優化物理概念規律教學 培養學科核心素養

(江蘇省前黃高級中學國際分校,江蘇 常州 213161)

物理概念和規律是物理學的基石,熟練掌握它們是學生形成物理知識結構、形成學科能力和核心素養的基礎,核心概念是學科知識體系中占據核心地位的一些關鍵概念，在課堂教學中圍繞核心概念進行教學,通過優化教學設計促進學生對核心概念的深入理解，是一線教師推進教育教學改革、培養學生學科核心素養的重要途徑。

傳統的物理概念、規律課通常重結論、輕過程，教學流程大致是:教師通過講解，得出概念、規律,指出應用概念、規律解題的注意事項,講解典型例題，總結解題方法,學生通過練習，對所學概念規律加以鞏固。這樣的教學迎合了應試教育的需要,學生會解題,善解題,考試成績好,在學校往往會作為“高效”的課堂加以推廣。殊不知,這種概念、規律的教學方式完全違背了物理學科的本質,將物理學習等同于解題,物理課堂會變得索然無味。在基礎年級階段,概念、規律的教學就完全應試化，學生根本就沒有掌握核心概念，導致一知半解,從而出現“題目稍作改變就完全不會做”的尷尬局面。針對這樣的現狀,在概念、規律課中,我們可用恰當方式、方法促進學生在概念形成、規律得出的過程中，產生濃厚的興趣、深度的體驗。學生獲取物理概念、規律的過程不應該只是知道,記得結論,而應該是在深度體驗的基礎上，主動構建知識,積淀相應的核心素養。因此一線教師必須在概念、規律的教學中精心設計豐富多彩的情境。[1]

1 利用有趣故事，引入新概念

一般來說學生比較愛聽故事,將物理概念溶入趣味性的故事中,能引起學生的注意。通過創設故事情境,引導學生挖掘故事中的物理知識,寓教于樂,探究物理規律,能為學生創設懸念,激發其興趣。

教學片斷1:在“氣體熱現象的微觀意義”一節中,在課堂教學開始,教師可以講述或者運用PPT講一則笑話：飛機上有兩位乘客在對話，甲:專家說過,每架飛機上有炸彈的概率是萬分之一。萬分之一雖然很小,但還沒小到可以忽略不計的程度,所以我以前從來不坐飛機。乙:你今天為什么又乘飛機了?甲:專家還說,每架飛機上有一顆炸彈的概率是萬分之一,但同時有兩顆炸彈的概率只有億分之一，這已經小到可以忽略不計了。乙:兩顆炸彈與你坐不坐飛機有什么關系?甲:當然有關系啦。不是說同時有兩顆炸彈的概率很小嗎,我現在自帶了一顆炸彈,這樣再有一顆炸彈幾乎是不可能的,所以我放心地來了!乙:我和你想的一樣,也帶了一顆！同學們會心一笑,自然而然引入了“隨機事件”的概念。

講授的故事可分為各種類型,有科學史實類,如法拉第對電磁感應艱苦而曲折的研究過程,特斯拉大力推廣交流電與愛迪生的“戰爭”等。這些豐富的史料揭示了科學探索過程不可能一帆風順,總會充滿曲折和失敗,這能夠培養學生在學習、生活中遇到困難時具有堅強的意志品質。也有生活類的故事,如和相對運動有關的，德國飛行員伸手抓子彈的故事等，這些引人入勝的故事,能激發學生學習動機，使學生產生疑惑,為發揮學生的主體作用創造條件。

2 創設生活情境，理解抽象概念

物理學中的許多概念大都較為抽象，會給學生的學習帶來一定的困難。在物理教學中,緊密聯系學生的生活實際,從學生的生活經驗和已有知識出發,利用生活實例創設情境,將物理概念還原到學生熟悉的實際生活中,喚起學生原有的認知與生活體驗，從而降低了學習難度。

教學片斷2:人教版“速度快慢的描述——加速度”是本章中最困難的一節,也是高中物理核心概念之一。學生對于加速度這個抽象概念沒有具體的認知,對于速度、速度變化以及速度變化快慢這些概念無法區分。我們可以通過創設與生活緊密關聯的物理情境將艱澀的內容生活化,引起學生的共鳴。

教師提問：同學們都有在路口等綠燈的經歷。當綠燈亮時,停止線上的汽車和電動車誰先“沖”出去?學生肯定地回答：是電動車先“沖”出去。教師緊接著追問:我們能說電動車比汽車快嗎?為什么?學生根據生活常識能夠給出汽車運動得更快,但回答為什么的時候卻沒有充分的說服力,“加速度”的概念已呼之欲出。這時老師再添一把火:先出去的電動車最終沒有汽車快,那是什么因素使得它在綠燈亮的一瞬間領先呢?看來“速度”概念并不足以全面描述物體的運動,今天我們給大家介紹一個新概念——加速度,有了這個概念后,就能夠清楚地解釋剛才提出的問題。為了提升學生的學習興趣,還可以播放一段摩托車、汽車和飛機競速的視頻(如圖1)。

