核心素养导向下的高中物理概念教学

摘   要：培养学生核心素养是新课标确定的教育理念，物理概念教学是物理教学最基本的组成部分。文章以“弹力”教学为例，阐述高中物理概念教学的基本方法，以及如何在概念教学中培养学生的核心素养。

关键词：核心素养;概念教学;“弹力”教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2020）7-0034-3

2017年版课程标准确定了培养学生核心素养的基本理念，明确规定高中物理课程目標“应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展”，高中物理学科核心素养分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。物理教师应该将培养学生核心素养体现和落实在课堂教学中。

物理概念是对物理现象、物理过程归纳总结后形成的抽象化、概括化的思维形式，是逻辑思维最基本的单元和形式[1]，物理概念教学是高中物理教学的核心环节。笔者以“弹力”教学为例，谈谈核心素养导向下的高中物理概念教学。

1    “弹力”教学的环节设计

1.1    创设情境，获得感知

任务一：引入课题，感知弹力。

上课开始，教师播放儿童蹦床、跳板跳水、拉弓射箭的视频，引导学生观察，进入情境。

教师：在上述视频中，儿童、跳水运动员为什么跳得那么高，箭为什么射得那么远？大家有没有发现蹦床、跳板、弓有什么相同的变化？

学生：蹦床、跳板、弓都发生了形变。

教师：请大家拉一拉桌上的橡皮筋、弹簧，再捏一捏桌上的橡皮泥，有什么不同的感受呢？

学生1：橡皮筋、弹簧拉长后放手就能恢复原来的形状，而橡皮泥不能恢复原来的形状。

学生2：手会感受到拉长的橡皮筋、弹簧对手的拉力，而橡皮泥对手没有作用力。

教师：对，上述橡皮筋、弹簧对手的作用力，以及蹦床对儿童、跳板对运动员、弓对箭的作用力一样，我们把它叫做弹力。今天，我们就来学习——弹力。

通过创设情境，让学生观察、体验、表述，形成初步感知，引导学生发现蹦床、跳板、弓都发生了形变，而手受到的作用力与物体的形变有关，让学生直观地感受弹力的存在。

1.2    了解过程，建立概念

任务二：通过对“弹性形变”的认识，了解弹力的产生，建立“弹力”的概念。

教师：像弹簧、橡皮筋一样发生了形变会恢复原状的形变叫做弹性形变。那弹力究竟是怎么产生的呢？

教师展示实验器材：长木板、一端有弹簧的小车。

演示实验：将小车放在长木板上，弹簧一端固定，分别将弹簧拉伸、压缩。

教师：同学们分别思考在这两个过程中，弹簧对小车的作用力。

学生：当弹簧被拉长时，由于弹簧要恢复原状，小车受到收缩方向的拉力;当弹簧被压缩时，由于弹簧要恢复原状，小车受到伸长方向的推力。

教师：我们把小车受到的拉力和推力叫做弹力。通过观察，大家说究竟什么是弹力呢？

生：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，就会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。

师生分析，得出产生弹力的条件是：①物体相互接触;②发生弹性形变。

学生通过观察物理现象、分析小车的受力情况，结合儿童蹦床、跳板跳水、拉弓射箭的现象，发现弹力产生的共同点，分析弹力产生的原因及过程，建立起弹力的概念。

1.3    思维加工，理解内涵

任务三：了解微小形变，理解常见压力、支持力、拉力的产生。

教师：像弹簧、橡皮筋、跳板这样的物体发生的形变我们能看到，那桌子、地板、水瓶这些物体能不能发生弹性形变呢？

演示实验：显示微小形变。

实验一：平面镜、激光笔显示桌面的微小形变。

实验二：手捏玻璃瓶（插着细管装着有色液体的玻璃瓶）显示玻璃瓶的微小形变。

（学生通过参与实验、观察现象、思考分析，发现很多形变是肉眼看不出来的。）

学生：物体受力时会产生形变，只是有时形变太小，不易观察。

教师：将一本书放在书桌上，书与书桌间有没有弹力产生呢？（教师引导学生从弹力产生的原因、条件进行分析。）

学生：书放在桌子上，桌子由于产生了向下的形变（肉眼看不出），要向上恢复原状，就对跟它接触的书产生了向上的弹力，这个力就是桌子对书的支持力。

学生：书和桌子挤压，书产生了向上的形变（肉眼看不出），要向下恢复原状，就对跟它接触的桌子产生了向下的弹力，这个力就是书对桌子的压力。

教师：对！压力和支持力都是弹力。

在第二环节学生已经建立起弹力的概念，教师进一步引导学生进行思维加工，将容易看到的显性形变过渡到不易看出的微小形变，将容易理解的特殊的弹簧弹力过渡到不易理解的一般的压力、支持力、拉力，使学生通过科学的思维，深刻理解“弹力”这一概念的内涵。

