葉振

摘要：根據新課程標準，物理概念的教學應該注重物理概念的形成過程，凸顯物理課程對于提高核心素養(yǎng)的育人價值。本文以《追尋守恒量——能量》為例，主要論述基于物理核心素養(yǎng)下物理概念教學的實施策略。

關鍵詞：物理概念教學;核心素養(yǎng)

在傳統(tǒng)教學中，物理教師普遍關注概念“是什么”和“怎么用”，而不太注重“為什么要引入某個概念”、“它是怎么提出來的”，把教學的重點放在物理概念的落實上，而忽視了概念的形成過程。這樣的教學方式有許多弊端：其一，學生缺乏對概念最本源的理解，體會不到物理學的精髓。其二，根據《標準》，物理教學不是為了灌輸學生多少知識，而是在于通過具體物理知識的學習應達成正確價值觀、必備品格和關鍵能力。因此，教師要轉變觀念，物理概念的教學應該從物理概念的知識本位轉變到提高核心素養(yǎng)的育人目標上來。

物理概念的教學，應該以物理概念為載體，注重概念的形成過程，在概念形成的全過程中挖掘物理概念所蘊含的思維方式、認識方法和價值觀?；谏鲜龅乃伎迹诟拍畹男纬蛇^程中應該落實以下幾個問題：

1、為什么要引入物理概念，其物理意義是什么？

2、怎樣進行研究的，學生將會運用哪些科學思維和方法？

3、最終形成的概念是怎么樣的，其內涵和外延分別又是什么？

4、概念有什么重要的應用價值？

筆者以人教版高中物理必修2第七章第一節(jié)“追尋守恒量——能量”為例，談談自己如何落實能量概念的形成過程。

一、引入鋪墊物理概念

任何一個物理概念，都是人類在長期的歷史實踐中，逐步形成和發(fā)展起來的。教育重演論指出，學生個體的認識過程與人類研究科學的過程存在一定的相似性，是對人類研究科學過程的“重演”。倘若我們忽略了概念形成的來龍去脈，會導致學生缺乏對概念本源的認識，造成知識應用和知識遷移產生思維上的障礙。當然，教師不一定需要引入和詮釋與概念相關的物理學史，但需要讓學生在物理概念提出的原始環(huán)境中去體驗和感悟“為什么為引入概念”，回歸概念的本源，激發(fā)學生學習的興趣。

教學片段1：體驗生活中守恒的規(guī)律

在物理學中，能量的概念是在人類追尋“守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。為了讓學生更本質、更全面地認識能量的概念，形成一個清晰、全面的“能量觀”，教師需要在能量概念提出之前，滲透守恒的思想。如圖1所示，筆者設置了4個不同的情景，讓學生經歷對守恒量的認識和分析過程，在學生心中埋下物理守恒思想的種子，為引入能量的概念作充分的準備，為能量的學習奠定基礎。

教學片段2：重溫伽利略理想斜面實驗

能量概念形成和發(fā)展經歷了一個漫長的歷史過程，比如400多年前的伽利略理想斜面實驗中就隱含了機械能守恒的思想。如圖2所示，在本節(jié)課的教學中，筆者以它為具體情景，構建能量概念。

如圖2所示，將小球從第一個斜面某一高度由靜止釋放，小球滾上了第二個斜面，如果摩擦阻力可以忽略不計，小球將恰好滾到了原來的高度;改變第二個斜面的傾角，小球好像有“記性”一樣，總是能夠滾到原來的高度。請學生大膽猜想與假設，為什么小球好像有“記性”一樣，總是能夠滾到原來的高度？

二、自主形成物理概念

物理概念是科學思維和實驗探究的產物，人們首先通過觀察，然后進行有目的的科學思維和實驗探究，自主形成物理概念。教師引導學生思考：如何創(chuàng)設問題情景，培養(yǎng)學生的問題意識;怎樣促成自主探究，培養(yǎng)學生理論探究物理問題的能力;怎樣設計實驗探究，培養(yǎng)學生實驗探究的能力;怎樣組織討論，促進學生對概念的自我構建。

