初中物理相互作用觀念的內涵分析及教學建議

【摘 要】本文闡述了初中物理相互作用觀念的研究現狀，分析了初中物理相互作用觀念的定義及層次。基于初中物理課程標準，本文將相互作用觀念分解為相互作用的本質觀及相互作用的形式觀兩個子觀念，并對每個子觀念的內涵及教學建議進行了詳細的分析與討論。

【關鍵詞】初中物理;物理核心素養;相互作用觀念

1? ?研究背景

相互作用觀念是中學物理核心素養觀念的重要組成部分[1]。對于初中物理，由于缺乏基于核心素養的國家課程標準，關于初中物理核心素養問題的研究還處于探索階段[2-4]。教學一線的很多初中物理教師雖然對知識很熟悉，但仍不能透徹理解初中物理相互作用觀念的內涵，難以把握好知識與觀念之間的升華關系，甚至教師自己都不能較好地構建起基于教師主體的相互作用觀念，導致在教學過程中很難落實核心素養的要求。基于以上背景，根據最新的初中物理課程標準，本文對相互作用觀念的內涵進行詳細分析和提煉，并提出相應的教學建議。

2? ?相互作用觀念的定義

借鑒物理觀念的定義[1]，可以將相互作用觀念定義為對于物理學中相互作用問題的基本認識，是對相互作用相關概念及規律等的提煉與升華，是相互作用的研究對象、過程、方法和結果在學生頭腦中整體的、概括的反映。學生的相互作用觀念最終表現為學生能自覺地應用相互作用的相關知識與思想去認識新的物理概念與規律，解釋特定的物理現象，分析和解決有關物理問題的思維習慣和自我意識。從初中物理的知識結構分析，相互作用觀念可以從相互作用的本質及相互作用的形式兩個層面進行構建。

3? ?相互作用觀念的內涵及教學策略

與上述相互作用觀念的兩個層面相對應，可以得出相互作用觀念的兩個子觀念：相互作用的本質觀及相互作用的形式觀。

3.1? 相互作用的本質觀

相互作用的本質，其實質就是對“相互作用”的理解。初中物理教材中并沒有對相互作用進行說明和定義，但在教材中出現了大量有關相互作用的概念。對相互作用本質的認識，關鍵在于對“作用”的理解，這是一個非常抽象的名詞，《辭海》中對“作用”的解釋為“對事物產生影響”。在初中物理中，可以解釋為一個物體對另一個物體的物理狀態產生影響，物理狀態指物體的速度、體積、形變度、動能、勢能等。“影響”比“作用”更貼近生活，更容易被學生理解。為了描述這種影響，可引入力的概念，物理狀態中的速度可以歸為運動狀態，體積和形變度等可以用形狀來表示，這就是力的作用效果。

對相互作用本質的理解，需要討論第二個問題：力的作用為什么是相互的？對于接觸力，物體接觸的區域會發生彈性形變，從而產生相應的彈力，所以力是相互的;對于非接觸力（重力、磁力等）是相互的原因則需要用高中甚至大學的場知識才能很好地解釋，對于非接觸力的作用點，可以理解為作用在存在相互作用的兩個整體物體上。

相互作用的過程，總是伴隨著能量的轉移、轉化及重新分配;相互作用的途徑總是與各種形式的力相對應。對于相互作用本質觀的形成，主要依靠對與力相關的核心概念的教學。在對“力”的概念的教學中，應避免先講概念后講效果的模式，建議先讓學生從生活中總結分析，并自己抽象出力現象的本質特征——形變，歸納出力現象的相互性，最后由學生自己概括出力的概念，讓學生體驗力概念的生成過程。對“慣性”的教學，應避免直接從牛頓第一定律中引出慣性概念，因為這是一種先展示結果后講解原因的教學，學生容易出現理解障礙，應該按照學生的認識規律與推理規則，將因果關系闡述清楚。對講解相互作用本質的教學，還需要與相互作用規律相結合，如普通力、電荷、磁體間、宏觀物體和微觀物體間的相互作用規律，通過區分不同的相互作用規律，能幫助學生深入理解相互作用的本質，從而讓學生初步理解相互作用的統一性。

3.2? 相互作用的形式觀

初中階段，相互作用的形式只有兩種：萬有引力相互作用和電磁力相互作用。重力屬于萬有引力相互作用的范疇，需要明白，既然力是相互的，地球也受物體的吸引力，但由于物體質量相比地球較小，所以對地球而言，相互性不明顯。關于重力的教學，重點在于探究重力的影響因素及方向，建議改變對教材內容的教學順序，在探究完重力的方向之后（為探究重力與質量的關系做好鋪墊），再探究重力的影響因素并進行深度學習，最后引導學生討論重力與質量的區別，關于重心的講授需要強調“等效法”及“轉化法”的思想。

彈力、摩擦力、壓力、浮力、分子力、電荷力和磁力都屬于電磁力相互作用的范疇。把前五種力都歸于電磁力，是因為不管是形變的力還是分子間的引力和斥力，其微觀原因都是源于原子內帶負電的電子和帶正電的原子核的作用。實質上，推力、拉力、壓力、支持力等都是從力的作用效果上區分的，從力的性質上區分，它們都是彈力。在教學中，要注重對比各種力和相關量的異同，如重力與壓力、壓力與壓強、浮力與壓強、壓強與分子力等。電荷是通過摩擦起電引入的，教學中要分析摩擦起電的原因，同時要強調“電荷”是物質的屬性，并與“帶電體”和“電量”等概念進行比較。對磁力的教學，要強調場也是一種物質，注重電與磁的相互聯系。“電生磁，磁生電”，蘊涵著能量的轉化及守恒觀，電磁波蘊涵著能量的傳遞觀。

不管是萬有引力還是電磁力，相關概念和規律都較為抽象，教學中需要進行大量的探究體驗并有效利用豐富多彩的物理學史料、動畫和視頻，將學生“帶回”當時的歷史事件中以及微觀世界里，體會物理學的精彩與神奇之處，感受科學家的思考過程，接受物理觀念變革的洗禮，從而實現相互作用形式觀念的內化。此外，教學中需要注意，相互作用的形式是可以相互影響的，萬有引力相互作用和電磁力相互作用并不是完全孤立的，它們可以共同發生，也可以相互影響，相互作用過程中伴隨著能量的變化，其結果可能會導致一種形式的相互作用轉變為另一種形式的相互作用，在復習階段，教師需要重點討論這個問題。

相互作用觀念是初中物理觀念構建的重點與難點，教師必須超越對具體知識的教學，首先從本文分析的兩個層面構建起基于學生主體的相互作用觀念，打通物理知識與相互作用觀念之間的關系。教師要在教學中以知識為載體，通過創設符合學生認知規律的教學情境，引導學生通過高水平的思維和學習活動，學會從相互作用的視角來分析相關的物理現象與問題，構建起以學生為主體的相互作用觀念，從而落實核心素養的要求。

【參考文獻】

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

[2]毛予廷.運動與相互作用觀念層級模型建構及高中物理教材適應性分析[D].重慶：西南大學，2018.

[3]梁佳欣，張靜.物理學科核心素養的研究現狀及發展趨勢[J].物理教師，2019（8）.

[4]陳佩佩.中學階段“運動與相互作用”主題的學習進階[D].南京：南京師范大學，2018.

【作者簡介】

胡家光（1980～），男，副教授。研究方向：物理師范生的培養策略研究。