浅析物理课堂教学中如何渗透物理观念

王淑媛

【摘要】物理观念是学生物理素养发展的基础，对学生物理知识掌握及知识应用会产生极为重要与深远的影响.因此，高中物理教师在教学时必须通过各种教学手段与途径进行物理观念的渗透工作，使学生在物理观念的引领下运用物理视角去看待问题、解决问题，为发展学生物理素养奠定基础.本文就物理课堂教学中如何渗透物理观念的方法与策略进行阐述.

【关键词】高中物理;物理观念;课堂教学

高中物理新课标（2022版）中提出：物理学科需以培养、发展学生物理素养为核心目标.物理观念是物理学科核心素养的四大要素之首，更是发展学生物理素养的基础.因此，高中物理教师在教学时必须要积极开展物理观念渗透工作，为发展学生物理素养、实现物理学科的育人价值提供保障.

1 物理观念的内涵与特征

1.1 物理观念的内涵

物理观念是基于物理学视角对物质、运动与相互作用、能量等而形成基本认识；其既是物理知识、概念、现象、规律等的高度提炼与升华，也是帮助学习者逐步形成独立思考能力、解决各类物理问题能力的核心要素［1］.在实际教学中，学生可以通过相关的物理知识学习、物理实验、物理实践活动等掌握更多的物理知识、规律，并逐步形成良好的物理学习思维、逻辑思维以及物理观念，为促使学生物理素养发展提供帮助.

1.2 物理观念的特征

物理观念是人们对物理世界的根本认识，其具有以下三方面的特征：首先，具有高度的概括性.物理观念是对物理规律、概念等的高度提炼、概括与升华；其次，具有显著的关联性.物理观念与其他物理素养要素之间存在着相辅相成、彼此依赖的关系，更是在彼此促进的过程中逐步形成的；最后，具有显著的指导性.物理观念并非物理知识、概念等的简单记忆与应用，则是一种能够长期地、持久地指导人们开展生活实践应用的思维工具［2］.因此，教师在培养学生物理观念时，既要结合物理观念的特征来帮助学生在物理学习中逐步形成良好的物理观念，更要基于各种教学实践活动、教学方法来促进学生物理应用意识的形成，进而才能为促进学生物理应用意识、物理素养的发展提供帮助.

2 高中物理课堂教学中培养学生物理观念的现状

2.1 教师缺乏对物理观念的正确解读

调查发现个别高中物理教师缺乏对物理观念的正确理解，导致其在培养学生物理观念时存在着诸多问题，如物理教师在课堂教学时，更多的是物理方法与思维的指导，有的教师以提高学生解题能力、分析物理现象等为教学目标.这些错误的教学方法与行为，不仅会影响到学生正确物理观念的形成，还不利于学生物理素养的发展.

2.2 教师缺乏对核心素养内涵的正确解读

高中物理核心素养的四大构成要素分别为：物理观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流以及科学态度与责任.物理观念既是物理核心素养的重要组成部分之一，更在物理核心素养中占据重要地位，这也进一步彰显出培养学生物理观念的重要性与必要性.但是，一些高中物理教师缺乏对核心素养内涵的正确解读，进而导致其在培养学生物理观念时也存在着各种各样的问题，如教学中仅将应试技巧、物理学习能力等作为学生物理素养培养的重点，这也导致物理观念与物理素养出现了严重的“割裂”现象，最终既未达到培养学生学科核心素养的目的，也未实现新课标的教学目标.

3 物理课堂教学中培养学生物理观念的策略

3.1 基于课堂导入内容，培养物理观念意识

课堂导入是物理课堂常用教学方法，其既是新知识教学的基础与序幕，也是调动、激发学生学习热情与思维活跃度的重要载体.教师在运用课堂导入开展教学活动时，往往会在导入内容中融入大量的既往教学内容或是相关问题等，使学生能够在导入环节中潜移默化地进入到新知识学习之中.教师在培养学生物理观念时，则可以将一些学生熟悉的内容、物理规律等纳入到教学导入内容之中，使学生在导入环节中能够得到物理观念的渗透，并逐步形成物理观念意识［3］.

