浅谈如何在物理概念教学中培养学生核心素养

关正兵 霸盼盼

摘 要：在物理概念的教学中要从概念引入的必要性和事实依据、掌握概念的定义方法、了解概念的种类、理解概念的意义和与相关概念的联系与区别、概念的语言表述及数学表达式、概念所对应物理量的单位、运用所学概念解决实际问题等方面展开，让学生理解概念，渗透核心素养。

关键词：物理核心素养;物理概念教学;教学策略

2017年版《普通高中物理课程标准》中提出将物理核心素养渗透到物理教学中。要求物理教师在课堂教学中注重从物理观念、科学思维、科学探究能力、科学态度与责任等方面培养学生学科核心素养，使学生在课堂上学到的不仅仅是基础知识，更是一种能力，一种创新，对事物的适应与研究等各方面的能力。通过学习，学生在学习知识及应用的过程中能够养成一种思考、创新、对新事物的适应与研究等方面的能力，以适应社会需求。

物理观念作为核心素养的一部分，是关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是对物理概念、规律及相互关系的总结和提炼。物理概念是构成物理知识结构的基础，是描述物理现象、形成物理规律，构成力学、电磁学、热学、光学、原子物理等物理学体系的基本要素。如果没有一系列物理概念作为基础，是无法构成物理学体系的。例如没有位移、速度、加速度等一系列物理概念，就无法描述物体的运动，无法应用规律，就不能形成运动学。学生在学习过程中如果不能理解概念的物理意义和建构过程，也就无法理解概念在物理学知识体系中的地位和作用，在对概念的应用就会遇到更大的困难。所以物理概念教学是培养学生物理核心素养的重要途径。

物理学是一门在建立在实验基础上的学科，物理概念是观察实验和科学思维结合的产物。概念的建立需要经过大量的观察和体验，使人们获得感性认识，在感性认识基础上，再通过分析和比较，找出共性与规律，分析现象，揭示本质，最后把这些物理现象和共同特征集中起来再加以概括，进而构建出物理概念。物理概念教学一直是教学中较难处理的一种课型，教师在概念课的课堂上要改变直接把概念讲授给学生的教学模式，从学生的认知规律出发，引导学生观察、分析和概括，体验物理概念的构建过程。我认为在概念课的教学过程中，应从概念的引入、概念的形成、概念的深入理解和应用等几个方面入手。

一、 概念的引入——创设情境

物理概念抽象、学生理解比较困难，如果教师在课堂教学中不局限于物理教材，而是通过创设有助于学生理解物理概念的物理情境，如教师的语言描述，演示实验或教具展示、播放视频等方式，使学生获得感性材料，联系生活实际，形成表象。在教学过程中，教师通过设计问题，引导学生观察现象，提出问题，激发学生的学习兴趣和求知欲，达到培养学生创新意识和发展形象思维的目的。通过创设情境使学生认识到为什么要引入这个概念，引入这个概念的目的是什么。

以加速度概念的教学为例，在教学中，教师先播放飞机、汽车和摩托车加速过程的一段视频，引导学生观察，然后提出问题：“这三种交通工具中哪种交通工具的加速性能好？”学生通过观察可以看出是摩托车的加速性能好。教师接着提出问题：“你怎么判断运动物体的加速性能的好坏？”学生经过思考、讨论，提取出相等的时间看哪个运动物体的速度变化大，则该物体的加速性能就好。教师进一步引导学生得出速度变化越快加速性能越好的结论。有了上述铺垫后，教师提出：“为了描述物体的速度变化快慢，在物理学中引入一个新的物理量——加速度”。从而使学生明确引入加速度的意义和必要性。

二、 概念的形成——思维加工

在学习物理概念的过程中，学生只有参与到概念的形成过程，才能更好地理解概念。教师通过各种教学手段来帮助学生将新的物理概念融合到原来的物理概念网络中去，从而建构新的物理知识体系和认知结构。在概念教学中教师通过分析学情，引导运用学生所学知识和生活经验，分析现象，找出事物的共性，通过抽象和概括，形成物理概念。

