基于物理觀念的物理教學實證研究

王羽沙　侯娟　曹海賓

摘要：物理觀念作為現今核心素養的重要組成部分，是從物理學視角下，對各類客觀事物的基本認識，是在對事物的共性及本質特征高度概括的過程中逐步形成的.為了協助一線教師在教學中能有效運用核心素養這一最新的教育教學理念，以物理觀念的培養為重點，摩擦力的教學作為案例分析，進行了相關研究，以此得出結論：選擇適當的教學方式有助于物理觀念的建立.

關鍵詞：核心素養；物理觀念；實證研究；摩擦力教學

作者簡介：王羽沙（1993-），女，陜西西安人，在讀研究生，研究方向：物理學科教育；

侯娟（1979-），女，新疆昌吉人，博士，副教授、碩士生導師，研究方向：材料物理教學及物理實驗教學與研究工作.

通訊作者：曹海賓（1967-），男，河南洛陽人，碩士，副教授，研究方向：力學、物理實驗教學與研究工作.

新課改后，全國提出了許多全新的教育教學理念，其中《中國學生發展核心素養（征求意見稿）》作為當前教育改革創新的關鍵，已經在全國各地陸續實行起來，走入課堂之中.在如今的教育領域中，核心素養是最熱門備受關注的詞語之一.為了迎合中國社會發展現階段的特色，適應中國當今的國情、學情，《中國學生發展核心素養（征求意見稿）》指出，學生發展核心素養是指學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新等六大方面的素養.物理學科作為自然學科的帶頭學科，其核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度和責任四個要素.

1物理觀念的界定

物理學是一門以認識世界為基礎，在不斷地對客觀事物的共同屬性及本質特征進行高度概括中形成了物理概念和物理規律，而在對客觀事物不斷進行概括的過程中就形成了物理觀念.

物理觀念是從物理學視角形成的關于物質、運動與作用、能量等基本認識，是物理概念、規律等在頭腦中的提煉和升華，具有涉獵范圍廣、概括程度高的特征，具體表現為運用物理思想、觀點和方法看待、認識事物，處理、解決問題的意識或習慣[1].在中學物理教學中，物理觀念包含了物質觀念、運動觀念、能量觀念和其他等因素.物理觀念對于物理教學有著至關重要的意義.將物理觀念的培養貫穿于教學當中，需要教師對教學進行精心的設計.

2物理觀念的培養

為了給一線教師提供展示教學思路，本文以高一物理摩擦力的實踐教學為案例，來展示如何在課堂中滲透培養物理觀念.高中摩擦力的學習是在初中摩擦力知識基礎上的延伸和拓展.摩擦力是高中力學教學的重難點，由于摩擦力問題的復雜性，在具體問題中又表現出“動中有靜，靜中有動”的特點，因此，對學生而言并不容易理解.本文通過對摩擦力的三個教學環節設計，突出如何有效引導學生在教學中形成并發展物理觀念.

2.1在新課引入中形成物理觀念

在新課引入環節中，教師通過設立不同的生活情境，讓學生體會在不同的情境中受到的摩擦力.在情境中，教師不斷引導學生分析物體的運動情況或所處狀態，讓學生對物體進行受力分析，從中不斷總結得出在不光滑的接觸面上，物體相互擠壓并有相對滑動（趨勢）時會產生摩擦力.當學生能自我主動地分析問題時，教師及時適當地引導學生進行歸納總結，引導學生思考物質運動和受力之間的關系以及在生活中的重要性等.通過這樣的教學過程，學生不但體會了摩擦力的重要性，知道了摩擦力的產生條件，還可以通過學習建立“力的形成，都會有其產生條件”的物理觀念.

