例析核心素養視角下的初中物理概念建構

【摘要】本文結合教學實例，論述核心素養理念下的物理概念教學策略，闡述常見的物理概念類別，明確物理概念教學的任務，提出類比法、實驗探究法、歸納推理法以及實驗觀察法等教學方法。

【關鍵詞】初中物理 核心素養 概念教學 策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）05A-0032-02

初中物理是小學科學到高中物理的過渡，經過小學科學學習后，學生對生命科學、物質科學、地球與宇宙科學三大領域的相關內容有了初步的認識，掌握了一些簡單的科學概念，也形成了初步的科學素養。如何在學科教學中落實這些素養要求，發揮學科育人的功能，成為初中物理教師的重要任務。筆者結合一些具體的案例談談在發展核心素養背景下引導學生建構初中物理概念的教學方法。

一、常見物理概念類別

初中物理概念內容上包含力學、電學、磁學、熱學、光學、聲學等。大部分物理概念具有定量的性質，即是可測量或可度量的，也就是我們常說的物理量，如力、速度、密度、壓強、功、功率、電壓、電阻、電流、比熱容、熱量、燃燒值等;也有一些反映物理現象的定性物理概念，它們是不需測量的，如勻速直線運動、光的反射、光的折射、電磁感應、熔解、沸騰、蒸發、核反應等。物理量按照它反映的客觀屬性，又可分為狀態量和過程量，如速度、壓強、電壓、電流強度、溫度、功率等是用來描述狀態的物理量，當研究對象一定時，它們有確定的量值，功、熱量等描述過程的物理量，一般來說，不同的過程有不同的量值。物理量也可分為性質量和作用量。性質量是描述物體或物質的某種性質的量，如密度、電阻、比熱容、燃燒值等;作用量是描述物體間相互作用的量，如力、力矩、功、壓強等，它們的特點是與物體間相互作用密切相關，對于單個物體是毫無意義的。

二、物理概念教學的任務

物理概念是人們學習物理學的基礎，是理解物理現象及變化規律的前提，它是客觀物理事物的共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映。初中物理課程教學目標是提升學生的科學素養，培養學生的物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任;基本的物理概念、規律及技能是學生形成物理觀念的基礎，同時也是科學思維、科學探究、科學態度與責任形成的載體。學生如果沒有經歷一個正確的、符合學生學習規律的過程去認識物理概念與規律，就不能正確、完整地掌握物理知識中蘊含的研究問題的科學方法及科學家們探索物理規律的艱辛，也形成不了積極的科學態度與責任。

三、建構物理概念的常見方法

（一）類比法

教學九年級“認識電功率”一節時，學生在上一節課已經知道了用電器消耗電能的過程就是電流做功的過程，做了多少功就消耗多少電能。學生可觀察到不同的兩只電燈串聯在照明電路中發光的亮度不同，通過分析知道亮度不同就是在相同時間內獲得的光能不同，也就是說，在相同時間內消耗的電能多少是不同的。這一現象說明電流做功除了有多少之別，還有快慢之別。為了描述電流做功的快慢，我們可類比“為描述物體運動快慢引入速度概念”而引入電功率來表示電流做功的快慢，即可用一定時間內電流所做的功與它所用時間的比值來表示電流做功的快慢。這樣學生在原有知識的基礎上，通過類比遷移的方法理解了電功率概念引入的原因及其物理意義。

類比方法是物理教學方法中常見的方法，主要是培養學生的遷移思維能力和類比能力，通過找出電流做功和運動之間的共同特性，如都有快慢之別，而引入不同的物理概念。教師在教學中把電功率概念與速度概念進行比較，指出速度是表示物體運動的快慢，電功率是表示電流做功的快慢，它們都是描述快慢的物理量，都用比值表示大小，不同點是一個描述運動的快慢，一個描述做功的快慢，物理意義不同，單位也不同，這樣更能幫助學生理解兩個物理概念，提高其科學思維能力。

（二）實驗探究法

密度屬八年級物理教學內容，此階段學生的抽象思維能力弱，又是剛學習物理，對物理概念規律的認識能力也較弱，所以教師應盡可能地創設物理情境幫助學生理解物理現象或物理屬性，使學生從具體形象思維轉向抽象邏輯思維。教師可以實驗為抓手，指導學生探究物體的質量與體積的關系。教師可向學生提供器材：不同質量的銅塊（3塊）、不同質量的鋁塊（3塊）、不同質量的鐵塊（3塊）、燒杯、適量的水、滴管一個、實驗用量筒一個，天平一臺，細線若干。

