核心素养理念下物理概念教学的思考

方道余

[摘   要]学习重在追根溯源，只有重视概念的形成过程，才能真正理解概念的内外延，物理概念的构建看似简单，实际困难重重，学生在学习中能否形成清晰而准确的物理概念，直接影响其认知能力的发展和思维能力的培养。文章立足于课堂教学实践，剖析物理概念教学案例，探索核心素养理念下物理概念教学的新途径。

[关键词]概念教学;问题情景;物理核心素养

[中图分类号]   G633.7        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2021）24-0048-02

物理观念是物理核心素养的四个要素之一，概念的掌握是形成物理思维的重要基础和支撑，概念的构建需要学生应用归纳概括、推理演绎、情景建模等科学的方法，概念的形成过程有助于发展学生的科学探究能力以及培养学生的科学态度与责任。物理概念来源于物理实践、物理事实，由感性认识上升为理性认识，再回归实践，在实践中接受检验。

一、概念构建困难原因

1.认知体验不足

有的教师没有给学生提供足够的感性认知材料，是概念构建困难的一个重要原因。如教师教学“加速度”时给学生大量例子和材料体验后，学生脑子里就能呈现出速度变化快慢的情景。

2.旧概念的干扰

如初中“速度”概念对高中“速度”学习的干扰;机械振动图像对学习波的图像的干扰。

3.只记住表达式，忽略概念的物理意义

概念的表现形式往往是数学公式，有些学生只记住了数学表达式而忽略了其物理意义。如电场强度的定义“R=U/I”，学生经常会错误理解为“导体的电阻与电压成正比”。

4.知识碎片化

有的学生缺乏整合各部分概念的意识，难以构建完整的知识结构体系。

二、概念教学设计理念

培养核心素养要关注学生直接经验的价值，注重物理学习的体验性、过程性，使其从学习中获得情感体验和内心感悟。在学习活动中，将正在进行的认知活动作为意识对象，对其进行积极和自觉的调节与控制，是构建物理概念的有效方式。在上述概念构建困难原因中，“认知体验不足”和“旧概念的干扰”的主要原因在于有的学生缺少对知与不知、成功与失败的自我认知体验，“忽略概念的物理意义”和“知识碎片化”主要因为有的学生自我认知监控不足，缺乏主动探究意识，以至于不能有效构建概念。

培养科学的思维品质要依赖问题的设计，因为思维是由问题开始的，科学思维以解决问题为先导，受问题的启发，同时问题的解決方向又受思维的影响。陕西师范大学胡卫平教授认为，科学思维的对象是一个多层次、多结构、多序列的完整网络，各种物质及其运动之间的相互关系、相互作用形成了一个有机的整体。而我们对科学事物的反映和认识，总是一点一点地、一个方面一个方面地、一个层次一个层次地、一个角度一个角度地进行，并在积累了大量知识和经验的基础上，形成对科学事物的立体的、完整的认识。基于以上认识，笔者尝试对结构化的问题进行层层设计，有效地解决了核心素养理念下物理概念构建的问题。

三、概念教学案例

以教学《速度变化快慢的描述——加速度》为例。

任务分解：认识变速运动→研究速度的变化量→比较速度变化的快慢并引入加速度概念→理解加速度概念并求解加速度。

任务1：创设问题情境“小球下落;动车进站;汽车启动与刹车”。

这个环节给学生提供足够的感知材料，让其了解变速直线运动的特点和类型（物理观念）。

任务2：创设问题情境“汽车启动与刹车初末速度、小球上抛与下落初末速度”（给出具体数据）。

这个环节引导学生理解速度变化量的概念（物理观念），求解直线运动速度变化量的大小、方向（科学思维），了解直线运动时速度变化量的求解规则（物理观念），分析求解各过程速度的变化量（科学思维）。

任务3：创设问题情境“小汽车与火车速度变化快慢”（具体初末速度，相同速度变化量、不同时间）。对比羚羊与猎豹速度变化快慢（具体初末速度，相同时间、不同速度变化量）、蜻蜓与短跑运动员速度变化快慢（具体初末速度，不同时间、不同速度变化量）。

这个环节引导学生了解速度、速度变化量、速度变化快慢的区别（物理观念），分析比较物体速度变化的快慢，用类比方法得出加速度定义（科学思维），认识到加速度能更深刻地描述变速运动，激发学生物理学习兴趣，联系生活（科学态度与责任）。

任务4：创设问题情境“飞机起飞具体数据——单位、是否矢量”（正负意义以及具体加速度大小方向）。

这个环节引导学生通过元认知过程理解加速度概念（物理观念），用表达式求解加速度大小、方向（科学思维）。

从元认知角度看，学生从生活情境中寻找问题，体验速度变化、变化量，最后应用比值定义法获得变化快慢的概念，这样教学符合学生的认知规律。可见，教师要立足学生原有知识去设计问题的台阶和探究思维的方式，去领会情景类比、比值定义等科学研究手段，让学生在积累了大量知识和经验的基础上，形成对科学事物立体的、完整的认识，通过结构化问题教学设计去培养每个学生的观察、比较、分析、归纳的学习习惯，使其形成自我概括物理概念的能力。

四、概念教学的课堂模式

根据以上案例分析，可从四个方面考虑课堂设计。

1.给学生提供了丰富的体验素材

概念教学需要丰富的实例，特别是易干扰的问题素材，这些素材教师可以事先设计，也可以在学生举例互动提问中发掘。

2.引导学生进行提炼

师生一起探讨直观、典型的模型，再拓展到研究其他模型，在问题情境中寻找物理模型的共性。

3.有序构建知识体系

重视学生原有知识，先感性后理性，在学生的“认知→体验→监控→再认知→再体验”中使其逐步生成准确科学的概念。如加速度概念的教学，“变速（问题情境化获得感性认识）→变化量→变化快慢（认知冲突中自我纠错）的学习顺序。

4.在认知过程中不断监控

自我监控是形成概念的有效方法，学生通过不断自我提问，对概念本质的认识能不断加深。在加速度概念教学中，教师可引导学生反问自己“速度的物理意义是什么”“速度是怎样定义的”，引导学生思考“如何描述速度变化、变化快慢”，让其反问自己“加速度与速度有什么区别”“速度、速度变化量、速度变化率之间有什么内在联系”等问题。

结合以上四个方面，对于物理概念教学，笔者尝试形成了如下图1的教学模式。

从教学模式归结出形成概念的主要步骤：首先给学生提供足够的感性材料（列举生活中熟悉的实例，观察模型、实物、示意图或进行实验），其次启发诱导学生观察、思考、分析、比较物理现象的共同属性，提炼出本质，概括出物理概念的科学定义，最后再设置问题，对概念的正确性与合理性进行分析，深刻理解概念的内涵和外延。

总之，在物理概念教学中，教师要针对物理概念的难点，设计结构化的实际问题情境，让学生对原有知识、知与不知、成功与失败进行自我认知与检查，对概念形成的归因进行充分体验。这个过程不仅能帮助学生逐步形成物理概念，更能帮助学生形成优良的物理思维品质，有效培养学生的物理学科核心素养。

[   参   考   文   献   ]

[1]  张玉峰.基于核心素养的高中物理教学重难点突破[M].北京：师范大学出版社，2019.

[2]  冯忠良.学习心理学[M].北京：教育科学出版社，1981.

（责任编辑   黄诺依）