基于物理核心素養，反思概念和規律的教學

楊銀海+田方嫻

摘 要：概念和規律，圍繞著“物理核心素養”進行課堂教學，從物理思維，物理觀念，物理探究，態度責任等核心素養詮釋物理教學的三維目標：知識與技能，過程與方法，情感態度與價值觀，使學生很好地構建物理知識框架，鋪路筑橋，為物理學習奠定基礎.

關鍵詞：物理；核心素養；概念；規律

作者簡介：楊銀海（1981-），男，浙江上虞人，本科學歷，理學學士，中學一級，研究方向學生學習評價和實驗設計；

田方嫻（1980-），女，浙江桐鄉人，本科學歷，理學學士，中學高級，研究方向課堂教學、物理模型.

在物理知識中，概念和規律是基礎.使學生形成概念、掌握規律，是物理課堂教學的核心問題.新課程標準強調“概念教學中要重視概念的建立過程”，“課堂教學的重點應當放在對概念和規律的理解上”.物理概念和規律教學的效果，決定了學生對物理知識的認知度.如何在概念和規律的教學策略中體現物理核心素養，讓學生形成自己的知識結構和技能技巧，是物理老師在備課思考時的重中之重.

1 基于“物理思維”的公式理解

在概念和規律的學習過程中，會有很多公式，如v=x/t（速度等于位移與時間的比值），a=Δv/t（加速度等于速度變化量與時間的比值），E=Δ/t（感應電動勢等于磁通量變化量與時間的比值），等等.但在這些公式的“數學外衣”下有著特殊的“物理內心”，不能以“數”解“物”.

例如，關于磁感應強度B=F/（IL）概念的理解.數學層面，只要知道了導線的長度L，通過的電流I，導線受到的安培力F，就可以求出B的大小.按公式理解就會出現致命的物理思維錯誤.

物理層面，人教版物理課本3-1第84頁有一句話：“在導線與磁場垂直的最簡單的情況下有關系式B=F/（IL）.”教師應對此句話進行突破性理解和講解：用圖畫形象直觀展示導線與磁場垂直的情形，使學生明確位置空間概念；在勻強磁場和非勻強磁場中對導線長度的要求，使學生明確微元法在定義中的通用性；當導線與磁場不垂直的時候，使學生明確公式中矢量的可分解性；當導線不通電流或不存在通電導線時，此位置的B是否存在，使學生明確定義式和決定式的區別.

挖掘物理公式的內涵，培養學生構建物理模型的意識和能力.

2 基于“物理觀念”的應用理解

記憶，在學生的學習中，是一種很重要的方法和能力.進入高中，好多學生仍在用記憶進行學習.但高中學科的深度和廣度已拔高，教師在教學時不但要讓學生知其然，更要使學生知其所以然，提高學生的知識應用能力.

例如關于滑動摩擦力公式f滑=μFN的理解.

人教版物理必修1第59頁，對此公式的應用列舉了一道馬拉貨的題目，f滑=μFN=μmg=980N.由此，學生記住了兩點：（1）滑動摩擦力大小是動摩擦因數和壓力的乘積；（2）壓力大小等于重力大小.

顯然，學生對此公式并沒有真正的掌握，而是機械性地記住了公式的樣子，對其中的物理量半知半解.要理解和應用滑動摩擦力的公式，重點是FN的理解三步走：（1）同一個物體，以不同的接觸面靜止在水平地面上，測量壓力，使學生明確壓力大小等于重力大小，且與面積無關；（2）對靜止在水平地面上的物體施加一個豎直向下（豎直向上）的力，測量壓力，使學生明白壓力大小可以大于（小于）重力大小；（3）把物體放在斜面上，測量壓力，使學生知道在沒有施加其他力的作用下，壓力可以小于重力大小.如此策略，也可為以后的受力分析和力的分解作好鋪墊.

3 基于“物理涵義”的字母理解

物理課本中對概念和規律的表述，不僅嚴謹，而且指出其內在的特點和注意點，能夠幫助學生理解知識點.但好多學生往往只注重概念和規律的公式記憶，忽略了字母涵義的理解，導致解題時出現知識點的斷層，無法進行前后知識點的鏈接，出現知識應用的思維困難.

例如關于萬有引力提供向心力F萬=G Mm/r2=mv2/r.的理解.

如圖1所示，“嫦娥一號”探月衛星從地月轉移軌道進入繞月軌道，要經過多次變軌，后進入到工作軌道Ⅲ.研究P點（軌道的相切點），設月球球心為O，求三條軌道在P點的加速度大小關系.

學生解題思路如下：據向內變軌，得到v1P>v2P>v3P，再由a=v2/rPO得，a1P>a2P>a3P.

顯然，結果是錯誤的.究其原因：學生對F萬=GMm/r2和a=v2/r中的r的含義沒有真正理解.學生沒有仔細考慮兩個r有何區別，應用時只是機械性地把圓周運動的半徑代入進行求解.但當運動軌跡為非圓周時，學生的思維缺陷問題就出現了.