2.2在實驗教學中發展物理觀念

分析討論實驗結果，總結出在不同的情境下，木塊所受摩擦力的變化情況，并說明理由注重全體學生的發展，提高全體學生的科學素質

讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法，發展學生的科學想象與推理能力

在實驗教學環節中，教師提供給學生實驗所的需感性材料，引導學生思考如何用現有實驗材料達到實驗目的，以學生為主體發揮學生的自主能動性，讓學生自己動手動腦完成實驗.通過實驗，讓學生在分析不同實驗情境下木塊所受摩擦力的變化，總結歸納出摩擦力的影響因素，從而得到摩擦力的定義式，讓學生更深入全面地理解摩擦力概念.學生通過物理實驗實踐得出物理規律，在對實驗觀察、分析總結時，會自主建構物理知識.通過這樣的教學過程，學生不僅可以體會到嚴謹的科學思維對實驗結果可靠性的重要性，而且可以發展物理觀念，形成“摩擦力的產生具有一定條件外，其大小還受其他因素的影響”的有關摩擦力的物理觀念.

2.3在課堂小結中完善物理觀念

在課堂小結教學環節中，教師通過引導學生回顧本節課所學知識，以及如何習得知識的過程，增強學生記憶，并在回顧的過程中，幫助學生抓住教學重難點的關鍵，理解事物的本質特征，培養學生建立完整的知識框架體系的能力.在總結之后，對比靜摩擦力

3實證調查

將所設課程于兵團地區石河子第二中學高一年級進行授課，該中學在新疆兵團學校排名處于中游，因此調查結果具有一定的代表性和推廣性.在課程前后，對學生進行了相關物理觀念的調查和測試，測試題目均為自制，前測與后測題目設定一致，共有10道題，滿分為100分，1題-5題和6題-10題分別為測量學生對物理觀念的認識、自我認識及學生關于力觀念的認知.通過SPSS21.0軟件對學生前測、后測的成績進行了統計分析，可得表4.

經過對前測和后測相關系數進行計算，相關系數為0.972大于0.8，說明采取的教學策略與建立的物理觀念之間為高度正相關，在置信水平0.05上，相關系數可靠.可見物理教師教學策略的有效應用有助于學生物理視角的形成和物理觀念的建立.

將課程前后測的成績用SPSS進行配對樣本T檢驗，表明通過教學，在置信區間95%內，學生在教學前后對于物理觀念的認識的差別及其顯著.因此可認為，這次實踐教學有效地提高了學生關于物理觀念的認知和見解，并引導學生形成正確的物理觀念.

4建議及總結

通過實證教學，可以概括出以下教學要點.

4.1教學應以學生為主體，教師引導學生自主學習

在教學中，教師扮演“領路人”的角色，讓學生主動參與，自主思考，通過自主學習，學會物理，領會物理觀念，培養學生的核心素養.

4.2精簡提問，耐心誘導

課堂中為了讓學生順利地進行自主學習，教師可以不斷地設問，引導學生思考，但問題應難度適中，適合學生最近發展區，循序漸進，逐漸誘導學生進行進一步學習，建立物理觀念.

4.3小組合作，共同學習

集體教育可以使個人難以解決的問題以群體的力量進行思考處理，使問題得以解決，在教學中應善于運用集體教育，鼓勵學生相互合作、相互依靠、共同進步，從多角度思考問題，進而形成完整的物理觀念.

物理學科的核心素養是學生在學習物理知識的過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力[3]，是學生不再進行物理學習后，留在觀念里的帶有物理學科特征的品質，是學生科學素養的關鍵組成[4].作為一線教師，不僅要注重學生知識與能力的學習提高，也要注重學生終身發展所需品質與能力的培養.通過實證教學可以看出，將物理觀念的建設與教學教法相融合，在課堂中運用合適的教學策略，不僅可以有效提高教學質量，而且可以培養學生建立相關的物理觀念，順應時代的發展，促進學生科學品質的形成.

參考文獻：

[1]王高.物理觀念的構成及培養策略[J].教育研究與評論（中學教育教學），2016（10）：52-56.

[2]愛因斯坦，英菲爾德.物理學的進化[M].上海：上海科學技術出版社，1963.

[3]陳麗珊，陳海.基于高中物理學科核心素養的物理教學探究[J].基礎教育研究，2016（20）：7-8.

[4]馬利明.也談物理核心素養的培養[J].教育研究與評論（課堂觀察），2016（7）：29-32.