例如 教师在进行“能量”这一内容的教学时，教师可以将神舟十三号的发射与返航作为教学导入内容，引导学生就能量的变化问题、流向问题进行个性化的分析与探讨.学生就神舟十三号发射、返航过程中的各种能量变化，逐步理解加速、减速过程中能量的变化与流向等问题，并形成良好的能量观——完成物理观念的渗透.首先，创设导入情境.教师利用信息技术为学生制作一个神舟十三号返航的视频课件，并组织学生观看；其次，提出问题.教师可以利用问题来引发学生对神舟十三号返航过程中能量的变化及流向进行深度思考：“同学们，神舟十三号在返航过程中其能量都发生了哪些变化，探测器原有的能量都流向了哪里？”于是，学生在深度思考与分析后提出：“神舟十三号的返航可以简单地分为两个主要过程，一个是加速过程，一个是减速过程.在加速过程中，燃料中的化学能变成了火箭的动能，而且一部分热能以热辐射的形式消耗掉了.在减速过程中，探测器的机械能的流向主要有：燃料中的化学能、在与大气层发生摩擦时产生的热能，还有就是一部分消耗到的热能.”教师在学生回答完问题后，则可以顺势完成物理观念的有机地渗透——能量观.在渗透能量观的过程中，教师要引导学生结合神舟十三号的返航过程，利用能量观（能量存在形式观、能量转化与转移观、能量守恒观、能量耗散观）四个方面进行重新思考，使学生在教学导入环节中逐步形成良好的物理观念，为提高其学习效能、发展物理素养奠定基础.

3.2 基于物理知识教学，促进物理观念形成

学生物理观念的形成与教师课堂教学方法密切相关.因此，高中物理教师应基于学生物理观念培养目标积极开展课堂教学方法、教学内容的优化，使学生在课堂学习中得到良好的物理观念渗透与引导，进而实现学生的物理观念与物理素养同步发展［4］.

首先，运用类比教学法培养学生的物理观念.类比教学法亦被称之为类比推理教学法，其是以归纳为基础来指导学生开展相应的推理活动，进而了解两件事物间相同或是相似的属性，使学生能够将一件事物的其他特征延伸或是迁移至另一件事物，从完成相应的知识概念、规律等知识的学习活动，有利于提高學生知识意义建构的效果.因此，教师可运用类比教学法进行物理概念、现象等教学，以此来培养学生的物理观念.

例如 在“加速度”教学时，学生已对匀速直线运动知识有所了解，教师可以对“速度”、“速度的变化量”、“速度的变化率”进行对比分析以及推理活动，使之逐步形成“直线运动有变速运动”、“加速度是描述物理变速直线运动重要物理量”的观念.教师在教学中，可以让学生列举生活中所观察到的非匀速直线运动，如跳伞、刹车等.同时，教师还要让学生开展深度思考与探究——“生活中的匀速直线运动很难实现——匀速直线运动的条件较苛刻”.随后，教师再列举“不同汽车由静止至最高速度所需的时间不同，如职业的赛用跑车和家用轿车”，进而引出“速度变化的快慢程度”，并形成一个新的物理量——加速度.学生在对比、分析、判断（跑车、家用轿车）的速度变化的过程中不知不觉地就会掌握变速直线运动的观念，从而逐步形成“直线运动有变速运动”的物理观念以及“加速度是描述物理变速直线运动重要物理量”的物理观念.

其次，运用大单元教学法培养学生物理观念.大单元教学法在物理教学中的应用，既可以彰显物理知识的连续性与整体性，也有助于学生物理观念的形成，为发展其物理素养提供了保障.

