周格格 須萍

摘? ?要：在核心素養(yǎng)的背景下，為初高中物理更好地銜接，為學(xué)生能夠終身發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)注重學(xué)生物理觀念的形成。從觀念產(chǎn)生的重要前提、形成的必要條件及深化的關(guān)鍵步驟三方面，以“光學(xué)”為例討論如何做好初高中銜接教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 物理觀念;教學(xué)銜接;光學(xué)

物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是三維課程目標(biāo)的整合和提煉，是學(xué)生進(jìn)一步成長(zhǎng)的基礎(chǔ)。與初中相比，高中物理不論是在深度上還是廣度上都提高許多，在核心素養(yǎng)的背景下，如何做好初高中銜接，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難，不僅是高中物理教師急需解決的問(wèn)題，也是初中物理教師需要考慮的問(wèn)題。物理觀念作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的首要素養(yǎng)，是重要的科學(xué)觀念，更是物理教育中重要的目標(biāo)之一，有助于增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，更有利于重建教育價(jià)值觀[ 1 ]，對(duì)學(xué)生全面發(fā)展有著重要意義。本文基于物理觀念產(chǎn)生、形成和深化，對(duì)初高中光學(xué)銜接提出教學(xué)建議，以實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)銜接。

1? 觀念產(chǎn)生的重要前提：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境作用學(xué)生前概念

物理知識(shí)體系是由物理概念、規(guī)律和方法構(gòu)建起來(lái)的，學(xué)生的物理觀念形成需要以相當(dāng)數(shù)量的物理知識(shí)為基礎(chǔ)。在初中生看來(lái)，這些知識(shí)是零散的、分離的，就難以對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行提煉與升華，也難以對(duì)物理世界形成完整的認(rèn)識(shí)。因此，物理觀念是超出碎片化知識(shí)，對(duì)學(xué)生知識(shí)的掌握及能力的發(fā)展提出的更高要求，其產(chǎn)生的重要前提是結(jié)構(gòu)化知識(shí)的構(gòu)建，核心概念的形成[ 2 ]。

將初高中物理“光學(xué)”分為波動(dòng)光學(xué)和幾何光學(xué)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容分析，如圖1所示。

從圖1可看出，初高中光學(xué)知識(shí)存在銜接關(guān)系，初中詳細(xì)介紹幾何光學(xué)知識(shí)，對(duì)于波動(dòng)光學(xué)卻只是在“信息庫(kù)”中要求了解光速、頻率等知識(shí)，但高中光學(xué)中波動(dòng)光學(xué)是學(xué)生面臨的普遍難題。為使初高中知識(shí)更好地銜接，破除碎片化知識(shí)影響學(xué)生對(duì)光學(xué)整體知識(shí)的理解，在教學(xué)中不能單單著眼于某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，更應(yīng)幫助學(xué)生產(chǎn)生物理觀念，如在物質(zhì)觀上，應(yīng)了解到光具有波動(dòng)性，其存在形式是多樣的;在運(yùn)動(dòng)與相互作用觀上，應(yīng)認(rèn)識(shí)相互作用是物質(zhì)之間的相互作用，是無(wú)處不在的;在能量觀上，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生活理解能量轉(zhuǎn)換的意義，如光能量轉(zhuǎn)換成熱能等。

為適應(yīng)初中生現(xiàn)有認(rèn)知水平，教學(xué)內(nèi)容不建議達(dá)到高中水平，在初中物理教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)，可采取創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境經(jīng)歷科學(xué)探究和思維加工，打破或加深學(xué)生前概念，促生出某個(gè)具體觀念的知識(shí)的教學(xué)措施。

案例1. 銜接初高中光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)