圖1

基于生活實際的物理情境能拉近學生與物理間的距離,將學生的興趣和注意力吸引過來。好的開始是成功的一半,學生帶著這些問題進入課堂學習,會使本節課有更好的教學效果。

3 引發認知沖突，激發學生好奇心

實驗教學不僅能讓學生更深刻地感知物理學規律,還可以培養學生的觀察能力、思維能力和動手能力。千言萬語道不清,一做實驗就分明。學生對于物理的興趣很大程度來源于物理實驗,我們要小心呵護這種興趣,利用各種有趣的實驗,保持學生學習的新鮮感,這是高效實施概念規律教學的前提和保證。

圖2

教學片斷3:學生在初中已學習了焦耳定律,人教版“焦耳定律”一節的重點和難點是對于非純電阻電路(如電風扇)電功和電熱的區分。我們可以設計這樣一個小實驗,準備一個小電風扇,按照圖2連接電路，分別記錄按住風扇不轉動和風扇轉動過程中電路中的電流、電壓,算出電動機的“電阻”(如表1)。

表1

算出的結果截然不同,引起學生的強烈興趣,老師因勢利導:看來小小的電風扇里也有大學問,今天我們就來研究這個問題。

教學片斷4:人教版“牛頓第三定律”的教學中,常提到拔河問題，為什么拔河比賽輸贏不是取決于雙方力氣的大小?如果教師僅從理論上分析,并不能讓所有學生信服。不妨設計如下實驗情境:讓班上力氣最大的男生站在滑板上與站在地上力氣最小的女生進行拔河比賽,結果男生大敗,教室內一片歡騰,實驗現象充分說明了問題,老師無需多言,學生將長久而深刻地記得這一問題的結論和原因。

在教學中創設實驗情境,使學生身處情境之中,讓學生自主去探索發現,體驗物理探究和思維的全過程,更能加深對所學知識的認識。

4 創設遞進式問題情境，引導學生主動思考

著名物理學家韋斯科夫說過:“科學不是死記硬背的知識、公式、名詞。科學是好奇,是不斷發現事物和不斷詢問‘為什么’,科學的目的是發問。”為了使學生在學習的過程中能發現問題、提出問題,需要為其創設一定富有啟發性的問題情境,而問題的主導在于教師,教師在備課過程中要充分準備，創設有思考價值的問題情境,引發學生的積極思維,促使學生能夠主動地參與學習活動,持久地保持他們的學習熱情。[2]

教學片斷5:人教版“傳感器的應用”一節中關于電飯鍋的工作原理,可以布置學生觀察課本上電飯鍋的結構圖,回答“思考與討論”中的問題。

問題1：開始煮飯時為什么要壓下按鈕?手松開后這個按鈕是否會恢復到圖3所示的狀態?為什么?

圖3

問題2：水沸騰后鍋內是否保持一定的溫度?為什么?

問題3：飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度如何變化?電飯鍋會自動產生哪些動作?

問題4：如果用電飯鍋燒水,情況又如何?

這些問題環環相扣,層層深入,學生在這一系列精心設計的問題引導下,通過自主探索,實現從已知向未知、由簡單到復雜、由低級向高級的提升。教材中這樣精心設計的“思考與討論”還有很多,我們老師要充分利用好。

5 運用類比方法,通過已知概念建立新概念

在人教版教材“靜電場”一章中，按照電場力—電勢能—電勢—電勢差的邏輯關系展開,教材試圖通過做功研究能量變化。然而這些概念高度抽象,學生在實際生活中沒有與之相對應的直接體驗,導致絕大部分同學在學習這部分內容時感覺枯燥乏味、難以掌握。我們可以在教學實踐中利用學生已經掌握的重力做功、重力勢能、高度、高度差等概念,采用類比的方法,幫助學生構建電場的概念。

在電場這章的教學中,老師通過精心設計的這些類比,將抽象的電勢能、電勢、電勢差等概念與學生有切身體驗的重力場概念緊密捆綁在一起,便于學生更快地建立和理解這些新概念,學生在理解的基礎上自然更容易記憶,并且能全方位建立起電場的認知結構,提升為物理觀念。

6 結語

申繼亮指出:“課改要做的事,就是老師要讓學生即便離開了學校,忘記了知識,還能留下一些有用的東西,這體現人的核心素養。”在教育改革的核心素養時代,我們教師在課堂教學中要積極探索,創設新穎的情境,采用豐富的方法實施物理概念、規律的教學,還原物理學科本色,以提升學生學科核心素養為目標,促使學生樂于學物理，善于學物理。

參考文獻：

[1] 熊文俊.以核心問題推進學生物理核心素養的積淀[J].物理教師,2017，(4):15-19.

[2] 王高.物理核心素養培養淺探[J].物理教師,2016，(12):15-19.