活動1：邏輯推理，理論追尋守恒量。

從速度和高度“此消彼長”的關系入手，學生猜測這個不變量可能與速度和高度相關。學生分組討論，教師循序漸進地引導學生進行思考：這個守恒量的具體表達式應該包含哪些物理量？怎樣去說明小球在運動過程中有一個關于速度和高度的量守恒不變？建立什么樣的具體情景？需要假設哪些物理量？……教師通過創(chuàng)設目的指向明確的問題，引導學生自我創(chuàng)設理論探究的物理情景。在此基礎之上，學生獨立思考，采用的探究方法并進行推導演算，得到反映物理規(guī)律的數學表達式，得出結論。

如圖3所示，建立一個光滑的傾斜斜面，假設小球從斜面頂端靜止釋放，運動到底端。在斜面上取任意的兩個位置1和2，假設對應的高度分別為h1、h2，小球經過它們時的速度分別為v1和v2。尋找在兩個位置上關于速度和高度的某個量相等，即為所追尋的守恒量。

結論：2gh+v2就是小球運動過程中的守恒量。

學生往往最缺乏的就是建模能力，造成這種缺失的原因在于應試教育下的物理教學遠離了物理學的源頭，學生接觸到更多的是一些“純物理問題”，對原始物理問題的思考少之又少。從自主創(chuàng)設物理情景到邏輯推理的滲透，通過精心設置的提問，將一個原始物理問題轉變?yōu)橥耆问交?、符號化的數學模型，讓學生在思考與討論中形成批判性和創(chuàng)造性思維，充分鍛煉物理模型構建的能力，在科學推理和科學論證的思維過程中踐行物理教學對于培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的功能。

活動2：實驗探究，驗證守恒量

基于理論探究的結果，師生合作，著力于實驗的設計，思考需要測量哪些物理量、用到哪些實驗器材、實驗數據該如何處理和分析等一系列問題。具體實驗操作的部分由學生分組完成，教師進行適當的指導即可。

在傳統(tǒng)教學中，教師往往在實驗教學中預先設計好實驗目的、器材準備、操作步驟、實驗報告等等，學生只需“照圖施工”，弱化了學生實驗的主動性，使探究實驗流于形式。為了促進學生物理核心素養(yǎng)的達成，我們可以對實驗教學的方式方法進行優(yōu)化，讓學生自主設計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，這種開放性的實驗教學更能激發(fā)學生學習和研究物理知識的積極性，不僅鍛煉了學生科學思維能力、自主探究能力、團結協(xié)作能力、分析問題和解決問題的實踐能力，也培養(yǎng)了學生質疑創(chuàng)新的精神和嚴謹、事實求是的態(tài)度，切實提升學生的物理核心素養(yǎng)。

活動3：推廣修正，生成能量概念

以學生探究得到的守恒量2gh+v2為切入點，進一步交流討論，引出能量的概念。

在自主生成概念的過程中，學生經歷了觀察現象→大膽猜想與假設→邏輯推理→實驗驗證→得出結論→對結論進行推廣和修正六個過程，自然而然地吸收了能量的概念，進而實現將守恒的思想、能量的概念根植在腦海中。學生頭腦中能量概念的形成過程，同時也是經歷科學探究、掌握科學方法，訓練科學思維，培養(yǎng)質疑創(chuàng)新精神，養(yǎng)成科學態(tài)度的過程。

三、深化理解物理概念

學生對物理概念的認識要經歷一個由淺入深、由簡到繁、由表及里的過程。物理概念在學生頭腦中建立形成后，需要鞏固應用和反復思考，嘗試運用概念解釋自然現象和解決實際問題，領悟概念的科學內涵和引用價值。

該片段的教學、活動，著力鞏固和內化能量守恒的規(guī)律。學生觀察和分析具體的實驗與事例，體驗能量轉化 與守恒。在圖4的甲、乙兩個實驗中，學生觀察到了看似違背能量守恒的現象，引導學生對守恒觀念進行反思，對現象作出了大膽地質疑，并提出了自己的想法并作出了合理的解釋，從而認識到能量轉化與守恒的普遍性，任何違背能量守恒的現象都不可能發(fā)生，強化學生頭腦中的能量概念。在圖丙中，從能量的角度解釋實際生活中的現象，同樣也是為了加深對能量概念的理解。

總之，物理概念的教學應該從“重知識”向“重過程”轉變，在體驗物理現象的過程中引入概念，在科學思維和實驗探究的過程中建立概念，在應用和反思的過程中強化對概念的理解，把培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)融于物理概念建立之中。