直观体验法在物理概念教学中的应用——以省级优课《功》为例

李田甜

（广州市培英中学，广东 广州）

高中物理学科的核心素养围绕“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个维度展开。它集中概括了物理学科的教育价值，为高中物理教学指明了新的方向。物理概念既是物理学大厦的基石，也是高中物理教学的重点。如何将物理学科核心素养融入概念教学中是一线教师亟待解决的问题。

一、直观体验法

在物理概念教学中，以直观体验来冲击学生的感官和思维，抓住学生的有意注意和无意注意，让学生亲历概念形成的科学思维过程，享受思维升华的乐趣，并在此过程中提升物理核心素养。

直观体验法，是指让学生通过对客观事物的直接接触而获得感性认识，让客观事物在大脑中形成最直接、最生动的反映。物理概念的建立，往往要经历“观察—比较—概括—抽象”的科学思维过程。运用直观体验法进行物理概念教学时，不仅要注重感官的体验，更要注重思维的体验。下面以省级优课“功”为例，论述直观体验法的应用。

二、直观体验法教学应用

1.直观体验实验过程

形成概念的过程中，学生常常会因感性认识不足而产生思维障碍。创设物理情境，帮助学生建立感性认识是解决这个问题的好办法。

教学片段1

小实验：两位同学拉紧一张复印纸的四个角，老师将一个重物轻放在纸上。纸可以托住重物。此时，老师突然拿起重物，从高处落下，则纸无法托住重物，重物落地。

师：同样一个重物，为什么轻放在纸上时，纸可以托住，从高处落下时却托不住？

生：因为高处落下的重物具有更多的动能。

师：它的动能是怎样得来的？

生：重力势能转化而来的。

师：重力势能又是怎样得来的？

生：在举起重物的过程中手对重物的力做了功。

本环节对于培养学生核心素养的意义：实验吸引了学生的无意注意，设问吸引了学生的有意注意。学生经历了参与和观察实验、提出问题、解决问题、引入概念的过程，对于功和能的关系有了更清晰的认识，强化了守恒的物理观念，培养了观察、描述、分析、交流等科学探究的能力。

2.直观体验理论探究过程

在概念课的教学中，我们还能通过理论探究来培养学生的猜想能力和科学思维。下面以推导恒力做功表达式的教学片段为例。

教学片段2

师：在实际生活中，若力的方向与位移的方向成一夹角。如何计算功？我们可以将这个问题简化成相应的模型。若已知拉力大小为F，与水平方向成α角，位移大小为l，如何计算拉力的功？

生：将拉力F分解为水平分力F1和竖直分力F2。其中F2与位移垂直，不做功，所以F的功就等于F1的功。

师：非常好！……（展示求解过程，得到W=Fcosα·l）除了这个方法外？还有其他方法吗？（教师继续引导学生类比思考，通过分解位移的方法得出结论）

本环节对于培养学生核心素养的意义：猜想与假设是科学思维的一种方式，其基本思维过程，就是根据所观察、发现的事实，调动原有知识和经验，对该事实的成因或结果做出猜想与假设并进行解释的过程。理论探究的环节，可以让学生体验猜想与假设的思维过程，培养猜想能力和科学思维。

3.直观体验肢体语言表达过程

动作、行为是大脑认知的外在表现。让学生通过肢体语言来表达对概念的理解，不断强化认知。

教学片段3

小活动：体验1 J的正功与负功。手托课本放于体侧，匀速向上举过头顶。再匀速放下，让课本回到体侧。经测量，课本质量约100 g，匀速上升时，手对课本的支持力约为1 N。课本位移约为1 m。支持力对课本做功约1 J。匀速下降时，支持力对课本做了约1 J的负功，并由学生观察得出由力与位移的夹角决定功的正负。

片段3中，学生对1 J的功有了明显的直观感受，强化了对单位量的认识；自然引出负功的概念，启发学生思考“功”是矢量还是标量的问题，培养深入探索的科学精神；由观察得出力与位移的夹角决定功的正负，培养了观察能力。

核心素养下的物理概念教学更加注重科学研究方法的应用、关注学生真实的情感体验、借助原始物理问题培养学生解决实际问题的能力和意识。这些要求的落实都离不开教学的主体——学生。直观体验法的核心思想是运用注意规律，在课堂中紧紧抓住学生，让学生在直观体验中学习物理概念，提升核心素养。在具体教学环节的设计方面，上述环节均有以下共同特征：第一，问题引导；第二，制造与已学知识的冲突或关联；第三，难度适当，符合学生的“最近发展区”。