“新课程新高考新教学”系列专题（第22期）‖凸显物理观念的新课程教学刍议

　　【编者按】陕西省新高考综合改革将于 2022 年秋季启动，2022年秋季入学的高中一年级学生将于2025年参加新高考。西安市教科院多年来致力于高考研究暨全市高中毕业班教师教学能力提升培训工作，在新课程教学指导及科学备考方面积累了丰富经验。为了迎接新高考综合改革带来的挑战，市教科院提前谋划研究，于2019年1月率先在全市设立了新课标新高考教学研究基地175所学校，涵盖高中13个学科。在我省“3+1+2”新高考模式下，探索新课标下的新课程实施，应对新高考带来的新挑战，探索其有效途径和方法，以学科建设丰富学校内涵、提升学校品质，深入推进新课程改革，推动我市教育教学质量整体提升，需要加强理论研究与实践探索。为此，市教科院策划推出“新课程新高考新教学”系列专题，及时总结和推广教学研究成果和实践经验，提高广大教师的教学与教科研能力，助推新课程新高考新教学在我市普通高中学校有效实施。

　　凸显物理观念的新课程教学刍议

　　作者简介：

　　作者简介：吕康社，西安市第八十五中学物理教研组长，高级教师，教育硕士，陕西省教学能手，西安市卓越型教师，西安市教学能手，在国家专业期刊发表学术论文二十余篇，出版专著《高中物理方法与模型》一部，荣获全国科学实验展演奖一项、陕西省基础教育教学成果一等奖二项、国家专利三项，多项成果应邀参展第三届西北教育装备博览会、第六届中国教育创新成果博览会。

