核心素養(yǎng)理念下物理概念教學的思考

方道余

[摘? ?要]學習重在追根溯源，只有重視概念的形成過程，才能真正理解概念的內(nèi)外延，物理概念的構(gòu)建看似簡單，實際困難重重，學生在學習中能否形成清晰而準確的物理概念，直接影響其認知能力的發(fā)展和思維能力的培養(yǎng)。文章立足于課堂教學實踐，剖析物理概念教學案例，探索核心素養(yǎng)理念下物理概念教學的新途徑。

[關(guān)鍵詞]概念教學;問題情景;物理核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ?G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2021）24-0048-02

物理觀念是物理核心素養(yǎng)的四個要素之一，概念的掌握是形成物理思維的重要基礎(chǔ)和支撐，概念的構(gòu)建需要學生應用歸納概括、推理演繹、情景建模等科學的方法，概念的形成過程有助于發(fā)展學生的科學探究能力以及培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。物理概念來源于物理實踐、物理事實，由感性認識上升為理性認識，再回歸實踐，在實踐中接受檢驗。

一、概念構(gòu)建困難原因

1.認知體驗不足

有的教師沒有給學生提供足夠的感性認知材料，是概念構(gòu)建困難的一個重要原因。如教師教學“加速度”時給學生大量例子和材料體驗后，學生腦子里就能呈現(xiàn)出速度變化快慢的情景。

2.舊概念的干擾

如初中“速度”概念對高中“速度”學習的干擾;機械振動圖像對學習波的圖像的干擾。

3.只記住表達式，忽略概念的物理意義

概念的表現(xiàn)形式往往是數(shù)學公式，有些學生只記住了數(shù)學表達式而忽略了其物理意義。如電場強度的定義“R=U/I”，學生經(jīng)常會錯誤理解為“導體的電阻與電壓成正比”。

4.知識碎片化

有的學生缺乏整合各部分概念的意識，難以構(gòu)建完整的知識結(jié)構(gòu)體系。

二、概念教學設(shè)計理念

培養(yǎng)核心素養(yǎng)要關(guān)注學生直接經(jīng)驗的價值，注重物理學習的體驗性、過程性，使其從學習中獲得情感體驗和內(nèi)心感悟。在學習活動中，將正在進行的認知活動作為意識對象，對其進行積極和自覺的調(diào)節(jié)與控制，是構(gòu)建物理概念的有效方式。在上述概念構(gòu)建困難原因中，“認知體驗不足”和“舊概念的干擾”的主要原因在于有的學生缺少對知與不知、成功與失敗的自我認知體驗，“忽略概念的物理意義”和“知識碎片化”主要因為有的學生自我認知監(jiān)控不足，缺乏主動探究意識，以至于不能有效構(gòu)建概念。

培養(yǎng)科學的思維品質(zhì)要依賴問題的設(shè)計，因為思維是由問題開始的，科學思維以解決問題為先導，受問題的啟發(fā)，同時問題的解決方向又受思維的影響。陜西師范大學胡衛(wèi)平教授認為，科學思維的對象是一個多層次、多結(jié)構(gòu)、多序列的完整網(wǎng)絡，各種物質(zhì)及其運動之間的相互關(guān)系、相互作用形成了一個有機的整體。而我們對科學事物的反映和認識，總是一點一點地、一個方面一個方面地、一個層次一個層次地、一個角度一個角度地進行，并在積累了大量知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，形成對科學事物的立體的、完整的認識。基于以上認識，筆者嘗試對結(jié)構(gòu)化的問題進行層層設(shè)計，有效地解決了核心素養(yǎng)理念下物理概念構(gòu)建的問題。

三、概念教學案例

以教學《速度變化快慢的描述——加速度》為例。

任務分解：認識變速運動→研究速度的變化量→比較速度變化的快慢并引入加速度概念→理解加速度概念并求解加速度。

任務1：創(chuàng)設(shè)問題情境“小球下落;動車進站;汽車啟動與剎車”。

這個環(huán)節(jié)給學生提供足夠的感知材料，讓其了解變速直線運動的特點和類型（物理觀念）。

任務2：創(chuàng)設(shè)問題情境“汽車啟動與剎車初末速度、小球上拋與下落初末速度”（給出具體數(shù)據(jù)）。

這個環(huán)節(jié)引導學生理解速度變化量的概念（物理觀念），求解直線運動速度變化量的大小、方向（科學思維），了解直線運動時速度變化量的求解規(guī)則（物理觀念），分析求解各過程速度的變化量（科學思維）。

