基于物理核心素養下的概念教學四步曲

江小安

摘要：高中物理概念和規律的教學，是培養學生物理核心素養的有效載體。本文從“學生發展”為核心的教學視角，提出物理概念教學從引入、形成、鞏固深化、拓展提升等四個環節逐步深入，并指出在概念教學中要由“知識”向“觀念”轉變、“結果”向“思維”轉變。

關鍵詞：物理概念；科學思維；經歷形成；鞏固深化；拓展提升

引言

物理概念是人們在認識物質世界的過程中，經過大腦的思維加工、升華，從物理的現象、過程中逐步形成的具有物理最本質的特征。在概念的形成過程中，產生了對物理的認識及處理物理問題的思維，即物理觀念。一旦學生具備了物理觀念，他們就能熟練地運用物理思想方法去處理實際問題。因此，學好物理概念是學好物理的關鍵。

1創設情景，營造概念引入的氛圍，發展學生的形象思維能力

高中大部分物理概念比較抽象，很多物理量是矢量，增加了概念理解的難度。不同概念采用不同的引入方法，對學生快速形成物理概念起到非常重要的作用，常用的方法有：

1.1借助生活情境引入

物理知識蘊藏于生活中，高中生已具備了一定的生活感性認識，只要通過一定的思維活動就可形成初步的概念認識。如“參考系”概念的建立，先提出問題：人坐在向前運動的汽車上，看車內的人和車外的樹木，發現運動情況是不一樣的，這究竟是什么原因造成的？學生回顧生活實際，明確了只有選定好參考系，并把自己（或觀察者）置身于參考系中去觀察其他物體，也就是說“我（觀察者）的眼睛長在參考系上”，這樣看問題就迎刃而解了。

1.2借助物理實驗引入

有些概念的建立，學生并不具備足夠的感性材料，往往可以通過一些隨手小實驗、演示實驗、模擬實驗、分組實驗等，讓學生通過細心觀察，建立第一手感性認識，這些感性認識的積累，為概念的形成提供了豐富的素材。如在引入“自由落體運動”概念時，通過牛頓管演示羽毛和金屬片在有空氣和真空下下落快慢的對比實驗，借助“在真空中重量不同的兩物體下落一樣快”的實驗事實，讓學生理解：所謂“自由”，即只受重力無其它阻力作用，所謂“落體”，即豎直向下運動的物體。

1.3借助過程共性引入

物理過程之間往往有共性，通過對比抽象出新概念的本質特征。如“加速度”概念的建立，可以先列舉幾個對比實例：火車啟動至速度100km/h，需要幾分鐘：而汽車啟動，同樣增大到100km/h卻只需幾秒鐘：射擊時，手槍里子彈的速度從零增加到100km/h，僅需千分之幾秒……為了描述這幾個過程的不同，引入一個描述速度變化快慢的物理量——加速度，能更好地反映物體運動的特點。

1.4借助類比方法引入

新舊物理概念之間也有共性，適當地運用類比的方法，它可以把學生不容易理解的新概念與熟悉的舊概念進行類比，更快速地掌握新概念，也能把容易混淆的知識點予以澄清。如在電場中引入電勢能、電勢、電勢差概念時，可以類比重力場中重力勢能、高度、高度差等，運用類比手段能有效地突破電場中這些抽象的概念。

1.5借助物理量的含義引入

在每學習一個新物理量的時候，教師除了讓學生知道物理量的定義、公式和單位，更重要的是要讓學生理解這個物理量特定的含義。例：為了描述物體運動的快慢引入“速度”概念，其數值上等于“單位時間內物體發生的位移”，單位是“m/s”：為了描述磁場的強弱，引入“磁感應強度”概念，其數值上等于“穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數”，其單位是“wb/m2”等。

2科學思維，經歷概念形成的過程，內化學生的分析推理能力

傳統的概念教學建立在“雙基”的基礎上，以傳授知識為根本，強化知識的機械記憶，容易忽視在概念形成過程中學生的主體作用，學生缺失了理性思維與分析的機會。在當前物理學科的核心素養下，要求高中物理概念的教學不僅僅是對特定具體知識的學習，更應該注重引導學生通過一定的思維活動，形成物理的基本觀念，即從“知識”向“觀念”的轉變，