在创设情境，形成表象的基础上，引导学生分析所观察到的一系列现象、找出相同点和不同点，排除次要因素，抓住主要因素，找出这些现象的共性，总结归纳这些共性，形成本质属性，用一个物理量反映这种属性，形成概念。有了概念后，要用准确而简洁的物理语言或数学语言给出概念的文字表述或数学表达式，即定义或定义式，还要根据概念的形成过程，指出所定义的概念或表达式的适用条件和适用范围。概念的形成是学生体验、总结和抽象的思维过程，所以要留给学生一定的思考想象的时间和讨论交流的空间，适时引导，启发、激活学生的思维。在物理概念的建立过程中，常用方法有：1. 抽象概括法：如力的概念的引入与建立，对日常生活中常见的力进行分析通过抽象概括，总结出力的概念。2. 实验探究法：如电场强度引入和建立，通过设计演示实验，发现电荷在电场中受到力的作用，从而使学生认识到电场的有一种性质是对放入其中的电荷有力的作用，从而引入电场强度的概念来描述电场的这种性质。3. 比值定义法：电场强度、磁感应强度、电阻、电容、加速度等物理量的定义都是采用比值定义法。4. 类比定义法：学习点电荷概念时把点电荷和质点概念进行类比，学习电势能和电势的概念时把电场和重力场进行类比，把電场中的电势和重力场中的高度进行类比，电势能和重力势能进行类比。通过这些物理方法的应用，让学生逐步体会引入物理概念的方法，体验物理概念建立的过程，发展学生的思维能力，渗透核心素养的培养。

通过物理概念的教学，引导学生体会概念建立的过程，形成学习概念的基本要素：1. 为什么要引入这个概念，即概念引入的必要性和事实依据。2. 概念是如何定义的，明确概念的定义方法。3. 知道概念的种类，例如：是矢量还是标量，是状态量还是过程量，是特性量还是属性量等。4. 把所学习的概念跟已理解的有关概念进行比较，找出联系与区别，加深理解。例如：光子和光电子. 内能与热量等学生易混淆的概念进行比较。5. 概念的文字表述或数学表达式。6. 物理量的单位以及单位是怎样规定。7. 知道概念的内涵和外延。内涵指概念反映的物理现象和过程本质属性，即事物的本质属性。外延指的是概念涉及的所有现象和过程的范围条件。

三、 概念的深入理解和应用

在学习了物理概念之后，学生对一个物理概念的认识和理解可能不准确，对概念之间的联系和区别不清楚，应用概念解释生活现象也有困难，还需要教师引导学生进行总结，梳理知识脉络，通过具体应用来进一步巩固概念，理解概念。

（一）梳理概念之间的关系，加深对概念的理解

学生在学习了位置矢量、位移、路程、速度和加速度等物理概念之后，对这几个概念理解不透彻，应用时易出错。为了让学生认识这几个物理概念之间的关系，引导学生对知识进行总结，梳理知识脉络，从这几个概念的物理意义入手，建立它们之间的逻辑关系。以下是根據物理意义引入以上几个概念的基本思路。

位置矢量的物理意义是确定物体的位置，大小等于从坐标原点指向物体所在位置的线段长度，方向从坐标原点指向物体所在位置。位移的物理意义是描述物体位置变化大小和方向，大小等于从初位置到末位置的线段长度，方向从初位置指向末位置。路程是指运动轨迹的长度。速度的物理意义是描述物体运动快慢，其大小为v=x/t，方向与运动方向相同。加速度的物理意义是描述物体速度变化快慢，其大小为a=Δv/Δt，方向与速度变化方向相同。

通过总结和梳理，学生明确了以上概念的物理意义，加深了对上述概念的理解，对位移和路程、速度和加速度的关系有了更进一步的认识和理解，教学效果显著。

（二）应用所学概念解决实际问题，加深对概念的理解

引入概念是为了描述现象，解释规律，解决问题。应用概念解决问题：第一，让学生准确理解概念。例如学习了加速度概念之后，提出速度变化越大加速度越大和速度变化越快，体会加速度是描述速度变化快慢的物理量，加深对加速度概念的理解。第二，应用概念解决实际问题。生活中的物理问题往往以一定的情境为背景，需要学生应用所学知识，读取物理信息，把实际问题转化为物理模型问题，用学生已学的概念和规律分析解决问题。学生通过练习与实践，体会运用概念分析和解决问题的方法，提高运用概念解决问题的能力。

在教学过程中，如果教师能够把核心素养渗透到课堂教学中，化抽象的表述为形象的解释，使学生能够清晰而准确地理解、掌握概念，不仅可以培养学生的认知能力，而且可以培养学生的思维能力，进而提高学生的综合素质，从而达到培养学生核心素养的目的。

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作者简介：关正兵，霸盼盼，北京市，通州区永乐店中学。