核心素养视域下高中物理概念教学现状及对策

黄任

摘 要：物理概念在高中物理教育中扮演着至关重要的角色，它们不仅为学生提供了对自然界的深刻理解，还培养了学生重要的科学思维和解决问题的能力。全面系统地开展基于学科核心素养的高中物理概念教学设计研究具有重要价值，但物理概念教学依旧存在学生理解困难、缺乏联系和应用实践等问题，本文结合自身实践工作，针对存在的问题，提出了改善高中物理概念教学的策略。

关键词：核心素养；高中物理；概念教学

高中物理学科具有客观性、实验性、理论性、应用性和探索性，通过学习物理学，学生能够发展科学思维和实践能力，理解自然界的规律，掌握物理学的基本知识，在新版的高中物理课程标准中，首次清晰地阐述了“物理学科核心素养”一词以及它的四个方面内容。随着新高考的推进，物理学科的地位提高，选择物理学科的学生越来越多，这些转变对一线物理教师开展物理教学活动以及高中学生学习物理提出了新的要求。

物理概念教学是物理教学中最常见、最基础、最核心的一种课型，通过概念教学，学生能够逐步建立起知识体系的框架，理解不同概念之间的关系和相互作用[1]。高中物理概念教学是指在高中阶段，通过教师引导和学生参与，系统地传授和学习物理学科中的各种概念和原理，它旨在帮助学生建立对物理学基本概念的理解，掌握物理学的基本知识，并能够将这些概念应用于解决物理问题和分析物理现象，物理概念在高中物理教育中扮演着至关重要的角色，它们不仅为学生提供了对自然界的深刻理解，还能够有效培养学生的学科核心素养。物理概念教学与物理学科核心素养存在着密切的内在联系，因为物理概念教学是培养学生物理学科核心素养的重要途径之一，物理概念教学与物理学科核心素养之间的也是通过核心素养的四个方面联系起来的。首先是物理观念，物理概念教学旨在帮助学生深入理解物理学的基本概念、原理和理论，这是物理学科核心素养的基础，因为学生需要掌握物理知识，以便运用于实际问题解决和科学思考。其次，着是培养科学思维，物理概念教学鼓励学生运用科学思维方法来理解自然现象和解决物理问题，这包括批判性思考、观察、实验设计和数据分析等技能，这些都是物理学科核心素养的一部分。再次，是科学探究，物理概念教学通常包括实验和观察，学生通过实际操作来验证理论和概念。这有助于培养学生的实验技能和观察能力。最后，是科学态度，物理概念教学可以激发学生对物理学科的兴趣，并帮助培养积极的科学态度。这是物理学科核心素养中的学科兴趣和积极态度的体现。

一、高中物理概念教学现状

（一）抽象概念的理解困难

抽象概念要求学生具备较高的抽象思维能力，能够从具体的事物中提取共性，并将其应用到新的情境中[2]。然而，由于高中生的认知发展尚未完全成熟，他们可能对抽象概念的理解和应用感到困难。比如，原子结构是物理学中的基础概念，描述了原子的组成和性质。学生可能难以理解原子的电子排布、能级和电子跃迁等概念。同时，由于抽象概念通常与学生平时的经验和直观感受相脱离，无法直接观察和感知，学生在日常生活中接触到的事物更多是具体、可见的对象，如物体的形状、颜色、运动等，因此学生缺乏对其直观的经验，导致理解困难。比如电磁场中的“场”的概念，因为之前学生从未接触过，它是抽象存在的，不是具体的，对于学生来讲则很难理解。这需要通过具体的例子和思维实验来辅助教学，让学生从直观和逻辑上理解相对论的基本原理。

（二）缺乏联系和应用实践

首先，物理学科中概念之间存在着密切的内在联系，彼此之间相互依赖和相互作用，然而，在传统的概念教学中，往往将概念独立地进行教学，而忽视了它们之间的联系，这导致学生难以理解概念之间的关系和相互影响，无法将不同的概念整合起来形成一个完整的知识体系。其次，高中物理概念教学常常停留在概念本身的介绍和理解上，缺乏将概念与实际应用场景相结合的教学，学生可能无法理解概念在现实世界中的应用意义，以及如何将概念应用于解决实际问题，这导致学生对概念的学习缺乏动机和兴趣，难以将概念转化为实践能力。最后，缺乏跨学科和综合性应用，高中物理概念教学往往局限于物理学本身，缺乏与其他学科的综合性应用，这使得学生难以理解概念在其他学科中的应用价值，无法将物理概念与其他学科的知识进行有机结合。

