注重“物理觀念建構(gòu)”教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)

徐衛(wèi)兵

（西安交通大學(xué)蘇州附屬中學(xué)，江蘇蘇州 215021）

注重“物理觀念建構(gòu)”教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)

徐衛(wèi)兵

（西安交通大學(xué)蘇州附屬中學(xué)，江蘇蘇州 215021）

面向?qū)W生未來的發(fā)展，中學(xué)物理教學(xué)必須要以具體知識為載體，引導(dǎo)學(xué)生通過高水平的思維活動，形成物理基本觀念，即從“知識為本”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)”.物理基本觀念是指學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)，在深入理解物理學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對物理總觀性的認識，它包括物質(zhì)觀、運動觀、能量觀、相互作用觀等.在物理教學(xué)中實施“觀念建構(gòu)”教學(xué)，有利于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進對知識的深刻理解和靈活應(yīng)用，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

核心素養(yǎng)；物理觀念；觀念建構(gòu)

《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃（2006—2010—2020年）》指出，科學(xué)領(lǐng)域課程應(yīng)以提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標，學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)應(yīng)了解必要的科學(xué)技術(shù)知識、掌握基本的研究方法、樹立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用他們處理實際問題、參與公共事務(wù)的能力.［1］物理課程作為自然科學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程，中學(xué)物理教師在新一輪以核心素養(yǎng)為培養(yǎng)學(xué)生目標的課程改革中，構(gòu)建物理觀念、實施觀念建構(gòu)教學(xué)至關(guān)重要.

1 問題的提出

從初中進入高中后，學(xué)生感覺到物理越來越難學(xué)，教師教的辛苦，學(xué)生學(xué)的辛苦.這是高中物理教學(xué)中的一個共識，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的因數(shù)眾多，筆者認為其中很重要的原因是教學(xué)中“不重視物理觀念構(gòu)建教學(xué)，不少學(xué)生沒有整體的物理觀念，完全當成數(shù)學(xué)在學(xué)，學(xué)生樂于埋頭記背知識，為了迎合學(xué)生需要，市面上也出現(xiàn)不少的背記手冊之類的小本本，然后在解決問題時胡亂套用公式，久而久之造成對物理的不理解”的問題，其實這是教學(xué)工作一切瞄準考試造成的.在這樣的考試文化中，考什么就教什么，怎么考就怎么教，教師每天忙于編、印、數(shù)、發(fā)、收、批、講，成為傳遞信息、分配資料的傳送機.這種乏味生活不但喪失了教師專業(yè)發(fā)展的可能，而且造成了職業(yè)的倦怠，教師缺乏一種哲學(xué)的氣度，無暇將目光引向天空，工作關(guān)注的層次越低，學(xué)生越缺少自覺，學(xué)習(xí)的主動性就越少，這也就在無形中增加了教學(xué)的難度.學(xué)生為了應(yīng)付考試，成了做題的機器，學(xué)生雖有大量的知識，卻像小鴨子吃了一肚子的塑料袋，沒有消化，在面對新情境中的問題時，卻束手無策.原因在于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中沒有形成相應(yīng)的物理觀念，缺乏引領(lǐng)知識應(yīng)用的“見識”或“見地”.

綜上所述，無論從減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負擔(dān)還是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的角度，無論從學(xué)生素質(zhì)發(fā)展和教師的專業(yè)發(fā)展還是創(chuàng)建師生的幸福生活的角度，由知識教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橛^念建構(gòu)教學(xué)都是當務(wù)之急.