　　物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理特性的品质，主要由“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”、“科学态度与责任”四个方面构成。新的高中物理课程标准之所以把物理观念放在核心素养的首位，是因为正确的物理观念对于学习和行为具有方向性的指导意义，更能够影响学生的终身学习与发展。教学实践也表明，让学生树立正确的物理观念比让学生学会物理知识要困难的多。培养学生的物理观念离不开对物理知识的认识过程，因为物理知识只是形成物理观念的载体，认识过程才是形成物理观念的渠道。认识物理知识过程的本质就是科学探究，而科学探究过程同时也是提升科学思维的过程。可见，物理观念的形成是科学思维的结晶，科学思维的培养则依赖于科学探究的过程，理顺了它们的关系，才能科学地设计教学，从而潜移默化地提升学生的核心素养。一、在实验探究过程中树立正确的物理观念实验探究具有很强的问题性、参与性、实践性和开放性，教师的主导作用和学生的主体作用能够在实验探究的过程中得到充分的体现，从而可以极大地提高教学效果，这正是基于核心素养的物理教学所追求的终极目标。如果在教学中将问题的解决置于实验探究的情景中进行，把问题的解决过程中转化为树立正确物理观念的过程，就会拔高教学层次。实验的设计要注意呈现方式并要结合学生的生活实际，如果设计的实验不是基于学生的生活实际，学生难以产生情感上的共鸣；如果实验的呈现方式简单直接，则不能反映学生认识事物的一般规律——学生没有经历观察、猜想、思考及抽象概括等科学探究的过程，这样就缺失了物理思维。而正确物理观念的形成恰恰需要对物理现象的仔细观察，对现象的分析和概括，对规律的探究和总结，这些我们称之为知识学习的过程，也是正确观念形成的基础。从形成过程看，观念并不是一蹴而就，而是逐渐提升而成的，因此要结合学生的生活经验设计不同的实验，让学生通过观察和探究，不断地暴露并摒弃错误观念，从而形成正确的观念。例如在“自由落体运动”教学中，需要解决一个核心问题，那就是轻重不同的物体下落快慢是否相同？如果回答“相同”，这是小学生的观念，毕竟传说中的伽利略比萨斜塔实验的影响力是强大而深远的（实际上这个实验是不存在的）。如果回答“重的物体下落的快”，也不要认为具有这种观念的学生的认识水平还不如小学生，因为实际生活中重的物体下落的快的例子比比皆是。但是显而易见，这两种答案都不是具有正确的物理观念者的回答，因此，这个问题的教学要从引导学生树立正确的物理观念的目的出发。教师可以用不同的纸片、纸团、橡皮、粉笔头等设计不同的实验：让重的物体下落的快；让轻的物体下落的快；让同样重的物体下落快慢不同。然后引导学生科学思维，发现问题——空气阻力是影响下落快慢的主要因素，进而做出猜想：如果没有空气阻力，所有轻重不同的物体下落快慢相同，最后演示牛顿管实验——抽成真空的玻璃管内的羽毛和铜钱下落快慢相同，验证了猜想。这个过程中，教师在创设实验的情景下逐一否定不成熟的观念，引起学生认知上的矛盾冲突，从而树立正确的物理观念——在没有空气阻力的情况下，所有物体的下落快慢相同。二、在概念形成过程中构建基本的物理观念概念教学是物理教学的重要内容，它是形成物理观念的基础之一。美国著名教育心理学家奥苏泊尔说：假如把全部教育心理学归结为一条原理的话，我将一言以蔽之，那就是影响学习的唯一重要因素就是学生已经知道了什么，教师要探明这一点，并应据此展开教学。从教学角度来看，学生已经知道的往往是一些前概念，从心理学角度来看，不完整的前概念会对学生的新概念教学造成抑制，从而影响物理观念的构建，这就需要教师从学生的前概念出发设计教学。比如在高中物理“速度”一节概念教学中，教师需要明确，本节课前学生对速度的认识，一方面来自于课堂，分别是小学数学和初中物理，已经具备了一定的理论基础；另一方面来自于生活，例如“妈妈做饭速度挺快的”。因此，构建一个物理学上的物理观念是本节课的首要任务。可以首先给出六个实例，1-汽车比自行车跑得快，2-小华比小明解题快，3-猎豹比羚羊跑得快，4-金属比塑料传热快，5-乌龟比兔子跑得慢，6-2018年我国GDP比2017年增长慢。然后提出三个问题进行师生互动：请用一个词概括这六个事例的共同特点——快慢；比较135和246，用一个词概括它们的不同——135中有运动，246中没有；将135中汽车、自行车、猎豹、羚羊、乌龟、兔子用一个物理词语表示——物体。教师将这三个关键词写出来：物体、运动、快慢，然后引导学生总结把涉及物体运动快慢这三个关键词用一个物理量描述，学生自然就会想到“速度”。至此，在引出速度的物理学概念的同时也明确了它的物理意义：描述物体运动快慢的物理量。在上述过程中，通过引导学生先异中求同、再同中求异的思维过程让学生在区分生活中常说的速度和物理学中的速度的基础上，更深刻的理解速度的物理意义，从而构建了基本的物理观念。三、在知识理解过程中构建深层的物理观念笔者认为，不能引起学生深层次思考及思维冲突的教学是不符合核心素养要求的。比如学生对瞬时速度的理解是教学中的一个难点，这是因为学生数学知识所限，特别是在极限思想尚未具备的条件下，理解瞬时速度是困难的，这对构建关于速度的深层物理观念必然产生不利影响。为了降低教学难度，可以进行先铺垫再类比的设计。首先让学生观察某同学的三张照片（三个月龄、13岁、14岁、），让学生比较变化，学生会发现三个月龄到13岁变化大，13-14岁变化不大。然后让学生观察三张大雁塔周边的照片（1980年、2018年、2019年），让学生比较变化，学生会发现1980年到2018年变化大，2018年到2019年几乎不变。接着引导学生得出一个基本的哲学结论：在事物的发展变化过程中，时间越短，变化越不明显。再类比速度，在变速运动某一时刻起取一段很短的时间内，速度变化很小，那么这一小段时间内的位移和时间的比值（平均速度）就非常接近该时刻的瞬时速度。这样就可以水到渠成的给出瞬时速度的概念：物体在某时刻的瞬时速度可以用从这一时刻起极短时间内的平均速度来表示。在学生经历了由浅入深、由表及里的思维进阶后，关于速度的系统、完整、正确的物理观念就构建起来了。

　　参考文献：[1] 吕康社．在实验探究中形成正确物理观念的教学实践 [J]．物理教学，2020（6）：19-20.[2] 罗莹．物理核心素养研究：物理知识与物理观念[J]．物理教师，2018（6）：2-6.

编辑：张梦洁