基于核心素养的高中物理概念教学设计策略探究

宋辅英

摘 要：本文通过分析物理概念教学与学科核心素养之间的关系，构建了基于核心素养的物理概念教学设计框架，并提出实施过程中的有效策略。

关键词：高中物理;核心素养;设计策略

【中图分类号】G【文献标识码】B    【文章编号】1008-1216（2020）05B-0098-03

一、 问题的提出

概念是思维的产物，概念的教学过程存在丰富的、能够对学习主体产生各种积极影响的“教育因子”。物理概念是物理学的基石，是展开其他内容、解决复杂问题的基础。如何将新课程核心素养目标有效渗透到物理概念教学中，是广大教师积极探讨的问题。

近两年的研究多探讨的是，什么是学科核心素养，在概念教学中如何体现，并没有具体探讨通过哪些手段策略达成核心素养中的哪些目标。对于一线教师而言，构建基于核心素养的物理概念教学框架，探究在具体教学环节中如何达成目标是具有实践意义的，也是学科核心素养落地生根的重要手段。

二、 基于核心素养的高中物理概念教学设计框架

物理学科核心素养包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面，它是原来三维目标的进阶。

（一）物理概念教学与学科核心素养之间的关系

“物理观念”主要包括物质观念、运动和相互作用观念、能量观念。物理观念是其他核心素养形成和发展的基础，又是旧课程三维目标中“知识技能”的提炼与升华。概念的教学活动说到底是知识的传承过程，为了使这个过程顺畅，就不应局限在传统设计中的定义、应用层面，而应该设法与知识的发生过程实现对接，在此过程培养发展其他素养目标，达成对基本物理概念理解的同时，还能应用其理解和探究更复杂的概念和规律，从而实现培养学生具有物理观念的目标。

科学思维包含模型构建、科学推理、科学论证和质疑创新等要素;科学探究是以科学思维为核心解决问题的过程，主要包括问题、证据、解释、交流等要素。从课程目标和教学活动来看，物理教学活动的目标不仅局限于基本的知识技能目标，还要通过具体探究知识的过程，形成重要的科学探究和科学思维能力。我们可以将概念的教学活动围绕概念的引入、形成和建立、强化四个环节结合学生的认知特点和素材进行整合，引导学生进行科学思考和探究，以实现对概念的理解，在达成知识技能目标的过程，培养发展学生的科学思维和科学探究素养。

科学态度与责任主要包含科学本质、科学态度、科学责任等要素。要求学生對科学知识、科学研究过程等方面的最基本特点进行认识，使学生能在学习研究过程中形成敢于质疑、反思、创新等态度，并在此过程中遵守道德规范、实事求是。不难发现，科学的态度与责任都是在探究过程中逐步形成的。物理概念是在大量经验事实基础上抽象出本质属性，其探究过程本身很复杂，我们在实际教学活动中，应尽量将一些零散的知识结合相关物理学史完整地呈现给学生，这样能完善概念的形成和建立过程，有助于学生了解科学家们在进行科学研究时的方法和态度，对形成科学的态度与责任的素养有积极作用。

（二）基于核心素养的高中物理概念教学设计框架

物理学科核心素养的四个方面并非彼此独立，而是相互联系、共同发展的。物理概念的形成过程是学生在原有概念、规律基础上探究新概念的过程，是学生发展科学思维和探究能力的过程，也是培养学生科学态度与责任的过程。基于核心素养，结合教材和学情分析确定教学目标，以概念的形成、建立过程为主线展开探究的教学设计框架如下表所示。

三、 基于核心素养的高中物理概念教学设计策略

（一）确定学习目标要结合教材和学情

在核心素养理念下制订教学目标一定要精准把握。许多概念的学习是渐进式的，如加速度的概念，教材的编写意图是要求按直线运动—平抛运动—圆周运动的主线逐步深入对加速度的理解。我们分析教材时不应限于某个版本的教材、某个章节，要遵循整体—单元—小节的分析顺序或围绕该概念进行主题单元设计，以准确定位本节要解决什么问题。

