淺談如何在物理概念教學中培養學生核心素養

關正兵 霸盼盼

摘?要：在物理概念的教學中要從概念引入的必要性和事實依據、掌握概念的定義方法、了解概念的種類、理解概念的意義和與相關概念的聯系與區別、概念的語言表述及數學表達式、概念所對應物理量的單位、運用所學概念解決實際問題等方面展開，讓學生理解概念，滲透核心素養。

關鍵詞：物理核心素養;物理概念教學;教學策略

2017年版《普通高中物理課程標準》中提出將物理核心素養滲透到物理教學中。要求物理教師在課堂教學中注重從物理觀念、科學思維、科學探究能力、科學態度與責任等方面培養學生學科核心素養，使學生在課堂上學到的不僅僅是基礎知識，更是一種能力，一種創新，對事物的適應與研究等各方面的能力。通過學習，學生在學習知識及應用的過程中能夠養成一種思考、創新、對新事物的適應與研究等方面的能力，以適應社會需求。

物理觀念作為核心素養的一部分，是關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是對物理概念、規律及相互關系的總結和提煉。物理概念是構成物理知識結構的基礎，是描述物理現象、形成物理規律，構成力學、電磁學、熱學、光學、原子物理等物理學體系的基本要素。如果沒有一系列物理概念作為基礎，是無法構成物理學體系的。例如沒有位移、速度、加速度等一系列物理概念，就無法描述物體的運動，無法應用規律，就不能形成運動學。學生在學習過程中如果不能理解概念的物理意義和建構過程，也就無法理解概念在物理學知識體系中的地位和作用，在對概念的應用就會遇到更大的困難。所以物理概念教學是培養學生物理核心素養的重要途徑。

物理學是一門在建立在實驗基礎上的學科，物理概念是觀察實驗和科學思維結合的產物。概念的建立需要經過大量的觀察和體驗，使人們獲得感性認識，在感性認識基礎上，再通過分析和比較，找出共性與規律，分析現象，揭示本質，最后把這些物理現象和共同特征集中起來再加以概括，進而構建出物理概念。物理概念教學一直是教學中較難處理的一種課型，教師在概念課的課堂上要改變直接把概念講授給學生的教學模式，從學生的認知規律出發，引導學生觀察、分析和概括，體驗物理概念的構建過程。我認為在概念課的教學過程中，應從概念的引入、概念的形成、概念的深入理解和應用等幾個方面入手。

一、 概念的引入——創設情境

物理概念抽象、學生理解比較困難，如果教師在課堂教學中不局限于物理教材，而是通過創設有助于學生理解物理概念的物理情境，如教師的語言描述，演示實驗或教具展示、播放視頻等方式，使學生獲得感性材料，聯系生活實際，形成表象。在教學過程中，教師通過設計問題，引導學生觀察現象，提出問題，激發學生的學習興趣和求知欲，達到培養學生創新意識和發展形象思維的目的。通過創設情境使學生認識到為什么要引入這個概念，引入這個概念的目的是什么。

以加速度概念的教學為例，在教學中，教師先播放飛機、汽車和摩托車加速過程的一段視頻，引導學生觀察，然后提出問題：“這三種交通工具中哪種交通工具的加速性能好？”學生通過觀察可以看出是摩托車的加速性能好。教師接著提出問題：“你怎么判斷運動物體的加速性能的好壞？”學生經過思考、討論，提取出相等的時間看哪個運動物體的速度變化大，則該物體的加速性能就好。教師進一步引導學生得出速度變化越快加速性能越好的結論。有了上述鋪墊后，教師提出：“為了描述物體的速度變化快慢，在物理學中引入一個新的物理量——加速度”。從而使學生明確引入加速度的意義和必要性。

二、 概念的形成——思維加工

在學習物理概念的過程中，學生只有參與到概念的形成過程，才能更好地理解概念。教師通過各種教學手段來幫助學生將新的物理概念融合到原來的物理概念網絡中去，從而建構新的物理知識體系和認知結構。在概念教學中教師通過分析學情，引導運用學生所學知識和生活經驗，分析現象，找出事物的共性，通過抽象和概括，形成物理概念。

