補充拓展,激發(fā)學(xué)生的求知欲,對概念的理解也更加深刻,同時將物理教學(xué)指向科學(xué)社會,有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的人生態(tài)度和科學(xué)責(zé)任.