核心素養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外延，物理概念的構建看似簡單，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展和思維能力的培養。文章立足于課堂教學實踐，剖析物理概念教學案例，探索核心素養理念下物理概念教學的新途徑。

[關鍵詞]概念教學;問題情景;物理核心素養

[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的四個要素之一，概念的掌握是形成物理思維的重要基礎和支撐，概念的構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展學生的科學探究能力以及培養學生的科學態度與責任。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

概念的表現形式往往是數學公式，有些學生只記住了數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，難以構建完整的知識結構體系。

二、概念教學設計理念

培養核心素養要關注學生直接經驗的價值，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節與控制，是構建物理概念的有效方式。在上述概念構建困難原因中，“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控不足，缺乏主動探究意識，以至于不能有效構建概念。

培養科學的思維品質要依賴問題的設計，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，同時問題的解決方向又受思維的影響。陜西師范大學胡衛平教授認為，科學思維的對象是一個多層次、多結構、多序列的完整網絡，各種物質及其運動之間的相互關系、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驗的基礎上，形成對科學事物的立體的、完整的認識。基于以上認識，筆者嘗試對結構化的問題進行層層設計，有效地解決了核心素養理念下物理概念構建的問題。

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：創設問題情境“小球下落;動車進站;汽車啟動與剎車”。

這個環節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：創設問題情境“汽車啟動與剎車初末速度、小球上拋與下落初末速度”（給出具體數據）。

這個環節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：創設問題情境“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）。

這個環節引導學生了解速度、速度變化量、速度變化快慢的區別（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，激發學生物理學習興趣，聯系生活（科學態度與責任）。

任務4：創設問題情境“飛機起飛具體數據——單位、是否矢量”（正負意義以及具體加速度大小方向）。

這個環節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律。可見，教師要立足學生原有知識去設計問題的臺階和探究思維的方式，去領會情景類比、比值定義等科學研究手段，讓學生在積累了大量知識和經驗的基礎上，形成對科學事物立體的、完整的認識，通過結構化問題教學設計去培養每個學生的觀察、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

根據以上案例分析，可從四個方面考慮課堂設計。

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計，也可以在學生舉例互動提問中發掘。

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控

自我監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別”“速度、速度變化量、速度變化率之間有什么內在聯系”等問題。

結合以上四個方面，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），其次啟發誘導學生觀察、思考、分析、比較物理現象的共同屬性，提煉出本質，概括出物理概念的科學定義，最后再設置問題，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，設計結構化的實際問題情境，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良的物理思維品質，有效培養學生的物理學科核心素養。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 張玉峰.基于核心素養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）