（三）单一的教学方法和资源

目前，许多教师在物理概念教学中采用传统的讲授方法，主要依靠教师的口头讲解来传授知识，并且传统的物理概念教学往往缺乏学生之间的互动和合作学习的机会。这种单一的教学方法使学生处于被动接受的地位，无法积极主动地参与学习过程。学生只是被动地接受知识，缺乏主动思考和实践操作的机会。教师通常只是简单地讲解定律的内容和公式，学生只是被动地听讲，缺乏对物理原理的深入理解和应用。而且，许多学校和教师在物理概念教学中仅依赖于传统的教科书和教学幻灯片等有限的教学资源，这种单一的资源形式无法满足学生的多样化学习需求和兴趣，限制了他们对概念的深入理解和实践应用，学生只能通过课本中的文字和图片来学习概念，无法进行实际的实验和观察与亲自感受物理现象和原理。

（四）缺乏个性化和差异化教学

传统的物理概念教学往往采用统一的教学内容和进度安排，忽视了学生个体之间的差异，教师通常按照固定的教学计划进行教学，无法满足不同学生的学习需求和兴趣。每个学生在掌握物理概念的速度和程度上存在差异，有些学生能够快速掌握概念并希望进行更深入的学习和拓展，而另一些学生可能需要更多的时间和支持来理解概念，这导致一些学生可能感到难以理解和跟上课堂进度，甚至会导致一些学生感到无聊。而且，每个学生都有自己独特的学习风格和偏好，对于不同的教学方法和学习方式有不同的适应性，比如有些学生可能通过视觉方式更好地理解物理概念，而有些学生可能更适应听觉方式，如果教学只侧重于口头讲解而忽视了图示和实验演示，将会使部分学生的理解能力受到限制。

二、高中物理概念教学策略

（一）创设情境和问题导向的学习环境

将物理概念与学生生活或实际问题相联系，创造出与学生日常经验相关的情境，通过引入真实世界的情境，学生能够更容易地理解和应用物理概念，也能激发学生的学习兴趣和动机[3]。比如在学习动力学的力和运动方程时，教师可以设计一个案例，让学生分析电动车（汽车）加速和刹车的情况。学生可以通过观察实际行驶的电动车（汽车），了解加速度、惯性、力的作用和运动方程等物理概念在车辆运动中的应用。其次，提出问题和挑战：通过向学生提出具有挑战性的问题，激发他们的思考和求知欲，问题可以是实际问题、疑惑或者需要解决的难题，让学生主动参与思考和探究。比如在学习测定电池电动势时，教师可以先给出简单的测定方法，如伏安法的原理以及测定步骤，并在这之后提出如何改进实验方法以减少电动势测定误差的问题，引导学生依据现有知识来思考并解决这个问题。通过创设情境和问题导向的学习环境，学生能够在实际问题中应用物理概念，发现和解决问题，并更深入地理解物理原理和现象，这种学习环境激发学生的学习兴趣和主动性，培养他们的探究能力和解决问题的能力。

（二）引入多媒体和实践体验

利用多媒体资源，如模拟软件、虚拟实验、视频等，通过多媒体呈现，可以将抽象的概念转化为可见和可感知的形式，可以帮助学生直观地感受和理解物理概念，增强其学习效果。比如，在学习《万有引力与航天》这一章时，由于学习内容很难通过实验或实际观测来实现，因此教师可以通过多媒体以动画的形式展现万有引力三大定律，让学生更深刻和透彻地理解定律的实际含义。也可以使用实物模型和示意图来展示物理概念和现象，帮助学生更清晰地理解和观察，实物模型和示意图可以将抽象的概念可视化，让学生更容易理解和记忆。再则，通过实践活动和实验，让学生亲自参与和实践物理概念，加深理解和应用能力，学生通过实际操作、观察和记录，从实验中发现规律和解决问题，培养实验技能和科学思维。通过引入多媒体和实践体验，学生能够以更直观、亲身的方式来理解和应用物理概念，这种学习设计能够提高学生的学习兴趣和参与度，促进他们深入探究物理现象，并培养实验技能和科学思维能力。

（三）促进学生的合作学习和探究学习

小组合作学习可以促进学生之间的互动和合作，培养他们的团队合作能力和交流能力，设计开放性的探究式学习任务，让学生通过合作学习，一起实验、观察和研究来主动探索物理概念和规律。同时引入项目学习的方法，让学生选择一个物理主题或问题，并进行深入研究和探究，学生可以分组合作，共同制订项目计划、收集资料和展示成果，以此来培养他们的独立思考和团队合作能力。

