基于培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的初中物理概念教學(xué)

摘 要：概念教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的一個(gè)著力點(diǎn).初中物理概念教學(xué)，需要厘清物理觀念形成過程中的關(guān)鍵能力點(diǎn)，并落實(shí)在學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生逐步形成適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.

關(guān)鍵詞：學(xué)科核心素養(yǎng);概念教學(xué);必備品格;關(guān)鍵能力

文章編號(hào)：1008-4134（2019）16-0011 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：顧建元（1965-），男，蘇州人，本科，中學(xué)特級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)、教師專業(yè)發(fā)展.

物理學(xué)科核心素養(yǎng)，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)而逐步形成的、具有物理學(xué)科特征的、適應(yīng)學(xué)生終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力.從初中學(xué)生能力發(fā)展需要及學(xué)習(xí)進(jìn)階角度思考，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面.

物理概念，是整個(gè)物理學(xué)知識(shí)體系的基石.初中物理概念教學(xué)，是初中物理教學(xué)的重要組成部分，也是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)之一，對(duì)學(xué)生形成正確物理觀念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、掌握研究問題方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度都具有重要意義.本文以培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向?qū)Τ踔形锢砀拍罱虒W(xué)進(jìn)行探討.

1 創(chuàng)設(shè)情境：基于認(rèn)知規(guī)律，幫助學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)

物理概念的建立，需要在觀察、分析一系列事實(shí)、現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維方法，把事物共同的、本質(zhì)的特征加以抽象而形成的，離不開感知和抽象兩個(gè)過程.然而，學(xué)生在獲得感知過程中，認(rèn)識(shí)能力、物理表達(dá)能力是關(guān)鍵.為此，立足學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力、物理表達(dá)能力，是初中物理概念教學(xué)中的重點(diǎn).

認(rèn)識(shí)能力，是接收、加工、儲(chǔ)存和應(yīng)用信息的能力.物理表達(dá)能力，是學(xué)生用準(zhǔn)確的物理語言（包括語言、符號(hào)、圖像）表達(dá)物理概念、物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、物理過程等物理問題的能力.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，提出有效問題，是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)能力、物理表達(dá)能力的重要方法.例如，在“內(nèi)能”課題引入時(shí)，筆者創(chuàng)設(shè)了如下學(xué)習(xí)情境：

如圖1所示，橡皮塞靜止在水平軌道上，讓一節(jié)干電池從斜面的某一高度處滾下，滾動(dòng)的電池推動(dòng)橡皮塞前進(jìn)一段距離;

如圖2所示，用手將橡皮筋拉開，橡皮塞套在橡皮筋上，放手后形變的橡皮筋將橡皮塞彈射出去;

如圖3所示，試管里裝有適量的水，在試管口蓋上橡皮塞，將試管固定在鐵架臺(tái)上，用酒精燈對(duì)試管加熱至水沸騰后，水蒸氣將橡皮塞從試管口推出.

在此基礎(chǔ)上，提出如下問題.

運(yùn)動(dòng)的干電池、形變的橡皮筋有何共同特征？水蒸氣是否也具有這一特征？運(yùn)動(dòng)的干電池、形變的橡皮筋、水蒸氣有什么不同點(diǎn)？

【設(shè)計(jì)目的】創(chuàng)設(shè)了“運(yùn)動(dòng)的干電池、形變的橡皮筋都具有做功本領(lǐng)（具有能）”的學(xué)習(xí)情境，以三個(gè)遞進(jìn)式問題為引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生順利獲得“水蒸氣也具有能，且能的形式不同于機(jī)械能”的新認(rèn)知.

建構(gòu)主義理論告訴我們，新認(rèn)知必須以學(xué)生的原認(rèn)知為基礎(chǔ)，才能實(shí)現(xiàn)從“現(xiàn)有水平”向“未來發(fā)展水平”發(fā)展.創(chuàng)設(shè)情境，要基于學(xué)生的原認(rèn)知，遵循認(rèn)知發(fā)展規(guī)律;提出問題，要基于思維的切入點(diǎn)，讓學(xué)生在眼見為實(shí)、生動(dòng)形象的學(xué)習(xí)情境中獲得新感知、形成新認(rèn)識(shí).

