基于核心素養的體驗式高中物理概念教學策略

林少顏

摘 ? 要：物理概念教學是物理教學的核心和基礎，其教學目標的達成程度直接影響到學生對物理知識的掌握程度。傳統的物理概念教學往往缺乏行之有效的教學方式，學生被動地接受物理概念，影響了學生對物理概念的理解程度。通過列舉“前概念”沖突體驗、概念形成淵源體驗、實驗探究體驗、生活體驗、溫故知新類比體驗五種體驗式教學方式，探索實施教學的策略，以期更好地開展高中物理概念教學。

關鍵詞：高中物理;概念教學;核心素養;體驗式教學;教學策略

中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1009-010X（2019）35-0038-04

《普通高中物理課程標準（2017年版）》提出的物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。在物理教學中，概念教學具有舉足輕重的作用，在概念教學中，核心素養體現在方方面面。

物理概念教學是培養學生科學態度與責任的主陣地，物理概念既是物理知識的核心，又是構成物理規律，形成物理觀念的起點和基礎。但物理概念抽象難懂，且教師在進行物理概念教學時往往缺乏行之有效的教學策略，即常常照本宣科，以“填鴨”的方式教授學生物理概念，由此導致學生被動地接受概念，以致對后期的進一步學習造成了很大的障礙，也大大阻礙了學生物理學科核心素養的形成。

體驗式教學法重視情境體驗、情感體驗，即教師在教學過程中，要從教學的實際需要出發，創設或模擬與教學內容相適宜的具體場景或情境，引導學生在親身經歷和情感體驗中獲得個人感悟，幫助學生建構知識、提升認識、理解教學內容，從而達到既定的教學目標。體驗式概念教學策略一改被動接受概念的方式，即通過有效的教學途徑，讓學生在學習物理概念的同時，能夠親身體驗物理概念的建立與形成過程，幫助學生輕松有效地理解物理概念，以下介紹幾種典型的體驗式物理概念教學方式。

一、“前概念”沖突體驗

前概念又叫前科學概念，即接受正規的科學教育之前所形成的概念。前概念可能是準確的，也可能是有偏頗的，甚至是錯誤的。在教學過程中可利用前概念的正向遷移、負向遷移作用完成知識遷移，正向遷移完善、深化學生對科學概念的理解，負向遷移修正原有概念，“前概念”沖突體驗更多地利用了前概念的負向遷移作用。在進行某一新物理概念的教學前，教師要進行學情分析，了解學生的前概念情況，并創設各種問題情境，使學生無法利用前概念進行解釋，由此引發學生的新舊認知沖突，然后再通過實驗驗證、比較辨析、概念新解等方式重新建立正確的科學概念。

例如在位移概念的教學中，教師可以設置這樣的場景：1.某人繞操場300m跑道跑了一圈，他跑了多遠？2.某同學從操場正中央出發，向東走了5m停下來，這個人現在在哪里？學生的前概念是初中所學的路程，在回答第一個問題時，學生會直接答出300m.這時教師追問：3.可我沒看見他跑，我認為他沒動，還在原處啊，你怎么解釋？在回答第二個、第三個問題時，學生開始不知所措了，沒有方向，無法判定人在哪里，純粹用初中所學的路程概念無法解決現在所碰到的難題。要確定人在哪里，需引入方向，位移的概念就是這么產生的。第一個問題引發沖突體驗，人到底走了多遠，單單用路程的概念解釋不夠;第二個問題引發沖突體驗，沒有引入方向，無法判定人的具體位置。在這強烈的沖突體驗下，教師引出位移的概念，解決了所提出的問題：人繞操場跑一圈，路程是300m，但位移為0;人若從操場中央往東走，則人的位移是5m，方向向東。

有了這樣的“前概念”沖突體驗，學生對概念的區分和理解會更加深刻，也無形中培養了學生正確使用物理思維方法解決實際問題的能力。

二、概念形成淵源體驗

為了讓物理概念教學更加生動有趣，在教學過程中應盡量挖掘概念形成的歷史背景，即讓學生回到過去，了解概念誕生的前因后果，然后再以故事性的方式幫助學生建立物理概念。

以動能、動量概念的建立為例。高中物理魯科版必修二是這么引入動能概念的：以生活實例流動的空氣可以做功，臺風、龍卷風等具有巨大的能量作為新課引入，得出動能的概念——物體由于運動而具有的能叫做動能，然后通過一個小實驗得出影響動能大小的因素是質量和速度，隨后直接給出動能的表達式。課本是這么引入動量概念的：利用控制變量思想，相同速度的小汽車和貨車，質量大的貨車比較不容易停下來;相同質量的兩輛車，速度大的比較不容易停下來，然后直接得出動量的概念——動量是質量與速度的乘積。顯然這兩個物理概念都涉及到了質量和速度，那么為什么呈現出兩個不一樣的概念呢？為什么這么定義呢？教材對此的定義方式有一些生硬，因此學生只能教什么背什么。

事實上，關于動能、動量這兩個概念的建立，是有它的歷史淵源的。這兩個概念的建立經歷了一場漫長的科學史上著名的關于運動量度的學術爭論——應該以mv作為運動的量度還是以mv2作為運動的量度。兩派的爭論和對峙長達半個多世紀，最后在達朗貝爾的“判決”中結束——兩個量度都有效。再到后來才有了動能、動量這兩個概念，才有了動能定理和動量定理。

在動能、動量的概念教學中加入這樣的物理學史故事，可以讓學生親身體驗科學史上物理學家的爭論，了解概念的形成歷史，這種情感體驗將生硬的物理概念變活了，使其更貼近生活了，也就不再枯燥乏味了。