在創設情境，形成表象的基礎上，引導學生分析所觀察到的一系列現象、找出相同點和不同點，排除次要因素，抓住主要因素，找出這些現象的共性，總結歸納這些共性，形成本質屬性，用一個物理量反映這種屬性，形成概念。有了概念后，要用準確而簡潔的物理語言或數學語言給出概念的文字表述或數學表達式，即定義或定義式，還要根據概念的形成過程，指出所定義的概念或表達式的適用條件和適用范圍。概念的形成是學生體驗、總結和抽象的思維過程，所以要留給學生一定的思考想象的時間和討論交流的空間，適時引導，啟發、激活學生的思維。在物理概念的建立過程中，常用方法有：1. 抽象概括法：如力的概念的引入與建立，對日常生活中常見的力進行分析通過抽象概括，總結出力的概念。2. 實驗探究法：如電場強度引入和建立，通過設計演示實驗，發現電荷在電場中受到力的作用，從而使學生認識到電場的有一種性質是對放入其中的電荷有力的作用，從而引入電場強度的概念來描述電場的這種性質。3. 比值定義法：電場強度、磁感應強度、電阻、電容、加速度等物理量的定義都是采用比值定義法。4. 類比定義法：學習點電荷概念時把點電荷和質點概念進行類比，學習電勢能和電勢的概念時把電場和重力場進行類比，把電場中的電勢和重力場中的高度進行類比，電勢能和重力勢能進行類比。通過這些物理方法的應用，讓學生逐步體會引入物理概念的方法，體驗物理概念建立的過程，發展學生的思維能力，滲透核心素養的培養。

通過物理概念的教學，引導學生體會概念建立的過程，形成學習概念的基本要素：1. 為什么要引入這個概念，即概念引入的必要性和事實依據。2. 概念是如何定義的，明確概念的定義方法。3. 知道概念的種類，例如：是矢量還是標量，是狀態量還是過程量，是特性量還是屬性量等。4. 把所學習的概念跟已理解的有關概念進行比較，找出聯系與區別，加深理解。例如：光子和光電子. 內能與熱量等學生易混淆的概念進行比較。5. 概念的文字表述或數學表達式。6. 物理量的單位以及單位是怎樣規定。7. 知道概念的內涵和外延。內涵指概念反映的物理現象和過程本質屬性，即事物的本質屬性。外延指的是概念涉及的所有現象和過程的范圍條件。

三、 概念的深入理解和應用

在學習了物理概念之后，學生對一個物理概念的認識和理解可能不準確，對概念之間的聯系和區別不清楚，應用概念解釋生活現象也有困難，還需要教師引導學生進行總結，梳理知識脈絡，通過具體應用來進一步鞏固概念，理解概念。

（一）梳理概念之間的關系，加深對概念的理解

學生在學習了位置矢量、位移、路程、速度和加速度等物理概念之后，對這幾個概念理解不透徹，應用時易出錯。為了讓學生認識這幾個物理概念之間的關系，引導學生對知識進行總結，梳理知識脈絡，從這幾個概念的物理意義入手，建立它們之間的邏輯關系。以下是根據物理意義引入以上幾個概念的基本思路。

位置矢量的物理意義是確定物體的位置，大小等于從坐標原點指向物體所在位置的線段長度，方向從坐標原點指向物體所在位置。位移的物理意義是描述物體位置變化大小和方向，大小等于從初位置到末位置的線段長度，方向從初位置指向末位置。路程是指運動軌跡的長度。速度的物理意義是描述物體運動快慢，其大小為v=x/t，方向與運動方向相同。加速度的物理意義是描述物體速度變化快慢，其大小為a=Δv/Δt，方向與速度變化方向相同。

通過總結和梳理，學生明確了以上概念的物理意義，加深了對上述概念的理解，對位移和路程、速度和加速度的關系有了更進一步的認識和理解，教學效果顯著。

（二）應用所學概念解決實際問題，加深對概念的理解

引入概念是為了描述現象，解釋規律，解決問題。應用概念解決問題：第一，讓學生準確理解概念。例如學習了加速度概念之后，提出速度變化越大加速度越大和速度變化越快，體會加速度是描述速度變化快慢的物理量，加深對加速度概念的理解。第二，應用概念解決實際問題。生活中的物理問題往往以一定的情境為背景，需要學生應用所學知識，讀取物理信息，把實際問題轉化為物理模型問題，用學生已學的概念和規律分析解決問題。學生通過練習與實踐，體會運用概念分析和解決問題的方法，提高運用概念解決問題的能力。

在教學過程中，如果教師能夠把核心素養滲透到課堂教學中，化抽象的表述為形象的解釋，使學生能夠清晰而準確地理解、掌握概念，不僅可以培養學生的認知能力，而且可以培養學生的思維能力，進而提高學生的綜合素質，從而達到培養學生核心素養的目的。

參考文獻：

[1]朱晴晴.物理核心素養下高中物理概念教學的案例研究[D].洛陽：洛陽師范學院，2019.

[2]鄒建平.提升物理概念教學有效性的思考[J].江蘇教育研究，2011（8）：53-54.

[3]徐學.基于核心素養下物理概念建立的案例研究[J].物理教師，2017，38（1）：10-13，19.

[4]鄭淳，郭定和.新課程理念下高中物理概念課的有效教學策略[J].教育教學研究，2009，23（11）：125-128.

[5]黎洪波.高中物理核心概念教學研究[A].《教師教學能力發展研究》科研成果集（第二卷）.

[6]馬娟.普通高中語文教輔圖書使用現狀調查研究[D].臨汾：山西師范大學，2018.

作者簡介：關正兵，霸盼盼，北京市，通州區永樂店中學。