2 抽象概括：基于領(lǐng)悟方法，引導(dǎo)學(xué)生建立物理概念

幫助學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，是建立物理概念的重要基礎(chǔ).然而，物理概念，往往不能從感性認(rèn)識(shí)中直接，需要經(jīng)過抽象、概括過程才能建立起來.然而在抽象概括的過程中，往往需要借助于科學(xué)方法.為此，立足學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，領(lǐng)悟科學(xué)方法，提高學(xué)生的抽象、概括能力，是初中物理概念教學(xué)中的第二個(gè)著力點(diǎn).

抽象，是在觀察、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)已獲得的物理事實(shí)進(jìn)行加工處理而形成的對(duì)物理對(duì)象、物理現(xiàn)象、物理過程的本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí).概括，是在抽象基礎(chǔ)上把所有反映物理事物本質(zhì)的屬性結(jié)合為一個(gè)整體，形成事物整體的、一般的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而推廣到同類事物.為了幫助學(xué)生完成抽象概括過程，促進(jìn)感性認(rèn)識(shí)的提煉升華，需要運(yùn)用科學(xué)方法.例如，在“內(nèi)能”概念建立時(shí)，我們創(chuàng)設(shè)了如下學(xué)習(xí)情境：

同時(shí)在盛有相同質(zhì)量的冷水和熱水的兩個(gè)燒杯中滴入一滴紅墨水，觀察墨水?dāng)U散快慢的情況，說出墨水?dāng)U散的快慢與溫度的關(guān)系;

如圖4所示，輕質(zhì)彈簧將兩個(gè)完全相同的小球連接起來，用手分別擠壓或拉伸兩小球之間的彈簧，結(jié)合自身體驗(yàn)，說出彈簧被擠壓或拉伸時(shí)手的受力情況.

在此基礎(chǔ)上，提出如下問題.

做熱運(yùn)動(dòng)的水分子具有什么形式的能？與溫度的關(guān)系怎樣？

分子間存在著引力和斥力，除分子動(dòng)能外，燒杯中的水還具有什么形式的能？

【設(shè)計(jì)目的】以動(dòng)能、勢(shì)能為學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，在情境中巧妙滲透了比較、類比、遷移等科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生感悟“分子動(dòng)能、分子勢(shì)能”的存在，從而抽象概括內(nèi)能的概念.

建構(gòu)主義理論告訴我們，知識(shí)不是通過教師直接傳授獲得的，而是學(xué)生在新的學(xué)習(xí)情境下，運(yùn)用必要的學(xué)習(xí)資源和科學(xué)方法，通過意義建構(gòu)的方式獲得的.創(chuàng)設(shè)一個(gè)有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生順利完成抽象概括過程，才能實(shí)現(xiàn)感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，從而建立起新概念.

3 判斷辨析：把握本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生理解物理概念

物理概念有內(nèi)涵與外延之分.概念的內(nèi)涵，是反映在概念中的對(duì)象的本質(zhì)屬性或特有屬性，常常稱之為概念的含義;概念的外延，是概念所反映的本質(zhì)屬性或特有屬性的對(duì)象，常常稱之為概念的適用范圍或條件.然而，深化內(nèi)涵、拓展外延，判斷能力、辨析能力是關(guān)鍵.為此，立足學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的判斷能力、辨析能力，是初中物理概念教學(xué)中的第三個(gè)著力點(diǎn).

判斷，是對(duì)思維對(duì)象是否存在、是否具有某種本質(zhì)屬性以及事物之間是否具有某種關(guān)系的肯定或否定.辨析，是對(duì)不同的事物進(jìn)行區(qū)別和評(píng)析.判斷與辨析，是把握概念的內(nèi)涵與外延的重要手段.例如，在對(duì)“內(nèi)能”概念的理解時(shí)，我們創(chuàng)設(shè)了如下問題.