任務3：創(chuàng)設(shè)問題情境“小汽車與火車速度變化快慢”（具體初末速度，相同速度變化量、不同時間）。對比羚羊與獵豹速度變化快慢（具體初末速度，相同時間、不同速度變化量）、蜻蜓與短跑運動員速度變化快慢（具體初末速度，不同時間、不同速度變化量）。

這個環(huán)節(jié)引導學生了解速度、速度變化量、速度變化快慢的區(qū)別（物理觀念），分析比較物體速度變化的快慢，用類比方法得出加速度定義（科學思維），認識到加速度能更深刻地描述變速運動，激發(fā)學生物理學習興趣，聯(lián)系生活（科學態(tài)度與責任）。

任務4：創(chuàng)設(shè)問題情境“飛機起飛具體數(shù)據(jù)——單位、是否矢量”（正負意義以及具體加速度大小方向）。

這個環(huán)節(jié)引導學生通過元認知過程理解加速度概念（物理觀念），用表達式求解加速度大小、方向（科學思維）。

從元認知角度看，學生從生活情境中尋找問題，體驗速度變化、變化量，最后應用比值定義法獲得變化快慢的概念，這樣教學符合學生的認知規(guī)律?？梢?，教師要立足學生原有知識去設(shè)計問題的臺階和探究思維的方式，去領(lǐng)會情景類比、比值定義等科學研究手段，讓學生在積累了大量知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，形成對科學事物立體的、完整的認識，通過結(jié)構(gòu)化問題教學設(shè)計去培養(yǎng)每個學生的觀察、比較、分析、歸納的學習習慣，使其形成自我概括物理概念的能力。

四、概念教學的課堂模式

根據(jù)以上案例分析，可從四個方面考慮課堂設(shè)計。

1.給學生提供了豐富的體驗素材

概念教學需要豐富的實例，特別是易干擾的問題素材，這些素材教師可以事先設(shè)計，也可以在學生舉例互動提問中發(fā)掘。

2.引導學生進行提煉

師生一起探討直觀、典型的模型，再拓展到研究其他模型，在問題情境中尋找物理模型的共性。

3.有序構(gòu)建知識體系

重視學生原有知識，先感性后理性，在學生的“認知→體驗→監(jiān)控→再認知→再體驗”中使其逐步生成準確科學的概念。如加速度概念的教學，“變速（問題情境化獲得感性認識）→變化量→變化快慢（認知沖突中自我糾錯）的學習順序。

4.在認知過程中不斷監(jiān)控

自我監(jiān)控是形成概念的有效方法，學生通過不斷自我提問，對概念本質(zhì)的認識能不斷加深。在加速度概念教學中，教師可引導學生反問自己“速度的物理意義是什么”“速度是怎樣定義的”，引導學生思考“如何描述速度變化、變化快慢”，讓其反問自己“加速度與速度有什么區(qū)別”“速度、速度變化量、速度變化率之間有什么內(nèi)在聯(lián)系”等問題。

結(jié)合以上四個方面，對于物理概念教學，筆者嘗試形成了如下圖1的教學模式。

從教學模式歸結(jié)出形成概念的主要步驟：首先給學生提供足夠的感性材料（列舉生活中熟悉的實例，觀察模型、實物、示意圖或進行實驗），其次啟發(fā)誘導學生觀察、思考、分析、比較物理現(xiàn)象的共同屬性，提煉出本質(zhì)，概括出物理概念的科學定義，最后再設(shè)置問題，對概念的正確性與合理性進行分析，深刻理解概念的內(nèi)涵和外延。

總之，在物理概念教學中，教師要針對物理概念的難點，設(shè)計結(jié)構(gòu)化的實際問題情境，讓學生對原有知識、知與不知、成功與失敗進行自我認知與檢查，對概念形成的歸因進行充分體驗。這個過程不僅能幫助學生逐步形成物理概念，更能幫助學生形成優(yōu)良的物理思維品質(zhì)，有效培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 張玉峰.基于核心素養(yǎng)的高中物理教學重難點突破[M].北京：師范大學出版社，2019.

[2]? 馮忠良.學習心理學[M].北京：教育科學出版社，1981.

（責任編輯? ?黃諾依）