以蘇教版八年級(jí)上冊(cè)初中物理教材為例，初中生在第三章“光現(xiàn)象”的“信息庫(kù)”里學(xué)習(xí)到光也是一種波，初步認(rèn)識(shí)光的波動(dòng)性。而前面通過(guò)建立光線模型，學(xué)習(xí)“光沿直線傳播”知識(shí)，與光其實(shí)是一種波的形象差別較大，難以進(jìn)行知識(shí)遷移。初中生從學(xué)習(xí)光的基本現(xiàn)象到初步接觸光的本質(zhì)，是學(xué)習(xí)光學(xué)的第一次大跨步，能否對(duì)光的本質(zhì)理解上一臺(tái)階這關(guān)系到未來(lái)是否能順利銜接高中光學(xué)。因此，用必要的演示實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示光的波動(dòng)性對(duì)學(xué)生未來(lái)進(jìn)一步學(xué)習(xí)有很大幫助。泊松光斑是典型的驗(yàn)證光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，但是在高中階段才會(huì)具體進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)缺乏知識(shí)鋪墊，所以需要輔助來(lái)進(jìn)行演示才能達(dá)到預(yù)期效果。

泊松亮斑是由科學(xué)家泊松提出的，當(dāng)用單色光照射在直徑恰當(dāng)?shù)男A片上時(shí)，會(huì)在光屏上出現(xiàn)環(huán)狀的互為同心圓的衍射條紋，如圖2所示。這本是堅(jiān)持光的微粒說(shuō)的泊松用來(lái)推翻光的波動(dòng)說(shuō)，卻意外成為光的波動(dòng)說(shuō)的有力證據(jù)。

在教學(xué)中運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的手影游戲?qū)W(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，如果將手無(wú)限縮小成一個(gè)小小的圓，手的影子還會(huì)不會(huì)是一個(gè)圓的影子呢？學(xué)生利用已有知識(shí)和想象力進(jìn)行回答，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光屏上形成的圓盤陰影的中心有一個(gè)亮點(diǎn)，陰影的邊緣出現(xiàn)明暗相間的光環(huán)，讓學(xué)生尋找光條紋與水波之間的聯(lián)系與相似之處，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生理解光的波動(dòng)性，為高中學(xué)習(xí)光打下基礎(chǔ)，也了解到光存在的形式是多樣的。引導(dǎo)初中生對(duì)光學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)核心概念的形成，打好初高銜接基礎(chǔ)。

2? 觀念形成的必要條件：物理知識(shí)的提煉與升華

“物理觀念”與“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是構(gòu)建物理核心素養(yǎng)的四大要素，它們相互依賴、共同發(fā)展[ 3 ]。在相當(dāng)數(shù)量的物理知識(shí)基礎(chǔ)上，提煉與升華的發(fā)生需要依靠學(xué)生的主觀能動(dòng)性。可以說(shuō)，物理觀念的產(chǎn)生到形成過(guò)程也是學(xué)生發(fā)展科學(xué)探究能力和科學(xué)思維能力的過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[ 4 ]。通過(guò)“課標(biāo)”對(duì)學(xué)生探究活動(dòng)的要求，梳理初高中物理觀念的區(qū)別，在初中物理探究活動(dòng)中對(duì)知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)提煉與升華，形成物理觀念，以便更好地銜接高中學(xué)習(xí)。

初高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)比如表1。

相較于初中以認(rèn)知性目標(biāo)行為動(dòng)詞和體驗(yàn)性目標(biāo)行為動(dòng)詞為主，高中則是技能性目標(biāo)行為動(dòng)詞與操作性目標(biāo)行為動(dòng)詞較多，這也說(shuō)明高中強(qiáng)調(diào)對(duì)相對(duì)整體性知識(shí)進(jìn)行抽象、提煉和升華，強(qiáng)調(diào)在運(yùn)用觀念解決問(wèn)題以及看待自然界過(guò)程深化對(duì)觀念的理解，但初中階段更多的是關(guān)注基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況，物理觀念是零散的、沒(méi)有進(jìn)行整合的。