實驗方案設計：

問題1：要探究物體的質量與體積的關系需測量什么物理量？怎樣測量？

問題2：所需器材有哪些？

問題3：實驗步驟怎樣？為了減少實驗誤差應先測量什么物理量？

教師引導學生圍繞上述問題討論并確定實驗方案。

學生實驗后收集實驗數據，如下是其中一組學生的實驗數據。

教師可通過如下問題引導學生分析實驗數據：

問題1：分析表中數據，同種物質組成的物體質量與它的體積有什么樣的大致關系？（物體體積越大，其質量越大）

問題2：分別計算出表中每一實驗對象的質量與體積的比值，并進行綜合分析，你能得到什么結論？（同種物質構成的物體，它的質量與物質體積之比基本相同;但不同物質的質量與體積的比值不同）

最后，教師引入概念：物質的質量與其體積的比值保持不變，不同物質的質量與體積的比值不同，這是物質的一種特性，它與物質的顏色、氣味、硬度等特性一樣，是物質的另一種特性，這種特性我們稱之為密度，即某種物質的質量與其體積的比值叫作這種物質的密度。不同物質的密度一般不同。利用密度也可鑒別物質。

學生在八年級時初次接觸物理實驗探究，實驗設計能力弱，對實驗數據的綜合分析能力也弱，所以教師要通過適當的實驗及問題引導和啟發學生，使他們融入物理概念建構的全過程，親身經歷實驗探究方案的設計、數據的收集與分析處理，對物質的共有屬性進行抽象歸納，從而建構物理概念，真正理解其物理意義。

科學探究能力是物理核心素養的四大要素之一，教師只有在課堂教學中不斷地給學生科學探究的機會，其探究能力才會不斷提高。我們在本次實驗中可發現同種物質構成的物體的質量與體積之比略有不同，所以要引導學生實事求是地得出結論為“比值基本相同”，進行原因分析后，說明科學家通過提高實驗精度和大量實驗發現其比值應該是相同的，這也是培養學生科學態度與責任的重要途徑。

（三）歸納推理法

在教學八年級物理引導學生建構力的概念時，教師通過列舉生產生活中存在力的一些現象引導學生進行分析歸納，找出力的本質特征，從而建構力的概念。例如，教師引導學生對下列現象進行分析：人提水桶、人推車、馬拉車、推土機推土、起重機吊貨物、桌子壓地面、磁鐵吸引鐵釘等，師生共同通過列表分析的方式對產生的結果、發生的條件進行分析，找出其共性。

通過分析表格可知：都存在力，人、馬、推土機、起重機、桌子、磁鐵都是物體，提、推、拉、吊、壓、吸引等都是作用，水桶、車、土、貨物、地面、鐵釘等都是物體。所以力的本質是物體對物體的作用。

通過列表的形式把所有事例的結果、產生條件呈現出來，能直觀地找出它們的共性，對比歸納出力是物體對物體的作用。盡管作用的形式有不同，有接觸的也有不接觸的，接觸的各種形式也不相同，但其本質都是作用。這種概念建構的方式有利于培養學生的歸納推理能力和抽象思維能力，也對學生正確認識物理概念提供了幫助。

（四）實驗觀察法

對于一些定性的反映物理現象的概念，如光反射、折射、熔化、汽化、升華、凝固、電磁感應、形變等，可通過觀察實驗現象直接引入概念。這些概念本身不難理解，難理解的是這些現象產生的原因、條件、規律，所以經常要借助實驗、圖形或圖像加深理解。例如教學光的反射，教師不僅要引導學生觀察光的反射現象、分析光反射的原因、探究光反射的規律，還要借助畫光反射的光路圖，把光反射現象模型化。

用光線來表示光的方向及行進路線是一種物理模型的建構，有助于學生物理模型建構能力的提升，在初中物理中，常見的物理模型有光線、磁感線、電路圖、力的示意圖、杠桿、勻速直線運動、光滑水平面等。

教師不能讓學生死記硬背或通過相關練習強行理解物理概念，關鍵在于引導學生自己建構概念，明確概念引入的原因：它是怎樣建立起來的？有哪些相關的科學家故事？它的物理意義是什么？其物理現象產生的原因、條件、規律又是什么？這樣學生才會真正地理解概念，了解其本質特征，領悟其物理意義。

【參考文獻】

[1]陳剛.物理教學設計[M].上海：華東師范大學出版社，2009

[2]潘毅婷，包捷敏.例析中學物理實驗對學習物理概念的作用[J].中國科教創新導刊，2011（27）

作者簡介：容科勇（1963— ），廣西桂林人，高級教師，廣西特級教師，研究方向：中學物理教學與研究。

（責編 劉小瑗）