在分析学情方面，笔者认为可以此学生对已有相关概念的理解程度为突破口构建新知识。建构主义教学观认为学生是认知的主体，学生学习的目的是主动完成新学习内容的建构，教师只对学生新知识的建构起帮助和促进作用。所以准确把握学生对原有概念的理解程度，细致分析其不完善之处、易混点、易错点等，并以此为基础展开探究，可帮助学生顺利构建新的概念。

（二）引入概念要关注建立概念的必要性

关注概念引入的必要性，可以创设更适合构建新概念的情境，也有助于引导学生围绕主题展开有效探究，更能激发学生探究的积极性。在教学活动中，概念的引入环节一般多采用创设情景的方式，对激发学生学习兴趣和积累感性材料的偏多，关于概念引入的必要性考虑偏少。正如朱建廉老师提出的，长期以来的概念教学只注重概念的定义、意义、特征等方面内容，而忽略了针对概念引入必要性的剖析。如在进行高中物理运动学中描述物体运动的位移、参考系、质点等概念的学习中，我们可以设置一个运动情景，在要求学生准确描述运动的过程中，根据每个物理量引入的必要性展开，这样不仅可以帮助学生更深入地理解概念的内涵，还能将这些孤立的概念组成一个缺一不可的整体。

（三）形成、建立概念过程要聚焦核心科学思维方法

在概念形成建立过程中，重视核心科学思维方法对学生知识技能的达标以及核心素养的培养非常有效。概念是思维的产物，它在感性材料的基础上借助科学思维方法建立，科学思维方法作为逻辑工具，成为建立概念、形成物理原理和提供实验探究的根本途径。在概念的形成和建立过程中，通过运用归纳、类比、理想化、分割与积累等思想方法，引导学生亲历应用思维方法的过程，体会思维方法的特点并学会用其建立新概念或解释原有概念的内涵，这是建立概念的必经历程，也是形成科学思维素养的主要手段。

在具体教学活动中，可通过以下三个方面展开。

1.通过复习原有概念的建立过程聚焦科学思维。

通过复习原来的知识建构新知识的思路符合建构主义学习观。高中很多概念建立所借助的思维方法都是相同的，如对位移、速度、加速度、电流、电场强度等概念的建立用了比值定义法;对质点、自由落体运动、简谐运动、点电荷等物理概念都用了理想化模型的思维方法;所以通过复习原有概念回顾相应的科学思维方法。再引导学生用这种科学思维方法构建新的概念有助于培养学生科学思维能力。

2.通过联系实际，在教师启发学生体会的过程聚焦科学思维。

物理学中很多思维方法都来源实际问题，比如平均速度概念，它的引入背景是实际生活中物体的运动有快有慢，如何粗略描述其快慢。学生肯定想到用速度的概念去分析，此时老师可以启发，这个速度是什么速度？如何处理才能用它描述这个过程运动的快慢？根据速度的定义，学生很容易就将这段变速运动等效成匀速直线运动，自然就体会了等效的思想，后面再介绍等效替代的方法，学生的理解就是水到渠成的事了。又如分力与合力、电流的有效值等都可以采取这种引导方法，这样不仅能激发学生积极思考，还能帮助学生深入理解相关的思想方法。

3.通过介绍相关思维方法的历史故事聚焦科学思维。

高中物理中常用的科学思维方法都有悠久的历史，在物理学发展史上也有精彩的实例，如果将这些实例恰当地呈现在课堂上，对激发同学的探究兴趣、体会思维方法是很有帮助的。

如在探究瞬时速度的时候，要用到极限的思想，老师可以将同学们熟悉的“割圆法”计算圆周率的例子引入到课堂中，启发学生思考，如何定义瞬时速度的概念。为了展现分割与积累思想是物理学史上的重要思维方法，可以列举牛顿突破因缺乏处理变量问题的研究工具，将运动学的研究从均匀变化的运动推进到对非均匀变化运动，实现运动学研究的一大飞跃。

总之，概念形成的过程必然要涉及科学思维的过程，不同的思维侧重点不同，无论用哪一种方式聚焦思维，教师引导学生从源头上理解科学思维的本质是很关键的，只有理解了本质才会灵活采用不同方式引导学生掌握理解。