從物理觀念角度分析，高中部分注重具體知識(shí)及其內(nèi)在邏輯聯(lián)系，如將質(zhì)能方程和物質(zhì)總能量建立聯(lián)系，提升對(duì)慣性質(zhì)量的理解;物質(zhì)間的相互作用可以用動(dòng)量和能量來(lái)描述，能量的改變、轉(zhuǎn)換與守恒取決于相互作用;光的運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，光運(yùn)動(dòng)的形式?jīng)Q定了能量的存在及形式等等。因此高中光學(xué)的探究活動(dòng)中，無(wú)一不體現(xiàn)著物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、相互作用觀和能量觀之間的聯(lián)系。初中生實(shí)現(xiàn)物理觀念從產(chǎn)生到形成，也需理清知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，如在運(yùn)動(dòng)與相互作用觀，認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定了能量的形式，光運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)光能;相互作用的客觀存在決定了物質(zhì)動(dòng)能和能量的改變等。

這就需要在初中慎重選擇一些物理觀念用恰當(dāng)、生動(dòng)的方法幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)化知識(shí)，即實(shí)現(xiàn)物理概念和規(guī)律在頭腦中進(jìn)行提煉和升華。

案例2.圍繞“折射定律”串聯(lián)光學(xué)知識(shí)

在不增加學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的基礎(chǔ)上，串聯(lián)初高中“折射定律”知識(shí)，有益于培養(yǎng)學(xué)生物理觀念。教師將激光從空氣中沿一個(gè)角度射向水和玻璃兩種不同介質(zhì)中，引導(dǎo)學(xué)生觀察光線偏折角度。假設(shè)光傳播的方式與其中間界面無(wú)關(guān)，思考為什么兩種介質(zhì)中的偏折角度不同。在學(xué)習(xí)過(guò)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)后，應(yīng)能判斷出由于光速在兩種介質(zhì)中傳播速度不同，所以折射角大小不同。教師再提問(wèn)，光在兩種介質(zhì)中的傳播速度和什么有關(guān)？學(xué)生稍作思考就能明白是和介質(zhì)本身的光學(xué)屬性有關(guān)。再思考，光在介質(zhì)中發(fā)生折射，光能會(huì)發(fā)生改變嗎？不論是從傳播速度角度思考還是根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，學(xué)生都能進(jìn)行回答，由此形成物質(zhì)間的相互作用使得能量發(fā)生改變的物理觀念。

3? 觀念深化的關(guān)鍵步驟：運(yùn)用觀念

通過(guò)對(duì)自然和實(shí)驗(yàn)觀察得到的物理事實(shí)，經(jīng)過(guò)思維加工構(gòu)建物理知識(shí)體系，從理解中對(duì)物理概念和規(guī)律進(jìn)行更高層次的提煉與升華，在對(duì)自然現(xiàn)象的分析解釋以及實(shí)際問(wèn)題的解決中深化物理觀念，可視為物理觀念養(yǎng)成途徑。

需要注意的是，物理觀念是規(guī)律和概念在頭腦中的提煉和升華，主體只能是學(xué)生，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在理解中自行提煉和升華，成為連接知識(shí)與學(xué)生的能動(dòng)性媒介[ 5 ]。而物理觀念的形成不能只是從支離破碎、脫離現(xiàn)實(shí)的抽象理論和事實(shí)開始，否則會(huì)造成學(xué)生把觀念當(dāng)作知識(shí)來(lái)學(xué)的后果，教師也應(yīng)區(qū)分物理觀念、物理知識(shí)，需要厘清物理具體觀念在中學(xué)課程中的主要內(nèi)涵[ 6 ]。以此為前提，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)及物理學(xué)知識(shí)內(nèi)在邏輯，提出下述教學(xué)措施。

3.1? 展示物理觀念內(nèi)涵

初中生在進(jìn)入高中后，常常面臨需要通過(guò)物理觀念解決問(wèn)題的難題，例如電勢(shì)能，強(qiáng)調(diào)場(chǎng)與帶電粒子間的相互作用，其能量來(lái)源于相互作用這一能量觀，學(xué)生沒(méi)有前期感受的鋪墊就難以從物理觀念的角度理解。對(duì)于物理觀念，學(xué)生需要先獲得感受，再積累一些感受，才有可能將物理知識(shí)與物理觀念區(qū)分，這也是學(xué)生進(jìn)行自我提煉與升華的基礎(chǔ)。

