基于核心素养的高中物理概念教学

刘磊

对于高中物理教学而言，概念教学是其中的重中之重。在通常的教学中，许多教师多将教学重点放在提高学生的答题能力上，忽视学生对概念的理解，这种教学思路属于本末倒置。如果学生的物理基础不扎实，即使做再多的物理经典例题，也只能通过死记硬背的方式强行记忆解题步骤。一旦题目变形或是在生活中实际应用，学生就会陷入不知所措的状态。观察当前高中物理概念教学状况，普遍存在教学目标模糊、教学方式单一的问题。基于新课改的教学要求，教师应当结合高中物理学科核心素养的内容，让物理概念教学更具有针对性，更扎实和深入。基于此，笔者参考物理核心素养的四大维度，从创设情境、话题讨论、创新实验、生活导入等角度入手，探究高质量的物理概念教学策略。

一、深研课标，掌握核心素养内涵

基于核心素养，教师要想优化概念课程的教学，首先要做到深研课标，掌握物理核心素养的内涵。根据高中物理课程标准的内容，高中物理核心素养作为课程育人价值的集中体现，一共包括四个主要内容，分别为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。当教师明确了物理核心素养的教育理念，再针对性地优化概念教学，才能做到有的放矢。

所谓物理观念，代指学生从物理学的角度，对物质本身、物体的运动、物体的相互作用、能量等内容产生基本的认识。培养学生的物理观念，可以让物理知识在学生的脑海中提炼出概念，从而更好地解释自然界中的物理现象。一般来讲，物理观念通常包括三个主要要素，即物质观念、能量观念、运动和相互作用观念。

所谓科学思维，代指学生从物理学的角度，对事物之间存在的相互关系、内在规律、本质属性的一种认知方式。具备科学思维，可以通过抽象的方式概括物理模型，也可以灵活运用逻辑推理的方式解决科学领域的问题。简而言之，科学思维包括质疑、创新、推理、建模、论证、检验、总结等多种要素，是学生未来成长道路上必须具备的学习能力之一。

所谓科学探究，代指学生在接触物理问题的基础上，通过观察和参考前人的研究经验所提出合理的假设和猜想。在此基础上，完成“制订研究方案，设计创新实验，获取实验信息，得出实验结果，做出科学总结”的研究过程。一般来讲，培养科学探究核心素养的过程中，交流、评估、反思都是至关重要的学习品质，这需要围绕科学探究的具体过程与最终结果来进行。

所谓科学态度与责任，代指学生在了解到科学技术与自然环境和社会环境之间的关系之后所形成的遵守科学、严谨细心、实事求是、坚持不懈、保护环境、热爱自然等综合性的优秀品质。这项核心素养主要包括科学学习的态度、保护环境与社会安定的责任意识、良好的科学本质观，学生会认识到绿色科学与可持续发展的重要性，并以兴盛国家、振兴民族作为自己的学习目标与使命担当。

二、创设情境，培养学生物理观念

通过分析物理观念核心素养的内容，可以发现物理观念主要指的是学生的一种认知能力，而这种认知能力主要受学生感官体验的影响。对此，教师可以通过创设情境的教学方式，为学生带来引人入胜的学习体验，从视觉和听觉给予学生多重的感官刺激。通过这种方式，可以拓展物理概念教学的深度，加深学生的学习印象。对此，教师可以采用以下两种教学方案。

首先，在信息化的背景下，各种各样的现代教育技术可以成为实施情境教学法的有力工具。以“静摩擦力”的教学为例，教师可以通过电子白板播放有关静摩擦力的趣味科普视频。例如《蜘蛛侠》这部电影某个视频片段中，主角彼得从天而降，竟然克服重力直接贴在了一栋大楼的墙面上。通过放大细节，可以发现彼得并没有像想象中一样抓到了墙壁上的某个凸起处，而是将手部完全打开，贴在了墙面上。按照常理而言，这种姿势不可能固定在墙上。结合这个视频，教师可以提问学生：“彼得为什么能贴在墙上不掉下去？”有看过电影的学生会立刻作出回答：“因为彼得的手上有倒刺。”教师继续追问：“为什么有倒刺就掉不下去了呢？这证明了什么物理现象？”结合这个情境视频，学生不仅能对摩擦力的性质产生深刻的印象，也能回想起学过的作用力与反作用力之间的关系，起到联系新知与旧知的学习效果，这对加强“静摩擦力”的概念教学具有积极的影响作用。在此基础上，教师还可以通过软件将这个动画片段进行物理建模，让学生从更为立体化、数据化的角度了解到彼得的运动过程。

