基于核心素养的高中物理概念引入的教学探究

摘 要：物理概念是中学物理学科知识的基础，也是物理思维的基础。学生形成清晰的物理概念，进而准确地掌握物理规律，促进学生核心素养的形成，是中学物理教学的核心问题。本文通过一系列案例分析总结出实际教学中物理概念引入的教学模式，探讨在物理概念引入教学中如何落实和发展物理的核心素养。

关键字：核心素养;物理概念;引入方法

核心素养是学生经过一定的教育后形成的适应社会与个人生活所必需的正确的价值观念、必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”、“科学态度与责任”。物理概念是反映物理现象和物理过程本质属性的一种抽象，运用逻辑思维方法，把一些事物共同的本质特征加以概括而形成的。物理概念是核心素养中物理观念的重要组成部分，对“科学思维”的形成起到重要作用，因此物理概念的教学显得尤为重要。在教学过程中如何强化物理概念的引入，为学生核心素养的形成奠定良好的基础。

1、实验引入物理概念

物理是以实验为基础的学科，实验是物理学科的一个重要理论来源。通过实验教学，让学生透过现象认识事物的本质规律，达到教学目标。学生通过直观、感性的实验很容易进入教学情境，而且会在脑海中留下深刻的印象。实验教学法是物理教学中一种最常见的方法，特别在一些物理概念所涉及的物理现象和物理过程并不一定是我们生活中常见的，往往就可以借助实验。实验教学一般分两种，演示实验教学和分组实验教学。

演示实验，实质上就是老师借助一定的器材、设备等进行表演，并引导学生观察和思维的教学活动。这类教学充分发挥教师的主导作用，很容易激发学生的学习兴趣，为学生提供鲜明、生动的感性材料，使概念、原理容易理解，使知识形象化，便于记忆。如在引入弹力的概念时，演示小车在拉伸或压缩的弹簧的作用下运动，再演示弹性钢片把粉笔头弹了出去，说明发生弹性形变的物体在恢复形变时要对使之形变的物体产生力的作用，。学生通过观察不难总结得出：发生弹性形变的物体由于要恢复形变对使之形变的物体产生力的作用，得出弹力的概念。这种通过演示实验引入教学，可以帮助学生对陌生的物理概念产生易于接受的亲近感和亲切感，有利于激发学生的学习热情，达到落实知识素养的目的。

分组实验，就是学生通过分组讨论探究，得出实验结论的教学活动。分组实验有利于调动学生的主动性、积极性和提高学生合作意识和能力。老师准备好实验器材，提出问题，学生通过小组讨论，设计实验方案，自己动手，观察、记录实验数据、分析比较，归纳推理得出结果。如在进行合力与分力的概念教学时，老师先准备好实验器材：铁架台、定滑轮、细绳、钩码等，让学生自己体验什么是合力、什么是分力，以及合力、分力间的等效替代关系。再引导学生设计实验找出合力、分力的大小关系，分力可能等于、大于、可能小于合力？为即将学习的力平行四边形定则做好铺垫。这样的探究体验过程让学生感受实验本身的魅力与价值，同时加深学生对概念，规律的理解记忆，培养学生科学探究的能力。老师可以设计一些开放性和探究性实验，让学生尝试可能会失败的结果，培养学生严谨的科学态度和责任，科学推理和科学论证能力，同时体验真理的发现是艰辛的。

2、类比法引入物理概念

类比法是把两个有相同特征或相似性的物理量通过对比来理解。学生往往习惯于形象思维，缺乏抽象思维和逻辑推理能力，所以对一些抽象的物理问题通常出现理解不到位，接受知识存在困难的情况，这时我们就可以采用类比的方法。如在静电场一节的教学中点电荷的概念、电势能的概念都是比较抽象的。此时点电荷概念的引入可类比于运动学的质点;电势能则可类比重力势能，都是物体和场共有的能，都具有相对性。再如讲闭合电路欧姆定律中电源电动势的概念，学生也好陌生，此时我们可以把它和抽水机抽水作类比，抽水机靠消耗电能把水从低处搬到高处，而电源的电动势就是消耗其它能把电荷从电源的负极搬到正极从而维持电路中的持续电流。许多不同的物理概念都有相同或相似的特征，应用类比法，以旧带新，能帮助学生较好地理解新知识，同时培养学生逻辑推理、分析的科学素养。

