以“守恒”思想為例談物理觀念在高中物理教學中的滲透

（長春汽車經濟技術開發區第三中學，吉林 長春 130011）

關健詞：核心素養；物理觀念；守恒

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，也是學生科學素養的關鍵成分。物理核心素養主要包括：物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任。物理核心素養的四個方面是相互聯系、共同發展的。

在物理教學中，為什么有的學生學習物理沒有題海戰術，沒有昏天黑地，物理一樣可以學得很好，越學越有趣，越學越精。而有的學生，題沒少做，功夫沒少下，題型稍一變化，就無從下手，好像沒入門，在參與研究物理核心素養課題目的的過程中，使我逐漸領會到正是“物理觀念”的形成與否，影響到了學生學習物理的興趣，學習的能力，學習的潛力。

研究核心素養中對“物理觀念”的描述，指的是物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華。“物理觀念”包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素。

而“物理觀念”的逐步形成，與教師在課堂教學中的引導作用又密不可分。我將以“守恒”這一物理觀念的逐步滲透為例，談談我在物理課堂中落實核心素養之“物理觀念”的教學體會。

在人教版高中物理教材中，“守恒”思想是通過三本書，必修2，選修3-1，選修3-5 為例，逐步使學生認識到的。首先是通過必修2 第七章第一節《追尋守恒量》中第一次提到了“守恒”二字，這一節中引入了伽利略的經典實驗《斜面實驗》為例，通過小球的滾落，讓學生能夠直觀的感受到動能和重力勢能的總和不變，那么在這一節課的教學中，看似平淡無奇，沒有較難的知識點，可是學生第一次接觸“守恒”這一概念，是有一個由陌生到了解的認知過程的，是由0 到1 的過渡，是認知過程最艱難的部分。尤其是對“守恒”中有變化，變化中的守恒這一哲學思想的理解尤為關鍵。所以在課堂教學中筆者引入了幾個生活趣事，“同學們在一個房間中玩象棋，丟了一只，但是大家都不擔心，因為只要沒有人拿它出去，它肯定在這間房子里。”小小隱喻隨即強化了尋找守恒的方法，即找出增加量和減少量的方法，比較他們之間的關系。這種方法馬上應用到了第八節《機械能守恒定律》的教學中，學生在實驗探究中找到了重力勢能的增加量，又找到了動能的減少量，比較他們的大小后，自然也就得出了機械能守恒的規律。當學生正沈浸在體驗探究的喜悅之中，教師便可以引導孩子們跳出機械能的范疇，進入到更廣闊的能量海洋中，從光能到太陽能，從核能到潮汐能，萬事萬物的能，又有沒有守恒關系呢？《能量守恒定律》便應運而生。教師在這里引入了這樣一段發人深省的來自于諾貝爾物理學獎獲得者費恩曼“有一個事實，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切自然現象.....這條定律稱做能量守恒定律，它指出某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念.....”這樣，一語道被天機，原來萬事萬物理規律都源自某種“守恒”。

當我們學會了“尋找守恒”這一方法后，我們就學會了探究自然的方法，在探究“動量”這一物理概念時，我們采用的方法正是守恒的思想，要找到碰撞中的規律，很重要的途徑之一就是尋找碰撞中的守恒，在《探究碰撞中的守恒量》一節中通過三種實驗方法，最終得到的動量守恒，是“守恒”這一思想在高中物理中的再度升華，讓學生體會到物理探究的真諦，從中體會到物理觀念是物理探究的前提，可見，物理觀念不僅是物理核心素養的重要組成部分，而且還承載著聯接核心素養其它要素的功能，只有當學生建立了正確系統的物理觀念，才能確立探究的目標，找到探究的途徑，做到真正意義的物理探究，并在探究中形成物理科學思維，形成社會責任及擔當。

當然，“守恒”這一物理思想的建立與運用，不僅局限于力學研究，同樣適用于抽象的電學研究，在選修3-1 第一章，第一節中，就植根了電荷守恒定律這一基本觀念，并在這一觀念的指引下，完成電學這一更為寬廣的物理探究學習。在核物理學中，通過核反應中的質量數守恒，能量守恒，理解愛因斯坦的質能守恒原理。

通過對“守恒思想”這一物理觀念的逐步認識，完善，應用。讓我們更加深入體會到，物理觀念更是科學思維的產物，其形成和發展與物理思維密切聯系，對各種守恒量的探究，讓學生經歷了模型的建構，科學推理及論證，質疑。在這里我給學生們講了楊振寧，李政道關于大膽質疑“宇稱不守恒”的故事，及吳健雄用實驗證實這一偉大質疑的故事。大大激發了同學們的對科學的探究興趣。學生將利用“守恒”這一物理觀念，深入學習角動量守恒，和量子力學研究領域的態守恒。

在對“守恒”這一物理觀念的實踐教學中，我體會到把物理觀念浸入在教學各個環節中。精細化教學設計和課例，建立關聯，讓學生感受到物理知識的鮮活和真實，觸摸到物理的靈魂，學生才能真實與物理這門學科交上朋友，學習它，掌握它，運用它，并在批評中升華它。盡可能使每個知識點，每節課都插有物理觀念的翅膀，生動，鮮活的展示在學生面前，讓學生愛學，樂學，優學高中物理。在物理觀念的形成中，讓學習不再是與枯燥的題海中掙扎，而是與萬物之理——物理這一有趣靈魂在對話。