在教學(xué)中滲透相關(guān)的物理觀念，給與學(xué)生視聽覺(jué)表象，為學(xué)生進(jìn)行提煉與升華打下基礎(chǔ)。例如講光沿直線傳播，體現(xiàn)光的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及傳播過(guò)程中的能量形式。通過(guò)太陽(yáng)能電池板等事例，用能量轉(zhuǎn)換和能量守恒定律分析與解釋光學(xué)現(xiàn)象，對(duì)光能的轉(zhuǎn)換與利用作批判性的思考與評(píng)價(jià)。于是能量來(lái)源于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用這一能量觀在教學(xué)中得到暗示，并在學(xué)生進(jìn)入深層次思考時(shí)加以明示。

3.2? 培養(yǎng)學(xué)生“說(shuō)理”習(xí)慣

培養(yǎng)“說(shuō)理”習(xí)慣即對(duì)科學(xué)論證能力的培養(yǎng)。科學(xué)論證是指學(xué)生以科學(xué)知識(shí)為中介，依據(jù)收集到的數(shù)據(jù)資料提出主張和進(jìn)行推理，反思自己和別人論點(diǎn)的不足以提出反論點(diǎn)，同時(shí)反駁他人的質(zhì)疑和批判為自己辯護(hù)的綜合思維[ 7 ]。是一種在從“物理學(xué)視角”看待問(wèn)題的能力，而物理觀念教育基本途徑就是養(yǎng)成從“物理學(xué)視角”出發(fā)的習(xí)慣。

在初中階段，由于學(xué)生身心發(fā)展階段的限制，還不能夠?qū)?fù)雜實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析做出判斷，選擇支持觀點(diǎn)的物理知識(shí)，用演繹推理等方法證明觀點(diǎn)和證據(jù)的因果鏈，對(duì)他人的觀點(diǎn)進(jìn)行反駁。依據(jù)高中“課標(biāo)”中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求，初中生在畢業(yè)時(shí)至少達(dá)到水平1，能區(qū)別觀點(diǎn)和證據(jù)。為便于教師和學(xué)生的理解，在初中階段將科學(xué)論證能力的培養(yǎng)視為“說(shuō)理”習(xí)慣的培養(yǎng)，并在“說(shuō)理”中要求學(xué)生形成提煉與升華的自覺(jué)意識(shí)，完成從“意識(shí)”到“習(xí)慣”再到“自覺(jué)意識(shí)”的過(guò)程。例如在學(xué)完第三章之后，對(duì)波有了一定的認(rèn)識(shí)，自己可以提煉出：光波與聲波都是一種運(yùn)動(dòng)形式，能夠攜帶能量，是傳遞能量的一種特定運(yùn)動(dòng)形式。

初高中物理知識(shí)聯(lián)系密切，基于初中物理角度，考慮初高中銜接困難，為學(xué)生跨越銜接障礙打下基礎(chǔ)。在實(shí)際教學(xué)中要基于學(xué)生實(shí)際情況，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生物理觀念，運(yùn)用情境刺激前概念方法使學(xué)生產(chǎn)生物理概念;接著在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上，串聯(lián)所學(xué)知識(shí)使物理概念和規(guī)律在頭腦中進(jìn)行提煉與升華，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)化;最后通過(guò)展示物理觀念及培養(yǎng)“說(shuō)理”習(xí)慣，通過(guò)暗示明示的方式以及有意培養(yǎng)科學(xué)論證能力進(jìn)而深化物理觀念。通過(guò)物理觀念的產(chǎn)生、形成于深化有助于學(xué)生對(duì)完整物理世界的認(rèn)識(shí)，有利于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，有利于終身學(xué)習(xí)能力的獲得。

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