物理學(xué)科核心素養(yǎng)“物理觀念”的課堂化的表達

吳 春 生

(牡丹江市第一高級中學(xué)，黑龍江 牡丹江 157000)

新版的課程標(biāo)準(zhǔn)中對物理核心素養(yǎng)定義為：核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)習(xí)形成正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

物理學(xué)科核心素養(yǎng)包含“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，在四種素養(yǎng)中將物理觀念放在了第一位，這是有重要原因的，雖然物理學(xué)科重視實驗探究，但是所有的探究是建立在物理觀念正確建立的基礎(chǔ)上的探究。

一、高中物理課程關(guān)于物理觀念教學(xué)的現(xiàn)狀

物理學(xué)科非常重視實驗探究，這是物理學(xué)科的一大特點，但任何的實驗探究在準(zhǔn)確定義物理概念之后進行才有意義，在伽利略以前，物理學(xué)科并沒有成為單獨的學(xué)科，是從伽利略開始進行了有實際意義的物理研究，伽利略定義了速度和加速度等運動學(xué)的概念，從而使人們知道如何進行定量地研究運動學(xué)。

目前高中物理課堂中非常重視實驗教學(xué)，幾乎每一節(jié)新授課程都想方設(shè)法地創(chuàng)設(shè)各類實驗，確實起到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，但是卻忽視了物理概念的建立這一重要過程。核心素養(yǎng)中“物理觀念”的建立是放在首位的，許多的課堂嚴(yán)重背離了物理學(xué)科的初衷。這樣的例子比比皆是。比如在運動學(xué)的教學(xué)中會遇到s-t圖像的問題，大多數(shù)教師都會把這個圖像說成是位移——時間圖像，其實這是不正確的，這個s-t圖像的名字是位置——時刻圖像，出現(xiàn)這一錯誤的根源就在于不注意物理概念的教學(xué)，如果學(xué)生一直認(rèn)為這是位移——時間圖像，那么就無法想到利用位置——時刻圖像解決追及問題。(因為s-t圖像的交點就代表兩個物體相遇了)。

二、物理觀念教學(xué)的核心問題

大多數(shù)教師認(rèn)為物理概念的教學(xué)比較枯燥，所以經(jīng)常是一帶而過地介紹。許多教師認(rèn)為物理概念教學(xué)只要把概念的內(nèi)涵和外延講清楚就可以了，其實物理概念教學(xué)的關(guān)鍵并不是概念的內(nèi)容是什么，也不是概念的外延是什么，而是概念是如何形成的。只有讓學(xué)生理解了概念形成的過程，概念的理解也就自然而然到位了。

例如在物理學(xué)科中存在著一種用比值定義的物理量，許多學(xué)生一直說不清楚這類概念的特點，以及和別的類型概念的區(qū)別。

在物理學(xué)科的發(fā)展過程中，概念建立的原因都是遇到一些實際問題卻無法解決時，為了更好地研究這個問題而建立的。比如最開始人們在研究磁場時，為了能夠定量地進行研究，定義了磁感應(yīng)強度這個物理量，但是并不清楚是哪些物理量能夠影響或者決定磁感應(yīng)強度，但是這并不妨礙我們對磁感應(yīng)強度進行定量研究，所以引入了定義B=F/ILsinθ，也就是說這個定義的作用是用來測量磁感應(yīng)強度的，(當(dāng)然我們也可以用B=F/qvsinθ來定義磁感應(yīng)強度，但是我們還是要從實際出發(fā)，帶電粒子的速度和所受到的洛侖茲力非常難測量，不如通電直導(dǎo)線受到的安培力容易測量)通過這個例子我們可以看到，利用比值定義的物理量的特點就是表達式本身是一個測量表達式，這種表達式并不反映被測物理量的決定因素，只反映需要測量那些具體的量來表示被測量物理量的大小，它和決定式的區(qū)別就在于表達式中的測量的物理量不存在時，被表達的物理量還存在。如果在教學(xué)中能夠從這個角度出發(fā)，學(xué)生會很容易接受各個定義，并且能夠舉一反三，對具有相同特點的物理概念都可以輕松地接受和理解了。

三、物理概念的應(yīng)用

物理學(xué)科的學(xué)習(xí)歸根結(jié)底還是要落在如何解決實際問題上，所以我們不可避免地要遇到一些實際問題。大多數(shù)人認(rèn)為物理概念的考察是和物理學(xué)史的考察一樣，只是進行表面的文字考察，其實這個觀念是不對的，物理概念并不單純是一個概念，它實際上是體現(xiàn)了研究物理問題的凝練過程。

(一)利用物理概念直接解決問題

(二)利用物理概念的外延解決問題

在恒定電流問題中，有一類電路動態(tài)分析問題，這類問題不僅考察了學(xué)生的電路分析能力，同時也考察了學(xué)生對于閉合電路的本質(zhì)的理解，但是這類問題難度比較大，學(xué)生總是很難把握解題的突破口，其實這類問題的本質(zhì)就是考察學(xué)生對于關(guān)于閉合電路歐姆定律的相關(guān)概念的理解，包括電動勢、路端電壓、干路電流、以及電阻的伏安特性曲線斜率的意義等概念。

如圖所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r．閉合電鍵后，將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，則( )

A．ΔU2=ΔU1+ΔU3

D．電源輸出功率先增大后減小

分析：從電路圖中可以看出U3、U2、U1分別測量的是滑動變阻器電壓、路端電壓和電阻R的電壓，電流表測量的電流既是干路電流又是電阻R的電流，選項中涉及到了各物理量的變量以及變量的比值問題，這就要求學(xué)生對于這些變量所代表的含義有深入的理解。

閉合電路歐姆定律的本質(zhì)是能量守恒定律，反映了電源提供的能量轉(zhuǎn)化成了內(nèi)電路消耗電熱和外電路的電功，其表達式為E=U+Ir。

我們對這個方程進一步處理，方程兩側(cè)取增量就會得到ΔE=ΔU+ΔIr。

分析完以上關(guān)系我們接下來看一下各個選項

A選項ΔU2=ΔU1+ΔU3，這個表達式可以看出來是來自于U2=U1+U3。

由電路結(jié)構(gòu)分析此關(guān)系式成立，表達式兩次取增量即可得到ΔU2=ΔU1+ΔU3，所以A正確。

這道題利用了閉合回路歐姆定律和伏安特性曲線的的概念外延：路端電壓對干路電流的變化率的含義以及定值電阻兩端電壓對流過電流的變化率的含義。

其實學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)并不是一個非常復(fù)雜和困難的問題，只要我們從平時的點點滴滴入手，在教學(xué)過程中緊密圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的根本，學(xué)生的核心素養(yǎng)的形成是順勢而成的。