概念形成淵源體驗在培養學生物理學科核心素養方面也發揮了極大的作用。在了解相關物理學史的過程中，學生無形中建立了物理概念，進而形成了大物理觀念——運動觀、守恒觀等，同時也體驗了科學概念形成過程的艱辛，由此可培養學生嚴謹、精益求精、孜孜不倦追求真理的科學態度，以及對待學習、生活的高度責任感。物理學史集中體現了人類探索客觀物質世界的艱辛歷程，凝聚著偉大物理前人的科學思維，囊括了大量科學思維形成和發展的案例，是培養學生物理學科核心素養的良好教學資源。

三、實驗探究體驗

科學探究是物理學科核心素養之一，廣泛應用于物理教學過程。實驗探究體驗教學可能大部分教師將其應用在物理規律的發現上，較少落腳于物理概念的建立上。物理概念既是重要的物理知識，又是探究物理規律、構建物理理論的基礎，同時物理概念的建立也是物理規律發現的前提。應用實驗探究體驗開展物理概念教學，能有效避免將抽象的物理概念生硬地灌輸給學生。

在進行傳感器這一章節的教學前，傳感器的概念對于大多數學生而言，顯得高深莫測，覺得傳感器對他們來說遙不可及，既陌生又難懂，更不用說了解傳感器的概念和相關原理了，因此本章節的設計可以以實驗探究體驗為基礎逐步開展教學。

首先以視頻《人工智能機器人》等引入，讓學生初步認識傳感器在人工智能方面的應用，這樣學生對傳感器就有了初步的認識。接著師生共同體驗自制教具“魔術燈泡”，即干簧管磁控開關控制燈泡亮暗。該環節的設置讓學生體會到“高大上”的人工智能原來離我們很近，我們也可以輕松制作，如此學生對傳感器概念的理解就形成了較為深刻的感官認知。在此基礎上，教師揭秘“魔術燈泡”的原理，使學生認識到控制燈泡亮暗的核心元件是干簧管，由此使學生形成對相關概念的初級認識：干簧管的作用是將磁信號轉變為開關的通斷。最后學生觀察干簧管的結構，并分組設計“干簧管控制電路”的小實驗。如此學生對干簧管的工作原理就有了深刻的認識，也能將該元件應用到簡單的實驗設計中。

概念教學與規律教學緊密聯系，接下來所學的熱敏電阻、光敏電阻的工作原理，我們以類似的實驗探究體驗的方式，讓學生親身經歷設計實驗、得出實驗結論的過程。有了這么多的實驗探究體驗后，學生就能基本掌握幾種典型的傳感器元件工作原理，進而得出規律，總結出共同特點。如此該章節的重難點就得到了有效突破，抽象的傳感器概念也就顯得“有血有肉”了。

將實驗探究體驗應用于概念教學，在培養學生的科學探究核心素養方面有較大的教育功能。其更多地關注學生的學習經歷，凸顯課堂上學生的主體地位，將物理概念滲透到物理實驗中，由此激發學生的學習興趣。同時它還能讓學生在自主探究的過程中，獲取知識，領悟科學方法，鍛煉科學思維，進而提升物理學科核心素養。

四、生活體驗

物理與生活緊密聯系，互相滲透，互相影響。生活體驗直觀、熟悉、具體、貼近學生，物理概念抽象、高度概括、難懂。若能把直接的生活體驗滲透到物理概念教學中，那將大大降低物理概念教學的難度。

在慣性的教學中，可以設置小游戲：讓學生模擬公交車加速啟動、剎車、左拐、右拐等情況下乘客的狀態。這些場景大家都有經歷，也都很熟悉。通過模擬場景，學生總結規律，進而形成慣性的概念。再比如在機械振動概念的教學中，教師展示生活場景——樹枝隨風擺動、蕩秋千，然后讓學生演示將刻度尺一端固定在桌子邊沿，另一端壓彎放開，尺子上下運動的實驗。隨后再讓學生概括這幾個生活場景的共同特征——能夠在某個位置附近往復運動，由此機械振動的概念就生成了。從生活場景到抽象的概念，兩者之間本來隔著一道鴻溝，經過了生活情境再體驗，可使抽象的概念變得具體、生動。

五、溫故知新類比體驗

類比法是人們根據兩個對象之間在某些方面的相同或相似，推論出它們在其他方面也可能相同或相似的一種認識事物的思維方法，類比教學把學生不容易理解的問題、容易混淆的知識點通過類比變得容易。所謂溫故知新類比體驗就是在教學中通過教師引導回顧與新知識相類似的舊知識，使學生體會新舊知識之間的聯系，從而形成新認知的一種體驗式教學方式。溫故知新類比體驗教學同樣適用于物理概念教學。

例如電勢能、電勢、電勢差概念的教學一直以來都是教學的難點，電場本身就很抽象，這幾個在電場教學中常用的概念更是陌生、抽象。但如果我們將電勢能與重力勢能、電勢與高度、電勢差與高度差類比，這樣難度就能降一大檔。前者是看不見摸不著，在日常生活中沒有任何直觀體驗的，后者則貼近我們的生活，且學生在之前的學習中都已經掌握清楚了，如此類比有利于學生理解相關概念。

類比體驗可以將抽象、難以理解的概念簡單地表達清楚，有利于學生理解和掌握相關知識，也能起到溫故知新的作用。同時學生通過類比體驗，還能鍛煉科學思維。

物理概念教學是中學物理教學成功的關鍵，物理概念是物理教學的重點、難點。體驗式物理概念教學重在關注學生學習過程中的親身體驗和情感體驗，并真正做到了以學生為中心，有效培養了學生的物理學科核心素養。幾種體驗式教學方式適用于不同的物理概念教學，也可以交叉使用，由此可實現高效的物理概念教學。

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