（四）提供个性化支持和反馈

在开始教学之前，进行一次诊断性评估，了解学生的前置知识和理解水平，根据评估结果，设计个性化的教学计划，针对学生的具体需求提供支持和指导[4]。然后充分进行分层教学，根据学生的学习水平和能力，将学生分为不同层次的教学小组，每个小组根据自身的特点和需求，进行针对性的教学设计，为学生提供多样化的学习资源和活动，以满足学生不同的学习风格和需求，包括教材、视频、模拟软件、实验室活动等，让学生以不同的方式探索和理解物理概念。最后在学生完成任务或练习后，提供及时的个性化反馈，指导他们的进一步学习和改进，教师可以针对学生的错误或困惑点给予解释和建议，帮助他们纠正错误和深化理解，通过提供个性化支持和反馈，学生能够更好地理解和应用物理概念，提高他们的学习动机和自信心，以此促进他们的个人发展和学术成就。

三、高中物理概念教学实施

（一）物理概念教学的引入策略

一方面借助生活现象进行概念引入。例如，经验性概念中的引力和重力概念，教师可以使用一个苹果或其他物体，解释为什么物体会被地球吸引并掉落，讨论重力对我们日常生活的影响，如为什么东西会落地，为什么人们需要楼梯和电梯等；对于摩擦力和滑动，可以使用一个玩具车或滑板，讨论为什么物体在表面上停止或滑动，介绍摩擦力如何影响我们的行走、驾驶汽车以及运动等。这些生活示例能够将抽象的物理概念与日常经验联系起来，使学生更容易理解和记忆这些概念，通过引入生活内容，物理教学可以变得更具趣味性和实用性，激发学生对物理学的兴趣。另一方面借助知识联系进行概念引入。教师在进行物理概念教学中，借助知识联系进行概念引入，可以帮助学生对概念进行深刻的构建。在上述概念分类中的理论概念便能应用这种方法。例如，介绍牛顿第一定律，可以问学生在什么情况下他们需要施加力才能使物体保持匀速运动，然后将这一知识与牛顿第一定律联系起来，解释为什么物体会保持匀速运动，直到外力作用于它。

（二）物理概念教学的形成策略

一方面借助实验探究进行概念形成。借助实验来探究物理概念是一种非常有效的方法，尤其在物理教育中，给学生提供进行探索性学习的机会，让他们亲自发现概念的特性和关系，这对于落实核心素养下科学思维和科学探究也是非常有意义的。例如，要探究电路相关概念时，教师可以设计一个简单的实验，以便学生可以亲自观察和测量与所选概念有关的现象，通过这个实验，他们可以理解这些概念之间的关系，这个实验不仅帮助学生形成电路相关的物理概念，还通过亲身实践加深了他们对这些概念的理解。另一方面借助实际应用进行概念形成。借助实际应用来形成物理概念是一种强有力的教学方法，因为它将抽象的物理原理联系到实际情境中，使学生更容易理解和记住这些概念。

（三）物理概念教学的巩固策略

一方面借助思维图进行概念的巩固。思维导图可以帮助学生可视化物理概念，了解它们之间的关联，从而更好地理解物理学概念，思维导图的灵活性和图形化特点使其成为巩固物理概念的强大工具，适用于各种学习风格的学生。另一方面借助课后练习进行概念的巩固。通过课后练习，学生可以不断复习和应用他们在课堂上学到的物理概念，这有助于加强概念的记忆，使其更易于掌握和运用，在课后练习的过程中，学生可能会发现他们对某些概念存在误解或模糊点，这为他们提供了一个机会，通过自我纠正或请教教师来澄清疑惑。对于课后练习，教师可以设计不同类型的问题，包括选择题、填空题、解答题等，这有助于学生综合运用概念，避免只是机械性地记忆答案。对于题目难度，应该从简单到复杂，逐渐提高问题的难度，这样可以确保学生在巩固基本概念后，逐步提高他们的理解和技能水平。

物理概念教学在培养和发展学生的物理学科核心素养方面具有重要意义，高中物理概念教学在于培养学生的科学思维和科学素养，培养科学创新能力，促进科学技术发展，以及培养学生终身学习能力。

结束语

本文通过研究高中物理概念教学和落实培养学生物理学科核心素养的重要性，从而将这二者相联系。在物理学科核心素养导向下对物理概念教学的策略进行研究并举出相关例子，帮助教师更好地把握学科核心素养的内涵与特征，提升物理概念教学课程的设计能力，开展更高效更有趣的物理课堂教学。

参考文献

[1]徐雯.基于学科核心素养的高中物理概念教学设计研究[D].青岛：青岛大学，2020.

[2]李平.操作学习在培智学校低年级数概念教学中的应用研究[D].兰州：西北师范大学，2020.

[3]孙良.新课改下高中物理教材分析与教学方法探究[D].西安：陕西师范大学，2011.

[4]陆小蓓.数学结构化教学的学理分析与学情调研：以“分数的意义”的教学为例[J].江苏教育，2021（35）：9-11.

本文系江西省“十四五”规划2021年度普通类重点课题“基于学科核心素养的高中物理概念教学设计实践研究”阶段成果，课题编号：21PTZD011。