3、用物理学史引入物理概念

物理学史具有丰富的科学素养和人文素养。把科学家们在探究过程中的生动故事讲给学生，不但可以激发学生的兴趣，还能使学生从中学习到科学家的科学方法和科学思维。如观察和实验、类比和联想、猜测和试探、分析与综合、归谬和反正、科学假设等科学方法以及模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维。适当得引入物理学史，让学生感知物理学的文化内涵，只有了解了物理概念产生、形成和发展的过程，才能更深刻地理解它们地本质规律。如在自由落体运动的教学时，介绍伽利略用归谬法驳斥亚里士多德关于“重的物体比轻的物体落得更快”的错误观点，以及伽利略“理想斜面实验”探究自由落体运动规律。讲诉在那么艰苦的条件下，科学家们充分发挥自己的聪明才智，巧妙地设计实验，同样完成了看似不可能得完成的实验。同时物理学史还可以培养学生的责任感和使命感，感悟探索规律的艰辛及宝贵的科学品质，形成内化的动力，发展核心素养。

4、新旧知识的认知冲突引入物理概念

物理学是一门自然科学，学生在学习新的物理概念之前根据生活经验对一些物理现象和问题已经形成了一定的看法和认识，但这些经验可能会造成错觉。正如爱因斯坦所言：“科学的概念最初总是日常生活中的普通概念，但它们经过发展就完全不同。它们已经变换过了，并失去了普通语言中所带有的含糊性質，从而获得了严格的定义，这样它们就应用于科学的思维”。由于学生学习内容的局限和前概念的影响，会与即将学习的新知识发生冲突。这些冲突一旦引导好，对于学生激发学习兴趣和求知欲望能够起到意想不到的作用。如在运动学中讲到描述物体运动快慢时可以通过下面例子引入速度概念。问：甲、乙在操场跑步，跑了10圈2500米，甲用了12分钟而乙用了15分钟，谁跑的更快？学生会不假思索，异口同声地回答甲快，而老师的答案却是一样快，学生们都目瞪口呆在那里，感觉不可思议，学生的兴趣马上被激发起来了。老师解释在初中学习速度，用运动的距离除以所用的时间来表示运动的快慢，只有大小，是不够准确的。而现在我们讲的更细、更具体了，用位移和所有时间的比值来表示平均速度，不但可以表示运动的快慢还可以表示运动的方向。老师引导学生这其实是在学习的不同阶段知识的重组和内容的深化。这样通过新旧知识的冲突引入概念比直接给出概念，学生印象深刻多了。教师要正确认识到前概念的影响，了解它对学生学习新概念的干扰与抵触作用，发展学生对知识的科学性和严谨性的追求。

5、典型例题法引入物理概念

学生的学习情况，很大部分是以考试成绩来呈现和评判的，而考试中的典型例题对于学生实际分析和解题能力的提高是极有意义的，因此通过典型例题帮助学生形成清晰的概念也是常用的方法。如运动学中“加速度”的概念是教学的难点、也是重点，我们就可以通过计算、比较来得出加速度的概念。如下列表格谁速度变化的快：

甲乙在相同时间内，乙速度变化的多，所以乙变化的快。乙、丙发生相同的速度变化量，乙用时少，所以乙变化的快。甲、丙两物体速度变化不同，经历的时间也不一样，如何比较它们速度变化快慢呢？学生说可以用速度的变化除以时间，得出单位时间内速度变化多的速度改变快。老师肯定学生的分析并指出这种方法具有普遍意义，并由此计算处以上三个物体速度变化的数值分别为：1.5、10、0.2，由此来看速度改变的快慢就不言而喻了。顺势得出加速度的概念：物体速度的变化跟发生这一变化所用时间的比值。学以致用，以下说法中的“快”，分别指什么物理量？运动会上，我们说“某某同学跑得很快”，又说“某同学有很好的爆发力，起跑‘快’。这样通过定量的计算，分析数据，形成合理的结论，培养了学生分析、处理信息，描述、解释探究结果能力的科学素养。

教学既是科学，又是艺术，教无定法。除了上述几种方法外，还有亲身体验法，实物模型分析法，理想实验模型法等等。总之，在物理概念引入教学中，选用适用于该概念的教学方法，才能最大限度让学生理解和接受概念的内涵和外延，教学中要注重让学生参与、体验概念形成的过程，发展学生的科学思维和科学能力。物理学家劳厄说：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力，教育无非是一切已学的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西”。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017版）

[2]姚彬.高中物理概念的“五特征”和“三类型”.《中学物理教与学》2019.6-8

作者简介：侯宏（1980—），女，福建省三明市人，物理教育本科，现为三明一中教师