基于初中物理核心概念教學設計的實踐研究

謝娜 林禮意 謝本毅 祁萍霞

摘? ?要：核心概念屬于根基性概念，作為一章或一個模塊的根基性的知識源頭引領其他概念，學生如果不能真正理解它，將直接影響相關聯概念的理解。文章論述了對初中物理核心概念“力”的教學設計的實踐與探索，從教學邏輯脈絡的把握、方法的滲透、思維的訓練等方面提出了幾點建議。

關鍵詞：核心概念；力；教學設計；實踐

學科核心概念是組織整合學科知識體系的少數關鍵概念，位于學科的中心位置，是學科的主干部分，具有基礎性、輻射力、生命力。核心概念屬于根基性概念，作為一章或一個模塊的根基性的知識源頭引領其他概念。因此，在核心概念的教學中要充分考慮學生對核心概念的理解過程，優化教學設計，選擇有效的教學策略，更好地促進學生對核心概念的理解，提升概念教學的有效性。下面將這種教學思想嘗試應用于初中物理核心概念“力”的教學實踐中。

1? 教材分析

“力”是滬科版《物理》八年級第六章第一節的內容，這一節是引導學生跨入力學世界的第一堂課，包含了力的定義、性質、作用效果三部分內容。力是一個根基性的概念，是建構重力、摩擦力等力學概念的基礎，學生是在理解了什么是力之后再學習重力、摩擦力，力在初中物理力學模塊知識中占有重要地位，對重力、彈力、摩擦力等力學知識起到組織架構作用，是初中物理力學的一個核心概念。力是一個很抽象的科學概念，它的物理內容很豐富，要想讓學生真正理解和掌握這個概念并不是一件容易的事。學生在學習“力”之前頭腦中已經存在了大量關于力的前概念，有的前概念是正確的，對科學概念的學習有促進作用，而有的前概念是錯誤的，與科學概念是相矛盾的，它會影響到科學概念的建立。因此，在教學中應當注重幫助學生轉變前概念，建構科學概念。

根據課程標準要求和學生的實際情況，擬定“力”這節課的教學目標如下：

{1}經歷從許多與力相關的日常生活現象中歸納、推理出力的基本概念的過程，學習如何運用科學歸納法建立物理概念。

{2}通過實驗，觀察、體驗物體間力的作用是相互的，并能解釋生活中的有關現象。

{3}通過常見的事例和實驗，運用觀察、分析、概括的方法，認識力的作用效果。

2? “力”概念教學設計的實踐研究過程

選取滬科版《物理》八年級第六章第一節“力”進行教學設計實踐研究，目標是通過實踐研究出能更好地促進學生對“力”的理解和掌握的教學設計。實驗對象選擇了某中學初二年級的兩個平行班。在控制無關變量方面，學生性別、年齡分布、學習水平基本相同，教學內容和課程進度也一致，只是教學設計不同。總體而言，對照班和實驗班的教學設計都遵循概念的引入——概念的形成——概念的應用的教學過程。不同之處在于對照班的教學設計完全是依循教材的編排思路，運用以講授為主、講練結合的傳統教學方法。實驗班的教學設計深入挖掘了教材內容，對教材內容進行了重構，從力的作用效果來認識力的存在和相互作用力，教學環節間邏輯聯系強，并且注重方法的滲透和思維的訓練，真正落實了以學生為主體，通過學生的動手動腦、合作交流，理解學習的過程，把握學科的本質及思想方法，培養學生的核心素養的新課程教學理念。課后，對兩個班級的學生進行了試題測試，測試的目的是比較實驗班和對照班對“力”這個核心概念的理解和運用知識解決物理問題能力的差異。最后，對測試結果進行分析，發現實驗班所采用的教學設計對核心概念教學有效，驗收了實驗成果。下面是有關于實驗班和對照班“力”概念的教學設計片斷。

