林廣強(qiáng)

摘 ?要：在核心素養(yǎng)背景下，提出高中物理概念教學(xué)要讓學(xué)生經(jīng)歷概念建立的陳述、對(duì)比、抽象、概括、命名五個(gè)步驟，每個(gè)步驟中顯化相應(yīng)的科學(xué)方法，設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的問題，指引“加速度”的教學(xué)流程。結(jié)果表明，該做法可以有效培養(yǎng)“建立物理概念的過程是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建理想模型的抽象概括過程”的“科學(xué)思維”。

關(guān)鍵詞：高中物理;形式邏輯;教學(xué)活動(dòng)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2019）11-0034-3

物理核心素養(yǎng)如何在物理課堂教學(xué)中落地是物理教師研究的一個(gè)方向。物理概念教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)中能起到重要作用，主要體現(xiàn)在物理概念是形成物理觀念的重要基礎(chǔ)和前提;建立物理概念的過程是在大量生活經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上利用抽象和概括的方法構(gòu)建理想化模型的過程，模型建構(gòu)是科學(xué)思維的要素之一[1]。在高中物理概念教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷陳述、對(duì)比、抽象、概括、命名五個(gè)步驟，并且每個(gè)步驟都顯化相應(yīng)的科學(xué)方法，努力做到有效培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

1 ? ?形式邏輯下的“加速度”教學(xué)流程

形式邏輯學(xué)[2]中指出，每個(gè)概念的形成都需要五個(gè)步驟：陳述、對(duì)比、抽象、概括、命名。按照這五個(gè)步驟設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，使概念建立的過程更加完備。在高中物理教學(xué)中顯化科學(xué)方法會(huì)使教學(xué)更加高效[3]。在“加速度”教學(xué)中，把概念形成的五個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法找出來，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)流程，如圖1。

陳述階段對(duì)應(yīng)的是觀察法，觀察加速現(xiàn)象;對(duì)比階段對(duì)應(yīng)的是比較法，比較加速快慢;抽象階段對(duì)應(yīng)的是歸納法，總結(jié)比較方法;概括階段對(duì)應(yīng)的是比值定義法，概括比較方法;命名階段對(duì)應(yīng)的是命名法，取名加速度。

2 ? ?“加速度”教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

按照上面提出的教學(xué)流程，收集合適的教學(xué)素材，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)一系列環(huán)環(huán)相扣、逐步深入的問題，開展教學(xué)活動(dòng)。

2.1 ? ?觀察法支撐下的陳述環(huán)節(jié)：觀察加速現(xiàn)象

陳述環(huán)節(jié)中展示與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的真實(shí)生活素材。素材要選擇學(xué)生感興趣的內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生思考，思考的聚焦點(diǎn)落在課堂需要解決的問題上。觀察是主觀的，相同的材料，不同知識(shí)結(jié)構(gòu)的人觀察，結(jié)果不一致;知識(shí)結(jié)構(gòu)相似的人從不同角度觀察，結(jié)果也不一致。學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備各不同，能力差異客觀存在，在展示教學(xué)素材的過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，引導(dǎo)學(xué)生把觀察點(diǎn)落到課堂需要解決的問題上來。在觀察加速現(xiàn)象環(huán)節(jié)展示法拉利F2003和“颶風(fēng)2000”戰(zhàn)斗機(jī)600 m、900 m、1200 m三次比賽的情境，并根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境設(shè)計(jì)問題。

問題1：請(qǐng)同學(xué)們猜測(cè)哪一次法拉利取得勝利？并說出猜測(cè)依據(jù)。

創(chuàng)設(shè)的情境是學(xué)生感興趣的，學(xué)生認(rèn)真思考并作出解答。教師播放視頻重現(xiàn)3次PK場(chǎng)景。在600 m的比賽中，舒馬赫駕駛的F1賽車加速較快，遙遙領(lǐng)先，取得了勝利。在900 m和1200 m的比賽中，法拉利加速較快，前期處于領(lǐng)先。后期法拉利加速到最大速度后就趨于勻速運(yùn)動(dòng)，但是戰(zhàn)斗機(jī)卻能夠持續(xù)加速，最終反超法拉利賽車取得勝利。

問題2：同學(xué)們，你剛才的猜測(cè)結(jié)果正確了嗎？為什么？

通過視頻展示，使學(xué)生產(chǎn)生找出原因的沖動(dòng)，激發(fā)探究的欲望。探究的方向指向加速性能好壞的比較上。學(xué)生通過思考得出F1賽車的加速能力好，短時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到較大速度，所以短距離能勝利。但是，F(xiàn)1賽車的最大速度小于戰(zhàn)斗機(jī)的最大速度，所以長(zhǎng)距離的比賽，F(xiàn)1賽車輸了。

這個(gè)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生意識(shí)到速度變化有快慢之分。

2.2 ? ?比較法支撐下的對(duì)比環(huán)節(jié)：比較加速快慢

對(duì)比環(huán)節(jié)中展示多種交通工具的加速數(shù)據(jù)，如表1所示。數(shù)據(jù)中有相同時(shí)間不同速度變化量的對(duì)比，如高級(jí)跑車和摩托車;有不同時(shí)間相同速度變化量的對(duì)比，如波音737客機(jī)和高級(jí)跑車;有不同時(shí)間不同速度變化量的對(duì)比，如磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機(jī)。