（四）探究概念过程注重教法和学法

在物理概念的形成建立环节，如果教师在科学思维方面引导得好，积极展开科学探究就是顺势而为。探究过程承载着有效达成教学目标，形成科学探究素养的任务。探究过程涉及到探究主体、探究内容、探究方式的三个层面，能否处理好这三个层面的关系是能否有效达成教学目标、形成核心素养的关键。

1.探究主体层面。

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的能力和品格，如科学思维习惯、科学探究能力等，这些能力的养成都不是老师教授的，而是在学生探究问题、解决问题过程中逐渐形成的。根据建构主义学习观，学生构建新知识的过程也是在原有知识方法基础上自主完善和构建的，所以物理概念的探究主体应该是学生。

2.探究内容层面。

基于教材的探究的内容区别不大，关键是哪种呈现方式有助于有效探究。探究内容的呈现方式很多，如按概念的知识框架呈现、以表格的形式呈现、与同类概念对比的形式呈现等。当代科学教育领域普遍将科学探究视为以科学思维为核心，包含若干关键要素的问题解决过程，从这个层面上看，教师通过提出有效问题引发学生质疑，并促使其在此过程主动积极思考、讨论或设计实验证明自己的观点，是利于展开有效探究的。所以通过仔细研读概念的内涵和外延，形成按照概念逻辑结构展开的有效问题串，启发学生探究，对帮助学生养成科学思维习惯、形成科学探究意识是有积极作用的。

3.探究方式层面。

基于以学生为主体，教学内容要以启发性的问题串形式呈现，这个过程要通过学生自主学习、小组讨论、合作探究、课堂展示等方式凸显学生的主体地位。总之，在课堂上开展有效探究，要多给学生腾空间、留时间，这对学生核心素养的形成有积极的帮助。

（五）强化概念要紧扣内涵和外延

所谓“强化”主要指强化对概念内容的记忆和深化对概念内涵的理解，相应的教学活动应该注重概念的反复应用和更充分地展示概念的外延。在实际教学过程中，应针对概念的本质属性以变式训练的形式反复应用，在展示概念外延方面，可以结合生活实际展现概念所反映的本质属性。

四、 反思与启示

学科核心素养的四个方面不是彼此独立的，而是通过物理教育过程中以物理知识为载体，在教师启发，学生为主体的探究过程逐步实现的。物理概念的建立过程一定是在大量感性材料基础上借助科学思维方法，经历科学家们的艰苦努力探究而来。

厘清学科核心素养四个方面的关系，在教学活动中注重聚焦核心科学思维方法，结合研读教材和学生认知规律思考教材的呈现方式、引导学生选择合适的探究的方法，对达成教学目标，培养和发展核心素养是具有关键意义的。最后需要说明的是，在探究过程中，基于不同的概念、不同的科学思维方法、不同的学习基础，我们采取的方法也应不同，有时候最有效的方法不一定是最合适的方法，只有在科学处理教材，仔細了解学情的基础上才能因材施教，才能在原有基础上取得好的效果。

参考文献：

[1]朱建廉 .高中新课标教师手册（物理）[M].南京：南京大学出版社，2012.

[2]周玮.“物理学科核心素养”导向下的高中物理概念教学设计[J].物理通报，2019，（4）.

[3]于正荣.新课程呼唤开放的物理课堂教学[J].物理通报，2007，（7）.

[4]万军.如何提高初中物理课堂教学效率[J].中国校外教育，2016，（35）.

[5]张琢.如何有效提高初中物理课堂教学效率[J].学周刊，2017，（11）.

[6]武月英，徐庆东.千呼万唤始出来——新课程呼唤开放的物理课堂教学[J].生物技术世界，2013，（4）.

[7]梁发枢.浅析物理课堂教学上常见的问题[J].读与写（教育教学刊），2012，（3）.

[8]胡伟东.试论物理课堂教学的最优化[J].科学大众（科学教育），2011，（5）.

[9]赵士俊.新课程理念下物理课堂教学评课之我见[J].科技信息，2009，（22）.

[10]阮泽利.寓心理辅导于物理课堂教学之中[J].教学与管理，2005，（6）.