3? “力”概念教學片斷

3.1? 對照班 “力的作用是相互的”教學設計

師：請同學兩手互拍、拉彈簧、提書包......體會一下施力和受力的感受，你認為力的作用有什么特點？

生：左手拍右手時，左手對右手施加了一個力，同時，左手也感覺疼，說明左手也受到了右手對它施加的反作用力。

……

師引導學生總結 ：甲物體對乙物體施力時，乙物體對甲物體也施力，因此，力的作用是相互的。

師：通過以上事例分析誰是施力物體，誰是受力物體？作用力和反作用力有什么特點？

師總結：（1）方向相反；（2）作用在不同的物體上。

師：這一對力是同時出現還是先后出現？

生：兩氣球相互擠壓，一松開手兩氣球同時恢復原狀，說明這一對相互作用力是同時產生，同時消失的。

師：劃船時，人用漿向后劃水時，船為什么會向前進？請同學們解釋現象。

3.2? 實驗班“力的作用是相互的”教學設計

情境1：請一位學生上臺提重物。

情境2：請學生用左手拍右手。

師：手有什么感覺？

引導學生分析情境中每個力的施力物與受力物，總結出物體間力的作用是相互的。

情境3：有甲、乙兩小球，讓甲球去碰撞不動的乙球，甲球會受到乙球的力嗎？你的理由是什么？

生：會的，因為物體間力的作用是相互的，甲球碰撞了乙球，對乙球施加了一個力，乙球也會對甲球產生一個力。

師：好的，那么乙球對甲球的力和甲球對乙球的力在時間上一樣嗎？這一對相互作用力的是同時產生的還是先后產生的？

生：乙球對甲球的力應該要慢一些，因為乙球要對甲球發力，這需要一個過程吧。

師：這位同學認為這一對相互作用力的是先后產生的。到底是不是這樣呢？下面首先請同學們利用桌面上的實驗器材設計實驗證明相互作用力確實存在的。實驗之前，老師想給大家一個提示：剛才我們是從力的作用效果來認識力的存在，那么，你們能不能也從力的作用效果來證明相互作用力的存在呢？

學生利用桌面上的實驗器材進行分組實驗，然后請學生上臺演示。

生演示：兩個氣球相撞時會向兩邊彈開。

師：如果氣球與老師相撞，老師會被彈開嗎？

生：不會

師：為什么老師不會被彈開呢？（只有質量相當的兩個物體的運動狀態改變的明顯程度才基本一樣。）

生演示：彈簧互拉，兩邊的彈簧都發生形變。

……

引導學生總結：（1）力使兩個物體的運動狀態都發生了改變。（2）力使兩個物體都發生了形變。

師：剛才，同學們從力的作用效果證明了相互作用力確實存在。在研究的過程中，你們運用了什么方法呢？

生：轉換法

師：將什么轉換成什么？

生：將相互作用力轉換成了兩個氣球被彈開、兩根彈簧發生了形變。

師：剛才是相互接觸的兩個物體間產生的相互作用力，如果是兩個不接觸的物體之間力的作用是否也是相互的呢？

情境4：甲、乙、丙三輛小車都具有磁性。甲、乙小車異名磁極相對并保持一定的距離，松手之后，兩小車相互靠近，相互吸引；甲、丙小車同名磁極相對并靠近，松手之后，相互遠離，相互排斥。

師：我們一起來分析觀察到的現象，判斷哪個物體是施力物體？哪個物體是受力物體？ （師畫圖分析）

師：從分析中我們可以知道同一個物體既是施力物體又是受力物體。剛才，我們從力的作用效果證明了這一對相互作用力確實存在。那么這一對相互作用力是同時出現還是先后出現的？

生：兩氣球相互擠壓，一松開手兩氣球同時恢復原狀，說明這一對相互作用力是同時產生的。

……

師：請同學們舉例物體間力的作用是相互的。

情境5： 出示圖片——運動員站在跳板上跳水的情境。請學生用所學習的“力”的知識解釋現象。

情境6：播放視頻：2022年3月30日10時29分，我國在酒泉衛星發射中心用長征十一號運載火箭，成功將天平二號A、B、C衛星發射升空，衛星順利進入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。請學生用所學習的力學知識解釋長征十一號運載火箭是如何升上太空的。

4? 實驗班與對照班教學設計比較分析

下面就實驗班和對照班有關于“力的作用是相互的”這一知識點的教學設計，依據物理教學設計的三個基本維度，分別從物理教學邏輯、科學方法顯化、學生思維訓練[ 1 ]三個方面進行比較分析（見表1）。

5? 教學效果分析及教學建議

在對初中物理力學核心概念“力”教學后進行了試題測試。選擇的試題主要是考察學生對于核心概念的理解和運用知識解決問題的能力。運用了SPSS13.0軟件進行t檢驗（見表2）。

由表2數據可知：實驗班和對照班平均分的差為7.28302。由于雙尾顯著性概率Sig. （2-tailed）=0.002，說明P<0.05，表明否定H0時犯錯的概率小于0.05，因此，在0.05水準拒絕虛無假設H0，表明使用這兩種教學設計的教學效果差異非常顯著，實驗班的學生對“力”這個核心概念理解和掌握得較好。

“力”是一個核心概念，對于它的理解將影響到與它相關聯概念的理解。要想設計出能促進學生正確理解“力”的教學設計，首先要在充分理解和思考課標的前提下，對教材進行大框架解讀，注重概念的關聯性、結構性，不割裂概念間的聯系。善于抓住教材的核心內容，把握教材的教學邏輯脈胳，深入挖掘教材內容和科學方法，做到用教材而不是教教材。第二，要以多樣且有效的情境為載體，激發學生發現問題、提出問題。要以問題為導向，并且設置的問題鏈應具備高階思維含量和挑戰性，能夠喚起學生的思維，培養學生的問題意識。第三，要以思維為靈魂，引導學生分析問題、解決問題。第四，要注重方法的滲透和能力的培養。科學方法和思維方法的滲透能夠培養學生高階思維，有效促進學生物理學科核心素養的發展，而方法和思維的培養又能夠促進學生能力發展。

參考文獻：

［1］ 張琪，胡揚洋.物理教學設計比較研究的基礎和方法論探詢——以初中物理“壓強”設計為例[J].課程與教學改革，2015（3）：129-131.