物理学科核心素养“物理观念”的课堂化的表达

吴 春 生

(牡丹江市第一高级中学，黑龙江 牡丹江 157000)

新版的课程标准中对物理核心素养定义为：核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学习形成正确价值观、必备品格和关键能力。

物理学科核心素养包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”，在四种素养中将物理观念放在了第一位，这是有重要原因的，虽然物理学科重视实验探究，但是所有的探究是建立在物理观念正确建立的基础上的探究。

一、高中物理课程关于物理观念教学的现状

物理学科非常重视实验探究，这是物理学科的一大特点，但任何的实验探究在准确定义物理概念之后进行才有意义，在伽利略以前，物理学科并没有成为单独的学科，是从伽利略开始进行了有实际意义的物理研究，伽利略定义了速度和加速度等运动学的概念，从而使人们知道如何进行定量地研究运动学。

目前高中物理课堂中非常重视实验教学，几乎每一节新授课程都想方设法地创设各类实验，确实起到了激发学生学习兴趣、锻炼了学生的动手操作能力，但是却忽视了物理概念的建立这一重要过程。核心素养中“物理观念”的建立是放在首位的，许多的课堂严重背离了物理学科的初衷。这样的例子比比皆是。比如在运动学的教学中会遇到s-t图像的问题，大多数教师都会把这个图像说成是位移——时间图像，其实这是不正确的，这个s-t图像的名字是位置——时刻图像，出现这一错误的根源就在于不注意物理概念的教学，如果学生一直认为这是位移——时间图像，那么就无法想到利用位置——时刻图像解决追及问题。(因为s-t图像的交点就代表两个物体相遇了)。

二、物理观念教学的核心问题

大多数教师认为物理概念的教学比较枯燥，所以经常是一带而过地介绍。许多教师认为物理概念教学只要把概念的内涵和外延讲清楚就可以了，其实物理概念教学的关键并不是概念的内容是什么，也不是概念的外延是什么，而是概念是如何形成的。只有让学生理解了概念形成的过程，概念的理解也就自然而然到位了。

例如在物理学科中存在着一种用比值定义的物理量，许多学生一直说不清楚这类概念的特点，以及和别的类型概念的区别。

在物理学科的发展过程中，概念建立的原因都是遇到一些实际问题却无法解决时，为了更好地研究这个问题而建立的。比如最开始人们在研究磁场时，为了能够定量地进行研究，定义了磁感应强度这个物理量，但是并不清楚是哪些物理量能够影响或者决定磁感应强度，但是这并不妨碍我们对磁感应强度进行定量研究，所以引入了定义B=F/ILsinθ，也就是说这个定义的作用是用来测量磁感应强度的，(当然我们也可以用B=F/qvsinθ来定义磁感应强度，但是我们还是要从实际出发，带电粒子的速度和所受到的洛仑兹力非常难测量，不如通电直导线受到的安培力容易测量)通过这个例子我们可以看到，利用比值定义的物理量的特点就是表达式本身是一个测量表达式，这种表达式并不反映被测物理量的决定因素，只反映需要测量那些具体的量来表示被测量物理量的大小，它和决定式的区别就在于表达式中的测量的物理量不存在时，被表达的物理量还存在。如果在教学中能够从这个角度出发，学生会很容易接受各个定义，并且能够举一反三，对具有相同特点的物理概念都可以轻松地接受和理解了。

三、物理概念的应用

物理学科的学习归根结底还是要落在如何解决实际问题上，所以我们不可避免地要遇到一些实际问题。大多数人认为物理概念的考察是和物理学史的考察一样，只是进行表面的文字考察，其实这个观念是不对的，物理概念并不单纯是一个概念，它实际上是体现了研究物理问题的凝练过程。

(一)利用物理概念直接解决问题

(二)利用物理概念的外延解决问题

在恒定电流问题中，有一类电路动态分析问题，这类问题不仅考察了学生的电路分析能力，同时也考察了学生对于闭合电路的本质的理解，但是这类问题难度比较大，学生总是很难把握解题的突破口，其实这类问题的本质就是考察学生对于关于闭合电路欧姆定律的相关概念的理解，包括电动势、路端电压、干路电流、以及电阻的伏安特性曲线斜率的意义等概念。

如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r．闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则( )

A．ΔU2=ΔU1+ΔU3

D．电源输出功率先增大后减小

分析：从电路图中可以看出U3、U2、U1分别测量的是滑动变阻器电压、路端电压和电阻R的电压，电流表测量的电流既是干路电流又是电阻R的电流，选项中涉及到了各物理量的变量以及变量的比值问题，这就要求学生对于这些变量所代表的含义有深入的理解。

闭合电路欧姆定律的本质是能量守恒定律，反映了电源提供的能量转化成了内电路消耗电热和外电路的电功，其表达式为E=U+Ir。

我们对这个方程进一步处理，方程两侧取增量就会得到ΔE=ΔU+ΔIr。

分析完以上关系我们接下来看一下各个选项

A选项ΔU2=ΔU1+ΔU3，这个表达式可以看出来是来自于U2=U1+U3。

由电路结构分析此关系式成立，表达式两次取增量即可得到ΔU2=ΔU1+ΔU3，所以A正确。

这道题利用了闭合回路欧姆定律和伏安特性曲线的的概念外延：路端电压对干路电流的变化率的含义以及定值电阻两端电压对流过电流的变化率的含义。

其实学生学科核心素养的培养并不是一个非常复杂和困难的问题，只要我们从平时的点点滴滴入手，在教学过程中紧密围绕学科核心素养的根本，学生的核心素养的形成是顺势而成的。