基于物理核心素养，反思概念和规律的教学

杨银海+田方娴

摘 要：概念和规律，围绕着“物理核心素养”进行课堂教学，从物理思维，物理观念，物理探究，态度责任等核心素养诠释物理教学的三维目标：知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，使学生很好地构建物理知识框架，铺路筑桥，为物理学习奠定基础.

关键词：物理；核心素养；概念；规律

作者简介：杨银海（1981-），男，浙江上虞人，本科学历，理学学士，中学一级，研究方向学生学习评价和实验设计；

田方娴（1980-），女，浙江桐鄉人，本科学历，理学学士，中学高级，研究方向课堂教学、物理模型.

在物理知识中，概念和规律是基础.使学生形成概念、掌握规律，是物理课堂教学的核心问题.新课程标准强调“概念教学中要重视概念的建立过程”，“课堂教学的重点应当放在对概念和规律的理解上”.物理概念和规律教学的效果，决定了学生对物理知识的认知度.如何在概念和规律的教学策略中体现物理核心素养，让学生形成自己的知识结构和技能技巧，是物理老师在备课思考时的重中之重.

1 基于“物理思维”的公式理解

在概念和规律的学习过程中，会有很多公式，如v=x/t（速度等于位移与时间的比值），a=Δv/t（加速度等于速度变化量与时间的比值），E=Δ/t（感应电动势等于磁通量变化量与时间的比值），等等.但在这些公式的“数学外衣”下有着特殊的“物理内心”，不能以“数”解“物”.

例如，关于磁感应强度B=F/（IL）概念的理解.数学层面，只要知道了导线的长度L，通过的电流I，导线受到的安培力F，就可以求出B的大小.按公式理解就会出现致命的物理思维错误.

物理层面，人教版物理课本3-1第84页有一句话：“在导线与磁场垂直的最简单的情况下有关系式B=F/（IL）.”教师应对此句话进行突破性理解和讲解：用图画形象直观展示导线与磁场垂直的情形，使学生明确位置空间概念；在匀强磁场和非匀强磁场中对导线长度的要求，使学生明确微元法在定义中的通用性；当导线与磁场不垂直的时候，使学生明确公式中矢量的可分解性；当导线不通电流或不存在通电导线时，此位置的B是否存在，使学生明确定义式和决定式的区别.

挖掘物理公式的内涵，培养学生构建物理模型的意识和能力.

2 基于“物理观念”的应用理解

记忆，在学生的学习中，是一种很重要的方法和能力.进入高中，好多学生仍在用记忆进行学习.但高中学科的深度和广度已拔高，教师在教学时不但要让学生知其然，更要使学生知其所以然，提高学生的知识应用能力.

例如关于滑动摩擦力公式f滑=μFN的理解.

人教版物理必修1第59页，对此公式的应用列举了一道马拉货的题目，f滑=μFN=μmg=980N.由此，学生记住了两点：（1）滑动摩擦力大小是动摩擦因数和压力的乘积；（2）压力大小等于重力大小.

显然，学生对此公式并没有真正的掌握，而是机械性地记住了公式的样子，对其中的物理量半知半解.要理解和应用滑动摩擦力的公式，重点是FN的理解三步走：（1）同一个物体，以不同的接触面静止在水平地面上，测量压力，使学生明确压力大小等于重力大小，且与面积无关；（2）对静止在水平地面上的物体施加一个竖直向下（竖直向上）的力，测量压力，使学生明白压力大小可以大于（小于）重力大小；（3）把物体放在斜面上，测量压力，使学生知道在没有施加其他力的作用下，压力可以小于重力大小.如此策略，也可为以后的受力分析和力的分解作好铺垫.

3 基于“物理涵义”的字母理解

物理课本中对概念和规律的表述，不仅严谨，而且指出其内在的特点和注意点，能够帮助学生理解知识点.但好多学生往往只注重概念和规律的公式记忆，忽略了字母涵义的理解，导致解题时出现知识点的断层，无法进行前后知识点的链接，出现知识应用的思维困难.

例如关于万有引力提供向心力F万=G Mm/r2=mv2/r.的理解.

如图1所示，“嫦娥一号”探月卫星从地月转移轨道进入绕月轨道，要经过多次变轨，后进入到工作轨道Ⅲ.研究P点（轨道的相切点），设月球球心为O，求三条轨道在P点的加速度大小关系.

学生解题思路如下：据向内变轨，得到v1P>v2P>v3P，再由a=v2/rPO得，a1P>a2P>a3P.

显然，结果是错误的.究其原因：学生对F万=GMm/r2和a=v2/r中的r的含义没有真正理解.学生没有仔细考虑两个r有何区别，应用时只是机械性地把圆周运动的半径代入进行求解.但当运动轨迹为非圆周时，学生的思维缺陷问题就出现了.

