例析核心素養(yǎng)視角下的初中物理概念建構(gòu)

【摘要】本文結(jié)合教學(xué)實例，論述核心素養(yǎng)理念下的物理概念教學(xué)策略，闡述常見的物理概念類別，明確物理概念教學(xué)的任務(wù)，提出類比法、實驗探究法、歸納推理法以及實驗觀察法等教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】初中物理 核心素養(yǎng) 概念教學(xué) 策略

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）05A-0032-02

初中物理是小學(xué)科學(xué)到高中物理的過渡，經(jīng)過小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)后，學(xué)生對生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)三大領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容有了初步的認(rèn)識，掌握了一些簡單的科學(xué)概念，也形成了初步的科學(xué)素養(yǎng)。如何在學(xué)科教學(xué)中落實這些素養(yǎng)要求，發(fā)揮學(xué)科育人的功能，成為初中物理教師的重要任務(wù)。筆者結(jié)合一些具體的案例談?wù)勗诎l(fā)展核心素養(yǎng)背景下引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)初中物理概念的教學(xué)方法。

一、常見物理概念類別

初中物理概念內(nèi)容上包含力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等。大部分物理概念具有定量的性質(zhì)，即是可測量或可度量的，也就是我們常說的物理量，如力、速度、密度、壓強、功、功率、電壓、電阻、電流、比熱容、熱量、燃燒值等;也有一些反映物理現(xiàn)象的定性物理概念，它們是不需測量的，如勻速直線運動、光的反射、光的折射、電磁感應(yīng)、熔解、沸騰、蒸發(fā)、核反應(yīng)等。物理量按照它反映的客觀屬性，又可分為狀態(tài)量和過程量，如速度、壓強、電壓、電流強度、溫度、功率等是用來描述狀態(tài)的物理量，當(dāng)研究對象一定時，它們有確定的量值，功、熱量等描述過程的物理量，一般來說，不同的過程有不同的量值。物理量也可分為性質(zhì)量和作用量。性質(zhì)量是描述物體或物質(zhì)的某種性質(zhì)的量，如密度、電阻、比熱容、燃燒值等;作用量是描述物體間相互作用的量，如力、力矩、功、壓強等，它們的特點是與物體間相互作用密切相關(guān)，對于單個物體是毫無意義的。

二、物理概念教學(xué)的任務(wù)

物理概念是人們學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)，是理解物理現(xiàn)象及變化規(guī)律的前提，它是客觀物理事物的共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映。初中物理課程教學(xué)目標(biāo)是提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任;基本的物理概念、規(guī)律及技能是學(xué)生形成物理觀念的基礎(chǔ)，同時也是科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任形成的載體。學(xué)生如果沒有經(jīng)歷一個正確的、符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的過程去認(rèn)識物理概念與規(guī)律，就不能正確、完整地掌握物理知識中蘊含的研究問題的科學(xué)方法及科學(xué)家們探索物理規(guī)律的艱辛，也形成不了積極的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

三、建構(gòu)物理概念的常見方法

（一）類比法

教學(xué)九年級“認(rèn)識電功率”一節(jié)時，學(xué)生在上一節(jié)課已經(jīng)知道了用電器消耗電能的過程就是電流做功的過程，做了多少功就消耗多少電能。學(xué)生可觀察到不同的兩只電燈串聯(lián)在照明電路中發(fā)光的亮度不同，通過分析知道亮度不同就是在相同時間內(nèi)獲得的光能不同，也就是說，在相同時間內(nèi)消耗的電能多少是不同的。這一現(xiàn)象說明電流做功除了有多少之別，還有快慢之別。為了描述電流做功的快慢，我們可類比“為描述物體運動快慢引入速度概念”而引入電功率來表示電流做功的快慢，即可用一定時間內(nèi)電流所做的功與它所用時間的比值來表示電流做功的快慢。這樣學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上，通過類比遷移的方法理解了電功率概念引入的原因及其物理意義。

類比方法是物理教學(xué)方法中常見的方法，主要是培養(yǎng)學(xué)生的遷移思維能力和類比能力，通過找出電流做功和運動之間的共同特性，如都有快慢之別，而引入不同的物理概念。教師在教學(xué)中把電功率概念與速度概念進(jìn)行比較，指出速度是表示物體運動的快慢，電功率是表示電流做功的快慢，它們都是描述快慢的物理量，都用比值表示大小，不同點是一個描述運動的快慢，一個描述做功的快慢，物理意義不同，單位也不同，這樣更能幫助學(xué)生理解兩個物理概念，提高其科學(xué)思維能力。

（二）實驗探究法

密度屬八年級物理教學(xué)內(nèi)容，此階段學(xué)生的抽象思維能力弱，又是剛學(xué)習(xí)物理，對物理概念規(guī)律的認(rèn)識能力也較弱，所以教師應(yīng)盡可能地創(chuàng)設(shè)物理情境幫助學(xué)生理解物理現(xiàn)象或物理屬性，使學(xué)生從具體形象思維轉(zhuǎn)向抽象邏輯思維。教師可以實驗為抓手，指導(dǎo)學(xué)生探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系。教師可向?qū)W生提供器材：不同質(zhì)量的銅塊（3塊）、不同質(zhì)量的鋁塊（3塊）、不同質(zhì)量的鐵塊（3塊）、燒杯、適量的水、滴管一個、實驗用量筒一個，天平一臺，細(xì)線若干。