2 觀念教學(xué)的內(nèi)涵

2.1 物理觀念的內(nèi)涵

德國著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者馮勞厄曾經(jīng)說過，教育所給予人們的無非是當一切已學(xué)過的東西都忘記后所剩下來的東西.［2］不可否認，隨著時間流逝，我們在學(xué)校所學(xué)的大量學(xué)科知識都將逐漸淡化甚至遺忘，真正伴隨我們一生發(fā)展并持續(xù)發(fā)揮作用的不是具體的學(xué)科知識，而是知識升華后留存在我們思想意識層面的東西.當學(xué)生將具體的物理知識都忘掉的時候，在他的頭腦中“剩下的東西”是什么呢？應(yīng)該是學(xué)生通過物理知識的學(xué)習(xí)，所形成的從物理的視角認識事物和解決問題的思想、方法、觀點，即植根于學(xué)生頭腦中的物理基本觀念.物理基本觀念不僅是實踐發(fā)展的產(chǎn)物，更是抽象思維的結(jié)果.在學(xué)校教學(xué)中，這些物理基本觀念主要來自于3個方面：一方面來自于學(xué)生對物理學(xué)科知識的反思概括，主要形成物理知識類的基本觀念，如物質(zhì)觀、運動觀、相互作用觀、能量觀等；另一方面來自于學(xué)生對物理探究過程、學(xué)習(xí)方法的反思，主要形成物理方法類的基本觀念，如微元思想、類比思想、模型思想等；再一方面來自于學(xué)生對物理科學(xué)在社會生活中價值的認識和反思，主要形成物理情意類的基本觀念，如物理價值觀.這3個方面的基本觀念相互影響、共同作用構(gòu)成物理基本觀念這一有機整體，如圖1所示.

圖1

2.2 物理觀念的內(nèi)容

物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運動、相互作用、能量等的基本認識.（1）物質(zhì)觀——化學(xué)里說的物質(zhì)世界是由分子、原子和離子等微觀粒子構(gòu)成的，而物理學(xué)中對于這一基本觀念，不僅要告訴學(xué)生物質(zhì)的宏觀觀念和微觀觀念，更重要的是告訴學(xué)生并非所有物質(zhì)都可以看得見摸得著，比如“電場”、“磁場”等物質(zhì)，他們既看不見也摸不著，然而卻是大自然中客觀存在的物質(zhì)，而且這類物質(zhì)并非實物，但是依然具有和普通物體一樣的共通屬性.（2）運動觀——“世界上一切的物質(zhì)都處于相對運動或相對靜止之中，沒有絕對的靜止”.理解相對運動才能理解相對速度、位移等基本物理量的計算，才能真正學(xué)懂運動學(xué)和動力學(xué).“運動”是一種現(xiàn)象，然而要形成一種觀念，不僅要對宏觀和微觀上的物理現(xiàn)象加以細心分析，而且還要時刻運用動力學(xué)的基本思想來指導(dǎo)自己的方法論，最終形成“沒有任何事物是靜止的孤立存在的”或者“事物都是相對的”這樣的辯證哲學(xué)觀點.（3）相互作用觀——當一部分物質(zhì)對另一部分物質(zhì)發(fā)生作用（直接接觸或通過場）時，必然要受到另一部分物質(zhì)對它的反作用.自然界中物質(zhì)之間的相互作用可歸納為：強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用以及萬有引力相互作用.（4）能量觀——能量，乃物理學(xué)中描寫一個系統(tǒng)或一個過程的一個量，就是使物體動或變的力所做的功.能既不會無中生有，也不會自行消失，而只可由一種形態(tài)變成另一種形態(tài)，即宇宙中的總能量保持不變.我們應(yīng)當培養(yǎng)學(xué)生能量守恒的觀念，從而讓學(xué)生真正懂得珍惜能源，生成節(jié)約意識，增強循環(huán)利用意識等價值觀.

這些基本觀念是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)，是深入認識物質(zhì)的性質(zhì)和運動規(guī)律以及形成更高層次物理學(xué)科觀念（如時空觀、量子觀、統(tǒng)計觀、對稱觀……等等）的前提和基礎(chǔ).隨著學(xué)習(xí)者知識經(jīng)驗的豐富和認知水平的提高，他們對物理科學(xué)的認識也不斷深化，因此形成的物理學(xué)科觀念也是在不斷豐富發(fā)展的.同時，物理基本觀念從學(xué)科的角度論證了辯證唯物主義關(guān)于物質(zhì)世界存在、發(fā)展、變化的哲學(xué)判斷，豐富并加深了中學(xué)生對物質(zhì)世界的認識，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和方法論.