1.4    深化理解，形成结构

任务四：能在具体问题中分析是否受到弹力作用，并正确画出弹力的方向。

教师：常见的压力、支持力、拉力都是弹力，那它们的方向是怎样的呢？（以书与桌面的作用力为例，引导学生分析力的方向。）

学生1：书受到的支持力是桌面施加的，因为桌面向下发生形变，要向上恢复，所以对书的支持力向上。

学生2：桌子受到的压力是书本施加的，因为书本向上发生形变，要向下恢复，所以对桌子的压力向下。

学生3：绳对物体有拉力是因为绳被拉长了要收缩而产生的，所以绳的拉力沿着绳收缩的方向。

教师归纳：压力（支持力）的方向垂直于物体的接触面，指向被压（被支持）的物体;绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向。

课堂练习：展示相关经典例题，让学生在黑板或练习册上画出弹力的方向。

关于弹力有无及方向判断的习题很多，教师在教学中要循序渐进，把握好概念形成的阶段性。本节课宜选较简单、能直观判断的练习题，旨在深化学生对“弹力”这一概念的理解，养成能用这一物理观念思考、分析问题的习惯。

2    概念教学中学生核心素养的培养

2.1    概念教学中物理观念的建构需有层次推进

本节课主要体现“相互作用”这一物理观念。物理观念的建立不是一蹴而就的，学生需经历观察、体验、思考等一系列思维过程，由现象到本质，由特殊到一般，有层次地逐步推进，最后形成“弹力”这一基本概念，为“相互作用”这一物理观念的形成奠定基础。

在案例中，学生首先通过观看视频进入情境，接着通过手拉弹簧的体验激发探索未知的兴趣，然后通过弹簧对小车拉力的产生过程的分析打开思维空间并归纳形成“弹力”的概念，緊接着过渡到一般情况的压力、支持力，最后判断弹力的有无及方向。在此过程中，通过知识的不断内化和深化，促进学生“相互作用”观念的不断发展[2]。

2.2    概念教学中科学思维的培养应融入课堂

物理概念教学是物理教学的核心环节，学生的学习障碍很多来源于对概念的模糊认识和错误理解。物理概念的教学不仅是让学生知道定义，记得概念的文字表述，更是将科学的思维融入到概念建立、深化过程中，正确理解概念的内涵才能更好地学习物理。

在本节案例中，学生在教师的引导下借助于视频演示，通过理性的科学思维发现其共性，进而归纳出“弹力”的概念;通过观察显示微小形变的演示，获得了“放大”的思想方法;用演绎的方法得出压力、支持力。学生概念习得的过程伴随着各种科学思维，这样既能深刻学习概念，又使思维能力得到培养。

2.3    概念教学中要充分利用各种器材加强科学探究

实验是物理教学的基础，除了教材上的演示实验，教师要充分利用身边的各种器材，设置与教学相关的实验，让学生参与体验、动手操作来完成。在参与过程中有目的地探究，通过切身感受与思维加工得出相关结论。这样既能充分激发学生的学习动机、培养学生的学习兴趣，又让学生参与到课堂中来，培养了学生发现问题、提出问题、观察分析、动手设计实验的能力。

本节课中有很多环节能提高学生的探究能力。例如，体验手拉橡皮筋和手捏橡皮泥，学生能获得弹性形变和塑性形变的认识;在显示微小形变的演示中，学生通过压桌面、捏玻璃瓶等，能进一步体会放大的思想;在压力、支持力的学习中只需要用手边的书和桌子，就能探究一般情况下的弹力;在弹力的方向学习中，可以用橡皮球、海绵等道具探究弹力的方向。

2.4    概念教学中科学态度与责任的培养要贯穿课堂

在概念教学中，不是简单地让学生知道概念，记住概念的文字表述，而是通过教师逐层次地引导，学生在各种探究活动中通过分析思考得出结论，这个过程中学生逐渐养成科学的态度，形成科学的价值观[3]。

3    总结反思

概念教学是中学物理教学的重要组成部分，在核心素养导向下的物理概念教学中，应强化情境创设、引导概念建立的过程、注重概念内涵的理解、逐步深化形成结构。在概念教学的各个环节中，教师要层层推进培养物理观念，将科学思维融入课堂，设置科学探究实验，在整个学习过程中培养学生的科学态度与责任。以概念教学为阵地，逐步培养学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1]冯杰，叶翔，张悦，等.新课程背景下建立物理概念科学思维方法的研讨[J].物理通报，2016（3）：4-9.

[2]周玮.“物理学科核心素养”导向下的高中物理概念教学设计[J].物理通报，2019（4）：19-23.

[3]彭前程.物理学科核心素养的理解与践行——以人教版高中物理教材为例[J].物理教学，2020，42（2）：6-12.

（栏目编辑    邓   磊）

收稿日期：2020-01-06

基金项目：本文为贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目“物理学专业师范技能‘视频案例资源库建设与教学实践”（2018520109）的研究成果。

作者简介：肖顺银（1976-），女，中学高级教师，主要从事中学物理课程研究与教学工作，曾获贵州省优课二等奖。