實驗方案設(shè)計：

問題1：要探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系需測量什么物理量？怎樣測量？

問題2：所需器材有哪些？

問題3：實驗步驟怎樣？為了減少實驗誤差應(yīng)先測量什么物理量？

教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞上述問題討論并確定實驗方案。

學(xué)生實驗后收集實驗數(shù)據(jù)，如下是其中一組學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)。

教師可通過如下問題引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)：

問題1：分析表中數(shù)據(jù)，同種物質(zhì)組成的物體質(zhì)量與它的體積有什么樣的大致關(guān)系？（物體體積越大，其質(zhì)量越大）

問題2：分別計算出表中每一實驗對象的質(zhì)量與體積的比值，并進(jìn)行綜合分析，你能得到什么結(jié)論？（同種物質(zhì)構(gòu)成的物體，它的質(zhì)量與物質(zhì)體積之比基本相同;但不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不同）

最后，教師引入概念：物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值保持不變，不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不同，這是物質(zhì)的一種特性，它與物質(zhì)的顏色、氣味、硬度等特性一樣，是物質(zhì)的另一種特性，這種特性我們稱之為密度，即某種物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值叫作這種物質(zhì)的密度。不同物質(zhì)的密度一般不同。利用密度也可鑒別物質(zhì)。

學(xué)生在八年級時初次接觸物理實驗探究，實驗設(shè)計能力弱，對實驗數(shù)據(jù)的綜合分析能力也弱，所以教師要通過適當(dāng)?shù)膶嶒灱皢栴}引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，使他們?nèi)谌胛锢砀拍罱?gòu)的全過程，親身經(jīng)歷實驗探究方案的設(shè)計、數(shù)據(jù)的收集與分析處理，對物質(zhì)的共有屬性進(jìn)行抽象歸納，從而建構(gòu)物理概念，真正理解其物理意義。

科學(xué)探究能力是物理核心素養(yǎng)的四大要素之一，教師只有在課堂教學(xué)中不斷地給學(xué)生科學(xué)探究的機會，其探究能力才會不斷提高。我們在本次實驗中可發(fā)現(xiàn)同種物質(zhì)構(gòu)成的物體的質(zhì)量與體積之比略有不同，所以要引導(dǎo)學(xué)生實事求是地得出結(jié)論為“比值基本相同”，進(jìn)行原因分析后，說明科學(xué)家通過提高實驗精度和大量實驗發(fā)現(xiàn)其比值應(yīng)該是相同的，這也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要途徑。

（三）歸納推理法

在教學(xué)八年級物理引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)力的概念時，教師通過列舉生產(chǎn)生活中存在力的一些現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析歸納，找出力的本質(zhì)特征，從而建構(gòu)力的概念。例如，教師引導(dǎo)學(xué)生對下列現(xiàn)象進(jìn)行分析：人提水桶、人推車、馬拉車、推土機推土、起重機吊貨物、桌子壓地面、磁鐵吸引鐵釘?shù)?，師生共同通過列表分析的方式對產(chǎn)生的結(jié)果、發(fā)生的條件進(jìn)行分析，找出其共性。

通過分析表格可知：都存在力，人、馬、推土機、起重機、桌子、磁鐵都是物體，提、推、拉、吊、壓、吸引等都是作用，水桶、車、土、貨物、地面、鐵釘?shù)榷际俏矬w。所以力的本質(zhì)是物體對物體的作用。

通過列表的形式把所有事例的結(jié)果、產(chǎn)生條件呈現(xiàn)出來，能直觀地找出它們的共性，對比歸納出力是物體對物體的作用。盡管作用的形式有不同，有接觸的也有不接觸的，接觸的各種形式也不相同，但其本質(zhì)都是作用。這種概念建構(gòu)的方式有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納推理能力和抽象思維能力，也對學(xué)生正確認(rèn)識物理概念提供了幫助。

（四）實驗觀察法

對于一些定性的反映物理現(xiàn)象的概念，如光反射、折射、熔化、汽化、升華、凝固、電磁感應(yīng)、形變等，可通過觀察實驗現(xiàn)象直接引入概念。這些概念本身不難理解，難理解的是這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、條件、規(guī)律，所以經(jīng)常要借助實驗、圖形或圖像加深理解。例如教學(xué)光的反射，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生觀察光的反射現(xiàn)象、分析光反射的原因、探究光反射的規(guī)律，還要借助畫光反射的光路圖，把光反射現(xiàn)象模型化。

用光線來表示光的方向及行進(jìn)路線是一種物理模型的建構(gòu)，有助于學(xué)生物理模型建構(gòu)能力的提升，在初中物理中，常見的物理模型有光線、磁感線、電路圖、力的示意圖、杠桿、勻速直線運動、光滑水平面等。

教師不能讓學(xué)生死記硬背或通過相關(guān)練習(xí)強行理解物理概念，關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生自己建構(gòu)概念，明確概念引入的原因：它是怎樣建立起來的？有哪些相關(guān)的科學(xué)家故事？它的物理意義是什么？其物理現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、條件、規(guī)律又是什么？這樣學(xué)生才會真正地理解概念，了解其本質(zhì)特征，領(lǐng)悟其物理意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳剛.物理教學(xué)設(shè)計[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009

[2]潘毅婷，包捷敏.例析中學(xué)物理實驗對學(xué)習(xí)物理概念的作用[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011（27）

作者簡介：容科勇（1963— ），廣西桂林人，高級教師，廣西特級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)與研究。

（責(zé)編 劉小瑗）