以“守恒”思想為例談物理觀念在高中物理教學(xué)中的滲透

（長春汽車經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第三中學(xué)，吉林 長春 130011）

關(guān)健詞：核心素養(yǎng)；物理觀念；守恒

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，也是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。物理核心素養(yǎng)主要包括：物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面是相互聯(lián)系、共同發(fā)展的。

在物理教學(xué)中，為什么有的學(xué)生學(xué)習(xí)物理沒有題海戰(zhàn)術(shù)，沒有昏天黑地，物理一樣可以學(xué)得很好，越學(xué)越有趣，越學(xué)越精。而有的學(xué)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(yǎng)課題目的的過程中，使我逐漸領(lǐng)會到正是“物理觀念”的形成與否，影響到了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，學(xué)習(xí)的能力，學(xué)習(xí)的潛力。

研究核心素養(yǎng)中對“物理觀念”的描述，指的是物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華?！拔锢碛^念”包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素。

而“物理觀念”的逐步形成，與教師在課堂教學(xué)中的引導(dǎo)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?wù)勎以谖锢碚n堂中落實(shí)核心素養(yǎng)之“物理觀念”的教學(xué)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(xué)生認(rèn)識到的。首先是通過必修2 第七章第一節(jié)《追尋守恒量》中第一次提到了“守恒”二字，這一節(jié)中引入了伽利略的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)《斜面實(shí)驗(yàn)》為例，通過小球的滾落，讓學(xué)生能夠直觀的感受到動(dòng)能和重力勢能的總和不變，那么在這一節(jié)課的教學(xué)中，看似平淡無奇，沒有較難的知識點(diǎn)，可是學(xué)生第一次接觸“守恒”這一概念，是有一個(gè)由陌生到了解的認(rèn)知過程的，是由0 到1 的過渡，是認(rèn)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(xué)思想的理解尤為關(guān)鍵。所以在課堂教學(xué)中筆者引入了幾個(gè)生活趣事，“同學(xué)們在一個(gè)房間中玩象棋，丟了一只，但是大家都不擔(dān)心，因?yàn)橹灰獩]有人拿它出去，它肯定在這間房子里?！毙⌒‰[喻隨即強(qiáng)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(guān)系。這種方法馬上應(yīng)用到了第八節(jié)《機(jī)械能守恒定律》的教學(xué)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中找到了重力勢能的增加量，又找到了動(dòng)能的減少量，比較他們的大小后，自然也就得出了機(jī)械能守恒的規(guī)律。當(dāng)學(xué)生正沈浸在體驗(yàn)探究的喜悅之中，教師便可以引導(dǎo)孩子們跳出機(jī)械能的范疇，進(jìn)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(guān)系呢？《能量守恒定律》便應(yīng)運(yùn)而生。教師在這里引入了這樣一段發(fā)人深省的來自于諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者費(fèi)恩曼“有一個(gè)事實(shí)，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(xiàn)象.....這條定律稱做能量守恒定律，它指出某一個(gè)量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個(gè)最抽象的概念.....”這樣，一語道被天機(jī)，原來萬事萬物理規(guī)律都源自某種“守恒”。

當(dāng)我們學(xué)會了“尋找守恒”這一方法后，我們就學(xué)會了探究自然的方法，在探究“動(dòng)量”這一物理概念時(shí)，我們采用的方法正是守恒的思想，要找到碰撞中的規(guī)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(jié)中通過三種實(shí)驗(yàn)方法，最終得到的動(dòng)量守恒，是“守恒”這一思想在高中物理中的再度升華，讓學(xué)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(yǎng)的重要組成部分，而且還承載著聯(lián)接核心素養(yǎng)其它要素的功能，只有當(dāng)學(xué)生建立了正確系統(tǒng)的物理觀念，才能確立探究的目標(biāo)，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(xué)思維，形成社會責(zé)任及擔(dān)當(dāng)。

當(dāng)然，“守恒”這一物理思想的建立與運(yùn)用，不僅局限于力學(xué)研究，同樣適用于抽象的電學(xué)研究，在選修3-1 第一章，第一節(jié)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(xué)這一更為寬廣的物理探究學(xué)習(xí)。在核物理學(xué)中，通過核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒，能量守恒，理解愛因斯坦的質(zhì)能守恒原理。

通過對“守恒思想”這一物理觀念的逐步認(rèn)識，完善，應(yīng)用。讓我們更加深入體會到，物理觀念更是科學(xué)思維的產(chǎn)物，其形成和發(fā)展與物理思維密切聯(lián)系，對各種守恒量的探究，讓學(xué)生經(jīng)歷了模型的建構(gòu)，科學(xué)推理及論證，質(zhì)疑。在這里我給學(xué)生們講了楊振寧，李政道關(guān)于大膽質(zhì)疑“宇稱不守恒”的故事，及吳健雄用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一偉大質(zhì)疑的故事。大大激發(fā)了同學(xué)們的對科學(xué)的探究興趣。學(xué)生將利用“守恒”這一物理觀念，深入學(xué)習(xí)角動(dòng)量守恒，和量子力學(xué)研究領(lǐng)域的態(tài)守恒。

在對“守恒”這一物理觀念的實(shí)踐教學(xué)中，我體會到把物理觀念浸入在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)中。精細(xì)化教學(xué)設(shè)計(jì)和課例，建立關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生感受到物理知識的鮮活和真實(shí)，觸摸到物理的靈魂，學(xué)生才能真實(shí)與物理這門學(xué)科交上朋友，學(xué)習(xí)它，掌握它，運(yùn)用它，并在批評中升華它。盡可能使每個(gè)知識點(diǎn)，每節(jié)課都插有物理觀念的翅膀，生動(dòng)，鮮活的展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生愛學(xué)，樂學(xué)，優(yōu)學(xué)高中物理。在物理觀念的形成中，讓學(xué)習(xí)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。