2.3 物理知識與物理觀念的關(guān)系

物理基本觀念的形成既不可能是空中樓閣，也不可能通過大量物理知識自發(fā)形成，這需要學(xué)生在積極主動的探究活動中，深刻理解和掌握有關(guān)的物理知識和核心概念，在對知識的理解、應(yīng)用中不斷反思概括提煉而成.學(xué)生物理基本觀念的形成需要兩方面的有機結(jié)合：一方面，從形成基本觀念所需要的素材來看，必須有合適的、能有效形成物理基本觀念的核心概念，以及能形成這些概念的典型的物理具體知識；另一方面，從基本觀念形成的過程來看，必須充分調(diào)動學(xué)生思維的積極性，使學(xué)生在積極主動的探究活動中，深刻理解相關(guān)的物理知識和核心概念，并通過在具體情境中的遷移應(yīng)用，不斷提高學(xué)生頭腦中知識的整體性和概括性水平.我們可以用圖2表示物理基本觀念與核心概念、具體知識間的關(guān)系.

圖2 物理基本觀念與核心概念、具體知識間的關(guān)系

物理基本觀念來源于具體物理知識，又不同于具體物理知識，它是具體物理知識在學(xué)生頭腦中的提煉與升華.中學(xué)物理課程中的核心概念及其所涵蓋的具體知識充實、發(fā)展著物理基本觀念的內(nèi)涵，它們是形成物理基本觀念的基礎(chǔ)和源泉.可以說，沒有具體物理知識的深入學(xué)習(xí)就不會有物理基本觀念的形成，物理基本觀念借助于具體的物理知識由淺入深地揭示出來，是具體物理知識提煉升華的產(chǎn)物；同時物理基本觀念對物理知識具有自上而下的引領(lǐng)作用，它賦予具體知識一定的能動性和靈活性，若缺乏物理基本觀念的引領(lǐng)，物理知識就難以發(fā)生有效的遷移和應(yīng)用，二者之間是相互依存、相互促進的.物理基本觀念具有獵攝范圍廣、概括程度高的特征，它決定著學(xué)生對物理知識的深入理解和靈活應(yīng)用，對學(xué)生的終生學(xué)習(xí)和發(fā)展將發(fā)揮重要的作用.將物理觀念作為物理核心素養(yǎng)的第一個要素，是對物理知識目標進行的整合和提升，要求學(xué)生不僅要理解和掌握物理知識，而且要將所學(xué)習(xí)的大量具體知識圍繞學(xué)科核心概念整合內(nèi)化，在此基礎(chǔ)上形成對物質(zhì)世界的整體認識，即形成物理觀念.

3 觀念建構(gòu)教學(xué)的意義

觀念建構(gòu)教學(xué)是指在物理觀念的引領(lǐng)下，使學(xué)生通過高水平的思維活動，深刻理解和掌握物理知識，并通過不斷的反思、概括和提升，促進物理基本觀念的形成.

3.1 觀念建構(gòu)教學(xué)有利于促進教師教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

以物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為出發(fā)點，需要教師改變傳統(tǒng)觀念，從過度關(guān)注“物理知識教授（內(nèi)容）”轉(zhuǎn)變?yōu)楦嚓P(guān)注“物理知識的學(xué)習(xí)（過程）”，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的真實發(fā)生，讓學(xué)生站在學(xué)習(xí)的中心，親身經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程，感悟?qū)W習(xí)的方法，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者.清華大學(xué)宋心琦教授曾精辟地指出，學(xué)生能牢固地、準確地，哪怕是定性地建立起來基本的物理觀念，應(yīng)當是中學(xué)物理教學(xué)的第一目標.因此，中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)該從知識為本轉(zhuǎn)向觀念建構(gòu)，那么，又該如何進行“觀念建構(gòu)”的教學(xué)呢？對核心概念下的“主題核心概念”、“重要概念”和“基礎(chǔ)概念”教學(xué)序列進行合理規(guī)劃.［3］通過“體驗”加“感知”才能將知識轉(zhuǎn)化為觀念，而“體驗”加“感悟”最好的載體便是精彩紛呈的演示實驗、學(xué)生實驗和課外實驗等.這樣的教學(xué)學(xué)生主動性強、參與度高、合作性強，對概念建立、規(guī)律理解更加深刻，是充滿生命活力的教學(xué)，是回歸物理科學(xué)本質(zhì)的教學(xué).