在這一環節中，學生已從概念的引人中獲得了一定感性知識，對于物理概念的本質特征，還需引導學生進行比較、分析、判斷、綜合、概括，找出事物間存在的本質屬性，從而形成概念。如在“摩擦力”的教學中，設計四個隨手小實驗，實驗①：手斜壓在桌面上并往前推，手不滑動：實驗②：手斜壓在桌面上，相對桌面往前滑動和往后滑動：實驗③：將書本壓在手背上，將手迅速抽出：實驗④：將手壓在書本上，用另一只手將書本迅速抽出。從以上四個小實驗，分別讓學生感受因摩擦而有力的存在即在接觸面上產生的這個阻礙力就是摩擦力。接著，以問題的形式進一步討論，問題①：摩擦力發生在兩接觸的物體之間，不接觸有摩擦力嗎？問題②：是否只有運動的物體才受摩擦力？靜止的物體受摩擦力嗎？問題③：摩擦力方向一定與運動方向相反嗎？教師引導學生從實驗中對比分析得出：當物體發生相對運動或有相對運動的趨勢時，在接觸面上產生了一個阻礙物體相對運動的力，這個力就是摩擦力。

3鞏固深化，培養運用概念的技能，提升學生的綜合分析能力

學生從理論上學習了概念還不等于真正掌握了概念，物理從生活中來，只有將概念應用于實際問題中，才能進一步發現概念理解上的偏差。如“加速度”概念，不少同學受“速度大，則加速度也大”、“速度變化大，則加速度也大”等假象所迷惑，因而容易產生概念理解錯誤。要正確理解，首先要從文字角度上剖析“加速度”的概念，如何理解“加速度是反映物體速度變化快慢的物理量”中的“快慢”？學生結合前概念速度、速度的變化，與速度變化率（即變化的快慢）進行對比分析進一步理解了概念的內涵：其次，從數學角度上“加速度是速度變化量△v與發生這一變化所用時間t的比值”中“比值”指的是什么？教師適當啟發點撥，引導學生抓住概念中的關鍵字詞來突破概念理解的難點。接著，教師通過設計概念理解題，引導學生理解概念的外延，設計如下幾個問題引導學生討論：①勻加速、勻減速直線運動中速度和加速度各有何特點？②加速度大則速度大：加速度小則速度小：加速度為零則速度也為零。這三種說法是否正確？為什么？③加速度大則速度變化大：加速度小則速度變化小：加速度為零則速度不變化。這三種說法是否正確？為什么？引導學生進行討論，在討論中相互啟發，不斷糾正錯誤，學會思考，這樣才能更好地理解和應用概念。

4拓展提升，顯化物理的思想方法，培養學生創造性思維能力

這一環節中，教學的目標不僅僅指向結果性的知識，而應側重于形成性的知識或者形成知識的方法。高中物理概念的教學中蘊含了豐富的科學研究方法，這些方法是前人長期的積累并總結出來的，學生的科學研究方法應該是“一學習”、“二模仿”、“三創新”，這樣才能大大縮短學生探索的過程。因此教師在概念的教學中積極挖掘，有意識去滲透，或者直接傳授給學生現成的物理思想和方法，提升他們應用已知的物理思想方法去解決物理實際問題的能力，可以最大程度地避免學生少走彎路。高中許多物理概念如速度、加速度、電勢、電容、功率、磁感應強度、電場強度、折射率等都是用兩個或多個基本物理量的“比”來定義新的物理量，這種比值的思想反映了新的物理量不隨定義所用的物理量的大小、增減、取舍而改變。除了比值法，物理概念教學中，還用到了極限思想（如瞬時速度、向心加速度、瞬時感應電動勢等）、理想模型法（豎直上拋運動、平拋運動等）、類比法（電勢、電勢差、電勢能等）。

結束語

概念教學過程本身是一門藝術，也是科學知識、科學思維的形成過程。在物理概念教學的過程中，應根據概念的特點，選用不同的的教學方法，讓學生理解概念的內涵。