關(guān)于物體內(nèi)能的一些說法，其中正確的是（ ）

A.靜止在水平地面上的物體也具有內(nèi)能

B.相同溫度的一杯水與半杯水，內(nèi)能一樣大

C.溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大

D.0℃的冰熔化成0℃的水，體積變小了，但內(nèi)能不變

【設(shè)計(jì)目的】通過判斷與辨析的過程，引導(dǎo)學(xué)生加深理解“內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同形式的能，物體的內(nèi)能跟物體內(nèi)所含分子的多少、分子的質(zhì)量、物體的溫度以及體積等因素有關(guān)，以及物體在溫度升高時(shí)內(nèi)能隨著分子動(dòng)能的增加而增大”等知識(shí).

皮亞杰的兒童思維發(fā)展理論告訴我們，思維起源于主客體相互作用的活動(dòng)，智慧的本質(zhì)是適應(yīng)，同化與順應(yīng)是適應(yīng)過程的兩種機(jī)能.通過判斷與辨析的過程，引導(dǎo)學(xué)生在新情境下利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)去同化新知識(shí)，引起順應(yīng)過程，并對(duì)原認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組，從而達(dá)到把握事物的本質(zhì)屬性以及本質(zhì)屬性的對(duì)象的目的.

4 解釋遷移：形成觀念，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念

學(xué)習(xí)物理概念的目的，是要促進(jìn)學(xué)生形成正確的物理觀念.然而，從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，是促進(jìn)學(xué)生形成正確物理觀念的重要途徑.在形成物理觀念過程中，解釋能力、遷移能力是關(guān)鍵.為此，立足學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的解釋能力、遷移能力，是初中物理概念教學(xué)中的第四個(gè)著力點(diǎn).

解釋，是合理地對(duì)事物變化的原因、事物之間的聯(lián)系或事物的發(fā)展規(guī)律做出說明的一種素質(zhì).遷移，是將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到新的情境，解決新的問題所體現(xiàn)出的一種能力.解釋與遷移，是實(shí)現(xiàn)知識(shí)、技能向能力、品格轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵.例如，在形成“力與運(yùn)動(dòng)”的正確觀念時(shí)，設(shè)計(jì)了如下問題.

下雨了，小明看到水平放置在室外的鋁合金管子上的水滴越來越大，大到一定程度就掉落下來.請(qǐng)你解釋：

水滴掉落前受到哪幾個(gè)力作用？力的大小是如何變化的？

【設(shè)計(jì)目的】以水滴為研究對(duì)象，遷移“二力平衡”知識(shí)進(jìn)行推理，水滴除受到豎直向下的重力外，一定還受到了豎直向上的“附著力”，重力和“附著力”大小相等，且隨著水滴的增大而增大.

辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論告訴我們，人類的認(rèn)識(shí)具有反復(fù)性，人類追求真理的過程不是一帆風(fēng)順的，這就決定了人們對(duì)一個(gè)事物的正確認(rèn)識(shí)往往需要經(jīng)歷“從實(shí)踐到認(rèn)識(shí)，再?gòu)恼J(rèn)識(shí)到實(shí)踐”的多次反復(fù)才能完成.解釋與遷移，是認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的有效載體，也是促進(jìn)學(xué)生形成正確物理觀念的重要途徑.

總之，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生的一種學(xué)科必備品格，在應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)問題時(shí)表現(xiàn)為解決處理問題的一種學(xué)科關(guān)鍵能力.初中物理概念教學(xué)，需要我們圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，厘清形成正確物理觀念過程中的關(guān)鍵能力點(diǎn)，并落實(shí)在學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生逐步形成適應(yīng)學(xué)生終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]郭玉英.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

[3]李世模.基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)策略[J].中學(xué)物理，2019，37（04）：2-3.

[4]周后升.基于核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力理論的教學(xué)實(shí)施——以“三力動(dòng)態(tài)平衡問題”的復(fù)習(xí)教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2019，41（03）：14-18.

（收稿日期：2019-04-10）