例如 在“机械能守恒定律”单元教学时，教师可以“单元教学目标”为主干，以“概念和规律”、“实验探究活动”、“拓展学习活动”为枝干，展开相应的教学活动.如教师可以让学生深度思考与探究一些生活中与能量相关的实例，如钻木取火、长跑比赛、干电池放电、水力（火力和风力）发电、原子弹爆炸等，使学生切实感知到自然界能量间转移的普遍性，并形成能量转化观以及能量守恒观.另外，学生在具体的大单元学习活动中，既可以深刻地感知到“重力做功与重力势能的变化”“功与速度变化的关系”等物理观念，还可以基于具体的实验探究活动、拓展学习活动逐步对动能、动能与势能的相互转化关系有了更深刻的了解.

大单元教学法可以促使教学通过“物理规律学习”→“感知物理观念”→“形成物理观念”的教学思路，帮助学生在课堂学习中形成良好的物理观念，且为提高课堂教学效能、发展学生物理素养奠定了坚实的基础.

3.3 基于物理实验操作，发展学生物理观念

实验操作是增强学生对物理知识认知与理解的重要手段，更是培养、发展学生物理观念的重要途径.因此，教师可以通过各种物理实验演示、学生具体实践操作等途径来培养、发展学生的物理观念，且对学生物理素养的形成与发展具有积极的推动作用［5］.

例如 在“自由落体运动”教学时，教师可以通过具体的实验操作来帮助学生建立“落体运动”“轻重物理下落快慢一致”的概念.学生在实验操作前，其往往对“落体运动”能够形成良好的物理观念，但会对“轻重物理下落快慢一致”产生诸多困惑.究其原因：学生会受生活中的一些轻重物（如羽毛、纸张、石块、金属物品等）的下落快慢影响，而导致其产生了“质量越大的物体下落越快”的错误理解.此时，教师可以组织学生利用相同规格的纸张及铅笔进行自由落体运动实验操作，并分别开展两张一样规格的纸张进行自由落体运动实验、纸张与铅笔的自由落体运动实验.学生将两张纸在同一高度松手，两张纸几乎同时落地；然后，再将两张同样规格的纸，一个揉成纸团，一个保持原状，在同一高度松手，使之自由下落，纸团最先落地，纸片略慢；最后，学生再把纸团与铅笔在同一高度松手，使之自由下落，此时，学生会发现，纸团与铅笔几乎同时落地.学生在具体的物理实验操作过程中会验证出：质量不是决定物体下落快慢的因素.该物理实验操作可以帮助学生重新建构运动观念，剔除其既往对自由落体运动的错误认知.此时，教师再顺势引导学生：“根据我们刚刚的实验操作，大家可以发现这些落体运动的物体出现‘快慢’问题的根本原因在于‘空气阻力’，一旦我们消除了空气阻力，那么物体在下落过程中只受到重力.这样的物体运动我们就将其称之为‘自由落体运动’.学生则会在总结“自由落体运动”概念的过程中也在脑海中完成了相应的物理观念的构建.教师通过物理实验操作培养学生物理观念时，既能够帮助学生开展相关物理知识的深度学习、思考与探究活动，还可以在提高教学效能的基础上帮助学生形成、发展其物理观念.

4 结语

物理观念视域下，高中物理教师须基于物理新课标中的核心素养内涵以及培养学生物理观念的必要性积极开展教学优化与创新活动，如通过优化课堂导入环节、课堂教学方法、物理实验操作等环节来逐步开展物理观念的渗透与培养，在切实提高教学效能的同时，还可以促进学生物理观念与物理素养的发展.

参考文献：

［1］曹燕.核心素养背景下学生物理观念的培养［Ｊ］.数理化解题研究，2019（21）：45－46.

［2］王永慶.中学物理教学中培养学生物理观念的思考与实践［J］.中学生数理化（教与学），2020（2）：73.

［3］刘庆业.渗透大概念教育理念培养中学生物理观念［J］.广西教育，2020（02）：151－152.

［4］蒋炜波.教学设计如何指向学生物理观念的培养？［J］.基础教育课程，2019（08）：56－60.

［5］边媛，赵振宇，冯立峰.刍议在教学设计中如何培养学生的物理观念［J］.中学物理，2020（19）：35－37.