其次，教师可以从现实角度出发，通过一些简单的小实验，构建生动有趣的教学情境，让学生在亲身体验的过程中理解物理概念。仍以“静摩擦力”的教学为例，教师可以提前准备一堆书籍和没有任何杂物的桌面。首先，教师在桌面上放好一本书，让学生尝试用一根手指推动。随后，不断增加书的重叠量，同样让学生推动。在一开始的时候，学生推动书籍会轻而易举。但随着重叠数目的增多，推动时需要的力度会越来越大。直到最后一次，无论学生如何用力，都不能推动迭起的书堆。由此，就会与一开始的实验形成鲜明的反差，让学生对“摩擦力”的概念有了最为直观的认识。综上所述，通过创设情境的教学方式，可以有效培养学生的物理核心素养。

三、话题讨论，锻炼学生科学思维

想要通过概念教学有效锻炼学生的科学思维，必须要巧妙引起学生的思考，促进学生的思想交流。在以往的教学中，教师总是作为课堂的主导，学生只能按照教师的安排与设计按部就班地完成物理学习。在这种情况下，不仅会让学生的学习向被动化的趋势发展，还会导致学生对教师产生强烈的依赖性，逐渐失去自主思考的灵性。对此，教师可以设计富有趣味性的探究主题，通过话题讨论的方式，引导学生围绕物理概念进行深入讨论，对学生科学思维的成长大有裨益。

关于讨论话题，教师应当遵循由浅至深的设计原则。由于物理概念比较抽象，学生在学习初期很容易混淆。因此，教师在最开始提出的问题应当以纠错的类型为主，帮助学生规避一些认知上的雷区，减少学习错误的出现。比如学习加速度的概念时，教师可以提出一个讨论话题：小明买了一辆自行车，并在操场上以匀加速的状态开心地试骑。第一圈，小明用了正好1分钟。第二圈的时候，小明骑车的加速度正在逐渐下降，试问第二圈小明用时1分钟以上，还是1分钟以下呢？许多学生一看到“下降”这个关键词，下意识地就会认为小明的速度变慢了，繼而出现逻辑上的错误。但也有学生能敏锐地发现“速度”与“加速度”这两个物理名词概念的区别，判断出正确的答案。由于高中生普遍表现欲较强，在交流讨论中会迫不及待地分析自己的观点，以获取教师的赞扬与同学们的佩服。因此，这种互动交流可以促进学生思维的碰撞，锻炼学生的科学思维，起到良好的概念教学效果。

当学生具备了一定的物理基础后，教师可以将讨论话题的难度进一步加深。例如教师在大屏幕上展示一张情境图片，图片中有人手持一个弹簧测力器，测力器上悬挂着一个铁砝码，砝码有一半沉在水缸中，水缸底部装着一块磁铁。随后，教师提出问题，在这张图片中，都体现出了几个力？分别是谁作用于谁？这个问题主要考查学生对浮力、弹力、拉力、作用力与反作用力等物理概念的综合掌握，讨论的深度与难度相对较高。同时，也能帮助学生纠正一些容易犯的概念错误。比如有学生看到这个人提着铁砝码，就会误认为这个人对铁砝码造成了拉力。但人与铁砝码之间并没有直接接触，所以不能认定人对砝码产生了作用力。綜上所述，通过话题讨论的方式可以营造集思广益的学习环境，激发学生的思考活力，促进学生科学思维的成长。

