建構物理概念，培養學生科學素養

管慶齡

摘要：以“加速度”概念的引入為例，從培養學生科學素養的角度分析學生在學習“加速度”概念時，如何正確地以問題的形式引導學生自主設疑，層層剖析，自主構建概念，并在建構概念的過程中逐漸培養學生的物理核心素養，以達到物理教學教育中提高學生的科學素養的目的。

關鍵詞：科學素養;高中;物理概念;加速度

一、學生科學素養培養的重要性

公民的科學素養是全體國民綜合素質的重要組成部分，也是日益激烈的國際競爭中影響國家綜合國力的重要因素。物理作為一門研究物體的運動及運動規律的自然學科，要求學生在尊重客觀事實，剖析事實本質的過程中將知識內化為物理概念、物理規律，并利用科學的思維和研究方法去指導實踐，解決生活和生產中的問題。故而，在物理教學過程中培養學生的核心素養，既是物理學科教學的要求和目的，也是提高國民綜合素質，提高國際競爭力的重要途徑。

二、物理概念是物理核心素養的內容之一

物理核心素養的培養之一是物理概念的建構。“加速度”屬于物理概念，是從物體運動的現象中提煉出來的一個重要的物理觀念，也是相互作用觀念的一個重要橋梁，屬于物理學科的核心概念，對以后探究和理解牛頓三大運動定律有深遠的影響，也是學生認識自然現象，掌握物理規律，從而解釋實際問題的關鍵的物理概念。然而，在長期的教學與教研中發現，很多教師因各種原因總是忽略了學生物理概念的建構。例如，在教學中，很多教師通常用比值定義法定義了加速度，但是并沒有講為什么要用比值定義法定義。

三、深化加速度概念的內涵，引導學生建構物理概念

本人所在學校正在使用的是人教版教材，在“加速度”概念前，教材先安排了實驗--用打點計時器測速度。而之前學生已接觸和掌握了用打點計時器給紙帶打點，并能通過紙帶上的點分析運動物體的速度。且在課本24頁的“科學漫步”介紹了氣墊導軌和數字計時器，所以，在教學中，我們可以利用氣墊導軌和數字計時器向學生展示運動小車的運動情況，讓學生觀察和感受速度快慢與速度變化快慢的不同意義。設計如下：

用以下裝置測量物體速度，體驗速度快慢與速度變化快慢的物理意義。

1.調節平衡螺絲，輕推滑塊，讓氣墊導軌上的遮光條做直線運動。分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并分別計算滑塊通過兩個光電門時的速度為V1、V2，觀察物體的運動，當遮光條經過兩個光電門的時間相等時，認為物體做勻速直線運動，速度是否改變？增加推力，再次測出滑塊的速度V1、V2，引導學生觀察滑塊運動的快慢，得出結論物體運動得越快，測得的速度越大。（此過程讓學生直觀感受速度大小反映了物體運動的快慢）

2.調節平衡螺絲，使氣墊導軌與水平桌面成一定夾角，讓遮光條由靜止開始下滑，記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并分別計算出滑塊通過兩個光電門時的速度V1、V2，比較發現物體在斜面上下滑時運動的快慢發生了變化，而計算所得的速度大小也發生了變化，運動越來越快，速度越來越大，以V-t圖像的形式直觀地觀察物體運動的變化。（此過程讓學生感受在相同時間內物體運動變化快慢與速度變化大小的關系）

3.多次改變氣墊導軌與水平面成的夾角，讓學生觀察滑塊運動的變化情況，計算出對應的速度，并以V-t圖像直觀反映物體運動的變化。（此過程讓學生通過圖像總結斜面傾角改變與速度變化快慢的關系）

讓學生觀察和思考實驗3中不同傾角時物體運動的V-t圖像。引導學生觀察、發現和總結每個V-t圖像中斜率反映了什么？它的物理本質是什么？該怎么定義它呢？從而讓學生討論和總結現在需要引入一個新的物理量來描述這個斜率。接著，結合物理學史中有關描述物體運動及運動變化快慢的史實，有意識地講授物理學家伽利略為了追求真理而定義了加速度的典型史實。再結合教材中的例子說明加速度的概念和物理意義，還可以列舉生活中有關加速度的說法和應用，如交通工具的啟動性能的好壞、短跑項目中人的爆發力……并讓學生深刻認識到所謂的“性能”“爆發力”其實就是這節課大家學習的主題。整個教學過程的設計，核心在于重視學生在真實情境設計和物理實驗中的感受，并層層設問，讓學生主動思考，主動提出解決問題的方案，并讓學生在實驗和實際生活中的需要上升為物理概念建構的過程。這種層層剖析，注重學生物理概念建構過程的設計，以學生身邊的事實為依據，在學生已有的生活經驗中加以提煉升華，既完成了教學目標，突破難點，也符合物理核心素養的要求和目的。

四、結束語

在實際教學中，教師要以物理核心素養為導向，注重學生情感獲得的過程，幫助學生在探索、思考、實驗、總結中不斷提升認識，在體驗中提煉經驗和方法，從而建構物理概念和物理規律，并從中提高學生認識自然，掌握分析問題的能力，利用科學的思維和探究方法解決生活和生產上的問題。

參考文獻：

[1]閆寶山.高中物理核心素養培養研究[J].時代教育.2017-03-30

[2]何蓁.學科核心素養是實踐創新的基礎——從一道高中物理奧賽實驗競賽題談起[J].實驗教學與儀器.2017-11-15

[3]崔偉健.高中物理概念教學中培養學生核心素養探究[J].新課程導學.2019-07-01