學(xué)生觀察，用比較法找出數(shù)據(jù)間的相同之處與不同之處。通過比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)比較不同交通工具加速的快慢，都需要關(guān)注初速度、末速度和變化所用的時(shí)間三個(gè)物理量。進(jìn)一步深入分析，學(xué)生明白比較加速快慢需聚焦到速度的變化量和變化所用的時(shí)間兩個(gè)因素上。

問題3：波音737客機(jī)和高級(jí)跑車哪個(gè)速度變化快？高級(jí)跑車和摩托車哪個(gè)速度變化快？為什么？

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，學(xué)生得出波音737客機(jī)比高級(jí)跑車加速得慢，高級(jí)跑車比摩托車加速得快。結(jié)合計(jì)算過程，學(xué)生總結(jié)得出比較速度變化快慢的兩種具體方法：①比較相同速度變化量時(shí)所用的時(shí)間;②比較相同時(shí)間的速度變化量。

這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)讓學(xué)生在數(shù)據(jù)計(jì)算中總結(jié)出比較加速快慢的兩種具體方法，使學(xué)生大腦中比較加速快慢的表象具體化。

2.3 ? ?歸納法支撐下的抽象環(huán)節(jié)：總結(jié)比較方法

在抽象環(huán)節(jié)中，利用表1中的磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機(jī)的加速數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生歸納出比較速度變化快慢更加普遍的方法。

問題4：磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機(jī)哪個(gè)速度變化快？為什么？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機(jī)的速度變化量不同，變化所用的時(shí)間也不同，前面環(huán)節(jié)總結(jié)的兩種具體方法不適用了。這促使學(xué)生進(jìn)一步思考一種更加普遍的比較方法。學(xué)生經(jīng)過思考發(fā)現(xiàn)選擇相同比較的標(biāo)準(zhǔn)（時(shí)間）即可獲得比較的方法，并進(jìn)一步歸納得出用單位時(shí)間內(nèi)的速度變化量來比較加速的快慢，得到計(jì)算的表達(dá)式為：△v/△t。

這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生經(jīng)歷獲得更普遍的比較方法的過程，有效培養(yǎng)了學(xué)生的總結(jié)歸納能力。

2.4 ? ?比值定義法支撐下的概括環(huán)節(jié)：概括比較方法

得到更加普遍的比較方法后，進(jìn)一步可以想到，可以把△v/△t定義成一個(gè)新的物理量，用來比較加速快慢。

問題5：請(qǐng)同學(xué)們用精確的語(yǔ)言概括比較加速快慢的方法。

學(xué)生嘗試概括，在不斷地修正中得到了簡(jiǎn)略、精確的表述，得出了加速度概念的描述。在概括的過程中，學(xué)生體會(huì)到準(zhǔn)確描述一個(gè)概念的重要性，同時(shí)也鍛煉了概括能力。

問題6：觀察△v/△t，這里是用兩個(gè)物理量的比來定義一個(gè)新的物理量。同學(xué)們回憶一下初中學(xué)過的物理量，也是用這種方法定義的有哪些？被定義的新物理量和定義的兩個(gè)物理量有必然的關(guān)系嗎？

學(xué)生回憶初中學(xué)過的一些物理量，如密度ρ=m/V等，與△v/△t有相似的形式，都是用兩個(gè)物理量的比來定義一個(gè)新的物理量。老師指出這種定義的方法稱為比值定義法。在初中時(shí)強(qiáng)調(diào)，密度是物體的一種屬性，與物體的質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)。通過研究發(fā)現(xiàn)，比值定義法中被定義的物理量往往是反映物質(zhì)的一種屬性，和定義里的兩個(gè)物理量無(wú)關(guān)。這個(gè)問題的設(shè)計(jì)，目的是讓學(xué)生進(jìn)一步理解比值定義法的內(nèi)涵。

2.5 ? ?命名法支撐下的命名環(huán)節(jié)：取名加速度

把得到的新物理概念取名為加速度，用字母a表示。定義式為：a=△v/△t。物理意義為描述速度變化快慢的物理量。

問題7：同學(xué)們請(qǐng)思考，在讀“加速度”的時(shí)候，如果要在里面加一個(gè)停頓，應(yīng)該加在哪里合適？為什么？

學(xué)生思考后得出，可以讀成“加速——度”，把停頓加在“加速”和“度”的中間，因?yàn)檫@個(gè)新物理量是用來“度量加速快慢的”。這個(gè)問題的設(shè)計(jì)，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解加速度的內(nèi)涵。

3 ? ?結(jié) ?論

在加速度教學(xué)中，設(shè)計(jì)一系列環(huán)環(huán)相扣的問題，讓學(xué)生經(jīng)歷概念建立的五個(gè)步驟，體驗(yàn)概念建立的完整過程。每個(gè)步驟中顯化的科學(xué)方法教育，可以促進(jìn)學(xué)生提高抽象、歸納、總結(jié)等能力。所以，這種做法讓學(xué)生經(jīng)歷“建立物理概念的過程是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建理想模型的抽象概括過程”[1]，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)。學(xué)生扎實(shí)掌握物理概念，對(duì)形成正確的“物理觀念”起到一個(gè)有力的保障作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]（美）威廉姆·沃克·阿特金森.李奇，譯.邏輯十九講[M].北京：新世界出版社，2013.

[3]陳清梅，邢紅軍，李正福.論物理課程改革背景下的科學(xué)方法教育[J].課程·教材·教法，2009，29（8）：52-56.

（欄目編輯 ? ?鄧 ? 磊）