基于物理观念的物理教学实证研究

王羽沙　侯娟　曹海宾

摘要：物理观念作为现今核心素养的重要组成部分，是从物理学视角下，对各类客观事物的基本认识，是在对事物的共性及本质特征高度概括的过程中逐步形成的.为了协助一线教师在教学中能有效运用核心素养这一最新的教育教学理念，以物理观念的培养为重点，摩擦力的教学作为案例分析，进行了相关研究，以此得出结论：选择适当的教学方式有助于物理观念的建立.

关键词：核心素养；物理观念；实证研究；摩擦力教学

作者简介：王羽沙（1993-），女，陕西西安人，在读研究生，研究方向：物理学科教育；

侯娟（1979-），女，新疆昌吉人，博士，副教授、硕士生导师，研究方向：材料物理教学及物理实验教学与研究工作.

通讯作者：曹海宾（1967-），男，河南洛阳人，硕士，副教授，研究方向：力学、物理实验教学与研究工作.

新课改后，全国提出了许多全新的教育教学理念，其中《中国学生发展核心素养（征求意见稿）》作为当前教育改革创新的关键，已经在全国各地陆续实行起来，走入课堂之中.在如今的教育领域中，核心素养是最热门备受关注的词语之一.为了迎合中国社会发展现阶段的特色，适应中国当今的国情、学情，《中国学生发展核心素养（征求意见稿）》指出，学生发展核心素养是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等六大方面的素养.物理学科作为自然学科的带头学科，其核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度和责任四个要素.

1物理观念的界定

物理学是一门以认识世界为基础，在不断地对客观事物的共同属性及本质特征进行高度概括中形成了物理概念和物理规律，而在对客观事物不断进行概括的过程中就形成了物理观念.

物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与作用、能量等基本认识，是物理概念、规律等在头脑中的提炼和升华，具有涉猎范围广、概括程度高的特征，具体表现为运用物理思想、观点和方法看待、认识事物，处理、解决问题的意识或习惯[1].在中学物理教学中，物理观念包含了物质观念、运动观念、能量观念和其他等因素.物理观念对于物理教学有着至关重要的意义.将物理观念的培养贯穿于教学当中，需要教师对教学进行精心的设计.

2物理观念的培养

为了给一线教师提供展示教学思路，本文以高一物理摩擦力的实践教学为案例，来展示如何在课堂中渗透培养物理观念.高中摩擦力的学习是在初中摩擦力知识基础上的延伸和拓展.摩擦力是高中力学教学的重难点，由于摩擦力问题的复杂性，在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”的特点，因此，对学生而言并不容易理解.本文通过对摩擦力的三个教学环节设计，突出如何有效引导学生在教学中形成并发展物理观念.

2.1在新课引入中形成物理观念

在新课引入环节中，教师通过设立不同的生活情境，让学生体会在不同的情境中受到的摩擦力.在情境中，教师不断引导学生分析物体的运动情况或所处状态，让学生对物体进行受力分析，从中不断总结得出在不光滑的接触面上，物体相互挤压并有相对滑动（趋势）时会产生摩擦力.当学生能自我主动地分析问题时，教师及时适当地引导学生进行归纳总结，引导学生思考物质运动和受力之间的关系以及在生活中的重要性等.通过这样的教学过程，学生不但体会了摩擦力的重要性，知道了摩擦力的产生条件，还可以通过学习建立“力的形成，都会有其产生条件”的物理观念.

2.2在实验教学中发展物理观念

分析讨论实验结果，总结出在不同的情境下，木块所受摩擦力的变化情况，并说明理由注重全体学生的发展，提高全体学生的科学素质

让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，发展学生的科学想象与推理能力

在实验教学环节中，教师提供给学生实验所的需感性材料，引导学生思考如何用现有实验材料达到实验目的，以学生为主体发挥学生的自主能动性，让学生自己动手动脑完成实验.通过实验，让学生在分析不同实验情境下木块所受摩擦力的变化，总结归纳出摩擦力的影响因素，从而得到摩擦力的定义式，让学生更深入全面地理解摩擦力概念.学生通过物理实验实践得出物理规律，在对实验观察、分析总结时，会自主建构物理知识.通过这样的教学过程，学生不仅可以体会到严谨的科学思维对实验结果可靠性的重要性，而且可以发展物理观念，形成“摩擦力的产生具有一定条件外，其大小还受其他因素的影响”的有关摩擦力的物理观念.

2.3在课堂小结中完善物理观念

在课堂小结教学环节中，教师通过引导学生回顾本节课所学知识，以及如何习得知识的过程，增强学生记忆，并在回顾的过程中，帮助学生抓住教学重难点的关键，理解事物的本质特征，培养学生建立完整的知识框架体系的能力.在总结之后，对比静摩擦力

3实证调查

将所设课程于兵团地区石河子第二中学高一年级进行授课，该中学在新疆兵团学校排名处于中游，因此调查结果具有一定的代表性和推广性.在课程前后，对学生进行了相关物理观念的调查和测试，测试题目均为自制，前测与后测题目设定一致，共有10道题，满分为100分，1题-5题和6题-10题分别为测量学生对物理观念的认识、自我认识及学生关于力观念的认知.通过SPSS21.0软件对学生前测、后测的成绩进行了统计分析，可得表4.

经过对前测和后测相关系数进行计算，相关系数为0.972大于0.8，说明采取的教学策略与建立的物理观念之间为高度正相关，在置信水平0.05上，相关系数可靠.可见物理教师教学策略的有效应用有助于学生物理视角的形成和物理观念的建立.

将课程前后测的成绩用SPSS进行配对样本T检验，表明通过教学，在置信区间95%内，学生在教学前后对于物理观念的认识的差别及其显著.因此可认为，这次实践教学有效地提高了学生关于物理觀念的认知和见解，并引导学生形成正确的物理观念.

4建议及总结

通过实证教学，可以概括出以下教学要点.

4.1教学应以学生为主体，教师引导学生自主学习

在教学中，教师扮演“领路人”的角色，让学生主动参与，自主思考，通过自主学习，学会物理，领会物理观念，培养学生的核心素养.

4.2精简提问，耐心诱导

课堂中为了让学生顺利地进行自主学习，教师可以不断地设问，引导学生思考，但问题应难度适中，适合学生最近发展区，循序渐进，逐渐诱导学生进行进一步学习，建立物理观念.

4.3小组合作，共同学习

集体教育可以使个人难以解决的问题以群体的力量进行思考处理，使问题得以解决，在教学中应善于运用集体教育，鼓励学生相互合作、相互依靠、共同进步，从多角度思考问题，进而形成完整的物理观念.

物理学科的核心素养是学生在学习物理知识的过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[3]，是学生不再进行物理学习后，留在观念里的带有物理学科特征的品质，是学生科学素养的关键组成[4].作为一线教师，不仅要注重学生知识与能力的学习提高，也要注重学生终身发展所需品质与能力的培养.通过实证教学可以看出，将物理观念的建设与教学教法相融合，在课堂中运用合适的教学策略，不仅可以有效提高教学质量，而且可以培养学生建立相关的物理观念，顺应时代的发展，促进学生科学品质的形成.

参考文献：

[1]王高.物理观念的构成及培养策略[J].教育研究与评论（中学教育教学），2016（10）：52-56.

[2]爱因斯坦，英菲尔德.物理学的进化[M].上海：上海科学技术出版社，1963.

[3]陈丽珊，陈海.基于高中物理学科核心素养的物理教学探究[J].基础教育研究，2016（20）：7-8.

[4]马利明.也谈物理核心素养的培养[J].教育研究与评论（课堂观察），2016（7）：29-32.