人教版物理必修2第40頁黑體字寫著“…引力的大小…，與它們之間距離r的二次方成反比.” 故G Mm/r2中的r是引力距離，即兩天體球心間距離；人教版物理必修2第42頁第三段第二行“……行星做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力提供的.” 故v2/r中的r是圓周軌跡的半徑，如為非圓周軌跡，則為對應點的曲率半徑.

顯然圖中三條軌道在P點的曲率半徑滿足r1P>r2P>r3P，故據a=v2/r無法得到結果，所以只能依據牛頓第二定律a=F萬/m=GM/r2得到a1P=a2P=a3P.

讀一讀文字描述，劃一劃關鍵詞語，想一想區別聯系，對物體概念和規律的理解有進一步的提升，對解決物理問題有明確的指導作用.

4 基于“物理過程”的展現思維

高中物理新課標中提出了“過程與方法”這一教學目標維度，教師必須關注概念和規律教學中的“過程教學”.任何一個物理概念和規律的出現都必須要準備足夠多的感性材料，使學生獲得豐富的感性認識，為接受和理解知識打好基礎.

舉例：參考系概念的引入.

視頻切入，A火車某節車廂里有幾個人坐著在聊天.

問學生這幾個人有沒有運動，依據是什么.

學生會說沒動，因為人坐著，且A火車沒有動.

此時視頻鏡頭慢慢地轉向車窗外，發現旁邊有一輛B火車在向左運動.

學生會說A火車可能在運動，也可能是靜止的.

這時，鏡頭慢慢地轉向了路旁的房屋和樹木，發現房屋和樹木都在向左運動.由此得到，A火車是運動的.

老師可以逐一說明剛才學生的各個答案其實都是正確的，因為選擇了不同的參考物體，由此得到了不同的答案.以此成功引入參考系的概念.

每個物理概念和規律都是知識的精髓，很抽象，教學時必須要把思維緩慢地釋放，漸進式的引導學生積極參與物理現象的發現和概念規律的推理過程，使學生在思維的碰撞過程中逐步形成物理的思維，并在思考中不斷地提升.沿著物理過程的展現步驟向上走，思維暢通，理解無阻，解決問題水到渠成.

5 基于“物理探究”的實驗思維

物理學是一門以實驗為基礎的科學，在物理概念和規律的教學中，實驗是一個不容置疑的好方法.有效的實驗不但能激發學生的學習興趣，而且還能為知識的學習提供足夠的感性和理性準備.使學生在實驗設計和操作過程中，回憶、理解和運用相應的物理知識，不斷地強化和鞏固原有的認知結構.

舉例：“探究電磁感應的產生條件”.

在電路連接正確的前提下，讓學生自己去試探性地操作線圈的運動，教師不參與運動方向的指導，讓學生自己去發現和歸納條件：條形磁鐵（通電小螺線管）在大螺線管中上下運動，或小螺線管的開關閉合（斷開）瞬間，或與小螺線管串聯的滑動變阻器的滑動，都能在大螺線管中產生感應電流.雖然動作簡單，但讓學生參與操作，不但實驗的可信度提高了，而且學生的學習興趣也大大提升，更加有利于現象的理解和知識的傳授.

實驗教學，讓學生融進實驗過程中，強調學生的參與、探索、體驗和理解，培養學生動手、思考、總結等嚴密的物理實驗思維能力，在師生相互配合的過程中，使學生充分感受到演示實驗的真實性，讓學生在合作交流中獲得知識，促進理解，使知識系統化，提高知識的內在轉化率.

6 基于“態度責任”的情感思維

“從生活走向物理，從物理走向社會”，是新課程的基本理念.概念和規律的教學，由知識本位轉向人文本位，充分挖掘其內在的教育功能，結合物理科學方法，注重科學精神和意識，滲透“科學、技術、社會”的STS教育，讓學生關心生活、關心社會，探索自然，感悟物理的奧妙，培養理性思維價值觀，提高學生對科學的興趣和關注度.

例如關于質點模型的理解，要使學生領悟分析解決問題時，要抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的辯證思想；牛頓第二定律，說明了事物是由內因和外因共同決定的因果關系；萬有引力定律，宣告了天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學法則，使學生領悟物體間存在普遍聯系的哲學思想；能量的耗散，指明了雖然自然界能量守恒，但還是急切需要節約能源的一個全人類生存的問題.

所有的一切，都會使學生感受到知識的力量，科學的魅力，激發學生強烈的興趣和求知欲，培養正確的人生觀和科學的價值觀，更好地幫助學生針對學習生活中的問題做出正確科學的判斷和選擇，讓學生以理性的思維去探索自然界的本質，在不斷地發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程中充實知識，提升技能，提高對周圍世界的理解.

參考文獻：

[1]黃恕伯.物理教學中如何“重過程”[J].物理教學探討，2004（7）.

[2]梁樹森.促進概念變化的物理教學[J].物理教師，2005（4）.

[3]楊銀海.高中物理新課程教學與學生成長[J].中學物理教學參考，2009（12）.