3.2 觀念建構(gòu)教學(xué)有利于促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變

物理知識以具體事實、概念和定理（或定律）的形式出現(xiàn)在教材中，它可通過教師講授、學(xué)生記憶的方式獲得.物理基本觀念是物理知識背后的思想和觀點，是對物理知識深層次的挖掘，它不可能通過淺層次的思維活動和單一的學(xué)習(xí)方式來獲得.物理基本觀念在沒有和學(xué)生的經(jīng)驗、情感世界發(fā)生意義關(guān)聯(lián)之前，是作為物理知識體系的靈魂而存在的，是具體事實掩蓋下的物理科學(xué)關(guān)于物質(zhì)世界的基本認識以及產(chǎn)生這些基本認識的思想方法和思維方式.這部分內(nèi)容具有不思則無、思則深遠的特性，只有學(xué)習(xí)者本人親自經(jīng)歷知識的探索、發(fā)現(xiàn)過程，對物理知識進行深入挖掘與開發(fā)才能展現(xiàn)出來，并在與老師、同學(xué)的交流討論中獲得日漸清晰的認識.因此在物理教學(xué)中實施“觀念建構(gòu)”教學(xué)所帶來的最大變化就是學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變是從根本上對傳統(tǒng)的以知識傳授為中心的教學(xué)模式下的接受性學(xué)習(xí)的超越.

3.3 觀念建構(gòu)教學(xué)能增進學(xué)生對知識的深刻理解

相對于以知識傳授和記憶為中心的傳統(tǒng)教學(xué)而言，“觀念建構(gòu)”教學(xué)能夠有效地激發(fā)學(xué)生深層的思維活動，增進對知識的深刻理解.這是因為物理基本觀念是以物理知識為載體而存在的物理學(xué)科關(guān)于物質(zhì)世界運動規(guī)律的基本認識，它的形成是以對具體物理知識的深入理解和有效轉(zhuǎn)化知識，需要對學(xué)科領(lǐng)域中那些最具物理學(xué)科特征的概念、定理（或定律）做出反復(fù)的探究和思考，使自己的理解和思維達到高層次的抽象、概括水平，以實現(xiàn)從具體事實中獲得可遷移的概念性理解的目的.

3.4 觀念建構(gòu)教學(xué)有利于促進學(xué)生將知識向能力的轉(zhuǎn)化

在教學(xué)實踐中不乏這樣的現(xiàn)象，學(xué)生對課程內(nèi)容進行了深入細致的學(xué)習(xí)，在課堂練習(xí)或單元測試中也能做到游刃有余，但是在現(xiàn)實生活中遇到與物理學(xué)有關(guān)的問題和現(xiàn)象時往往一籌莫展，不知如何把所學(xué)知識運用于新的問題情境.這說明，單純的知識教學(xué)和習(xí)題訓(xùn)練只是讓學(xué)生掌握了一些具體的事實，只能在物理課堂上產(chǎn)生淺層次的知識應(yīng)用意識，學(xué)生一旦離開物理課堂，就缺少用物理思維去認識問題、解決問題的意識和能力.從根本說，正是由于學(xué)生頭腦中物理基本概念的缺失，導(dǎo)致了知識與能力間的脫節(jié).物理基本觀念的構(gòu)建相當于為學(xué)生打開了一扇智慧之窗，基本觀念與具體知識的廣泛聯(lián)系，無疑極大地增強了知識的應(yīng)用空間.

課程改革已進入核心素養(yǎng)話語主導(dǎo)的時代，學(xué)會學(xué)習(xí)已經(jīng)是各國家地區(qū)、各國際組織普遍關(guān)注的關(guān)鍵性的核心素養(yǎng)，在新的教育改革浪潮下，我們要對自己的教育觀念來一次轉(zhuǎn)型升級，在物理教學(xué)中實施觀念建構(gòu)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

1 中華人民共和國國務(wù)院.全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要（2006—2010—2020年）［EB／OL］.http：／www.gov.cn／jrzg／2006－03／20／content－231610.htm.

2 林欽，陳峰，宋靜.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考［J］.課程·教材·教法，2015（12）：90－95.

3 周棟梁，時春華.基于主題核心概念的高中物理教材重構(gòu)實踐與思考［J］.物理教師，2016（11）：6－11.

2017－03－26）