人教版物理必修2第40页黑体字写着“…引力的大小…，与它们之间距离r的二次方成反比.” 故G Mm/r2中的r是引力距离，即两天体球心间距离；人教版物理必修2第42页第三段第二行“……行星做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供的.” 故v2/r中的r是圆周轨迹的半径，如为非圆周轨迹，则为对应点的曲率半径.

显然图中三条轨道在P点的曲率半径满足r1P>r2P>r3P，故据a=v2/r无法得到结果，所以只能依据牛顿第二定律a=F万/m=GM/r2得到a1P=a2P=a3P.

读一读文字描述，划一划关键词语，想一想区别联系，对物体概念和规律的理解有进一步的提升，对解决物理问题有明确的指导作用.

4 基于“物理过程”的展现思维

高中物理新课标中提出了“过程与方法”这一教学目标维度，教师必须关注概念和规律教学中的“过程教学”.任何一个物理概念和规律的出现都必须要准备足够多的感性材料，使学生获得丰富的感性认识，为接受和理解知识打好基础.

举例：参考系概念的引入.

视频切入，A火车某节车厢里有几个人坐着在聊天.

问学生这几个人有没有运动，依据是什么.

学生会说没动，因为人坐着，且A火车没有动.

此时视频镜头慢慢地转向车窗外，发现旁边有一辆B火车在向左运动.

学生会说A火车可能在运动，也可能是静止的.

这时，镜头慢慢地转向了路旁的房屋和树木，发现房屋和树木都在向左运动.由此得到，A火车是运动的.

老师可以逐一说明刚才学生的各个答案其实都是正确的，因为选择了不同的参考物体，由此得到了不同的答案.以此成功引入参考系的概念.

每个物理概念和规律都是知识的精髓，很抽象，教学时必须要把思维缓慢地释放，渐进式的引导学生积极参与物理现象的发现和概念规律的推理过程，使学生在思维的碰撞过程中逐步形成物理的思维，并在思考中不断地提升.沿着物理过程的展现步骤向上走，思维畅通，理解无阻，解决问题水到渠成.

5 基于“物理探究”的实验思维

物理学是一门以实验为基础的科学，在物理概念和规律的教学中，实验是一个不容置疑的好方法.有效的实验不但能激发学生的学习兴趣，而且还能为知识的学习提供足够的感性和理性准备.使学生在实验设计和操作过程中，回忆、理解和运用相应的物理知识，不断地强化和巩固原有的认知结构.

举例：“探究电磁感应的产生条件”.

在电路连接正确的前提下，让学生自己去试探性地操作线圈的运动，教师不参与运动方向的指导，让学生自己去发现和归纳条件：条形磁铁（通电小螺线管）在大螺线管中上下运动，或小螺线管的开关闭合（断开）瞬间，或与小螺线管串联的滑动变阻器的滑动，都能在大螺线管中产生感应电流.虽然动作简单，但让学生参与操作，不但實验的可信度提高了，而且学生的学习兴趣也大大提升，更加有利于现象的理解和知识的传授.

实验教学，让学生融进实验过程中，强调学生的参与、探索、体验和理解，培养学生动手、思考、总结等严密的物理实验思维能力，在师生相互配合的过程中，使学生充分感受到演示实验的真实性，让学生在合作交流中获得知识，促进理解，使知识系统化，提高知识的内在转化率.

6 基于“态度责任”的情感思维

“从生活走向物理，从物理走向社会”，是新课程的基本理念.概念和规律的教学，由知识本位转向人文本位，充分挖掘其内在的教育功能，结合物理科学方法，注重科学精神和意识，渗透“科学、技术、社会”的STS教育，让学生关心生活、关心社会，探索自然，感悟物理的奥妙，培养理性思维价值观，提高学生对科学的兴趣和关注度.

例如关于质点模型的理解，要使学生领悟分析解决问题时，要抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的辩证思想；牛顿第二定律，说明了事物是由内因和外因共同决定的因果关系；万有引力定律，宣告了天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则，使学生领悟物体间存在普遍联系的哲学思想；能量的耗散，指明了虽然自然界能量守恒，但还是急切需要节约能源的一个全人类生存的问题.

所有的一切，都会使学生感受到知识的力量，科学的魅力，激发学生强烈的兴趣和求知欲，培养正确的人生观和科学的价值观，更好地帮助学生针对学习生活中的问题做出正确科学的判断和选择，让学生以理性的思维去探索自然界的本质，在不断地发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程中充实知识，提升技能，提高对周围世界的理解.

参考文献：

[1]黄恕伯.物理教学中如何“重过程”[J].物理教学探讨，2004（7）.

[2]梁树森.促进概念变化的物理教学[J].物理教师，2005（4）.

[3]杨银海.高中物理新课程教学与学生成长[J].中学物理教学参考，2009（12）.