四、创新实验，提高学生探究能力

参考科学探究核心素养的内容，若想通过概念教学发展学生这项优秀的学习品质，教师应当积极组织实践活动。让学生在探究的过程中挖掘问题、制定计划、开展实验、收集数据、归纳结果、得出结论。物理是一门实践性较强的学科，有十分丰富的实验课程。但在实际教学中，如果只将教学视角放在固定的教材之中，很难起到良好的锻炼作用。因为学生会下意识地从教材中寻找答案，以节省不必要的思考过程。对此，教师可以结合概念教学，鼓励学生跳出教材的束缚，通过创新实验的方式，充分锻炼自己的探究学习能力。

例如教学“牛顿第一定律”的时候，教师可以让学生通过小组合作或独立思考的形式设计一些富有趣味性的小实验，以证明“惯性”的存在。一般来讲，传统的惯性实验通常会采用以下几种方式：（1）手持一根小木条，推动一个小木块匀速前行，当小木条突然静止时，小木块还会向前运动一段距离。（2）在木板上放置一个物品，当木板突然抽离时，物品并没有被顺势带走，而是落在了原地。但对于以上实验，有时会出现较大的误差。比如，如果地面的摩擦力较大，小木块在惯性下运动的距离可能会忽略不计，导致实验结果不够明确。同理，若木板与物品的摩擦力较大，抽离木板时也可能将物体带到别的位置，而不是像预计中的落在原地。针对以上问题，学生可以做出以下改进，比如准备一瓶喝了一半的矿泉水，用手握住瓶子，沿着顺时针或逆时针的方向用力一旋。随后，将瓶子倒置在平面上，会发现瓶子会在瓶内水旋涡的带动下自行进行旋转。这个实验也可以换成生鸡蛋，由于生鸡蛋的蛋液为液体，学生在“旋转鸡蛋——按住鸡蛋——松开手掌”的过程中，鸡蛋同样能在惯性的带动下继续完成旋转运动。由此，学生们在尝试创新实验的过程中，不仅能对物理概念掌握得更加透彻，也能增强自己的科学探究与创新思维。

五、生活导入，激发学生责任意识

对于科学态度与责任意识的培养，物理教师应当跳出教材的框架，立足于更为广阔的教育空间，进一步优化概念教学。如果只局限于课本中的内容，很容易让学生受到“分数至上”理念的影响，将得高分、做对题作为学习物理的主要任务。对此，教师可以采用生活导入的教学方式，从生活的角度剖析物理学科的学习价值。由此，可以加强物理与生活之间的内在联系，促进学生责任意识的生成。

首先，教师可以从科技发展上剖析许多物理概念的学习价值。比如学习电磁感应原理时，教师可以介绍一些有关电磁感应的科技产品，如感应马达、发电机、变压器、电感器、磁场计、中频炉、电磁感应灯等等。同时，也可以展望未来有关电磁感应的科技发展方向，如磁悬浮列车等等。由此，学生能深刻感受到这些物理技术对人类的生活能起到哪些帮助作用，了解到物理概念的学习意义。

其次，教师可以适当普及一些物理发展史，通过物理知名学者的个人事迹，让学生深刻体会努力奋斗、积极探究等优秀学习品质。例如发现电磁感应现象的英国物理学家法拉第，他从1821年到1831年，花费了整整10年的时间，忍受了无数艰辛、孤独、失败、心酸。他用莫大的毅力克服了这些困难，终于在秋季的一天实现了实验上的突破。在此过程中，只要他有一次轻言放弃，都有可能影响到全世界的物理发展。综上所述，通过生活导入、普及历史，不仅能丰富概念教学的层次，还能在潜移默化中培养学生坚定的物理学习态度与优秀的责任意识。

要想巩固学生的物理基础，提高学生的物理综合能力，优化概念教学是必不可少的教学措施。教师应当改变传统的灌输式学习方式，将学生作为教学主体，鼓励学生积极进行创新设计和讨论交流，强化自己的物理思维与探究能力。同时，教师还要采用情境教学法和生活教学法，将物理知识与日常生活联系在一起，使概念教学更为形象化。由此，可以营造趣味横生的物理课堂，提高学生的学习积极性，促进学生物理核心素养的全面提高。