物理觀念形成初中物理教學(xué)實踐

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摘要：物理觀念具有整合性、漸進(jìn)性、主觀性、穩(wěn)定性等特征，物理觀念的形成需要經(jīng)過體驗、反思、整合、實踐四個環(huán)節(jié)，階梯式、鑲嵌式、螺旋式是形成物理觀念的基本教學(xué)模式，而問題解決則是物理觀念形成的主要途徑。

關(guān)鍵詞：物理觀念；教學(xué)模式；高階思維

物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面的要素構(gòu)成。其中，物理觀念既是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，又是其他物理核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。那么，在物理課堂教學(xué)中究竟該如何幫助學(xué)生形成物理觀念呢？本文認(rèn)為，物理觀念的形成，并不僅僅是物理基礎(chǔ)知識的積累，而是建立在學(xué)生物理知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對物理學(xué)科知識的深度理解并對其進(jìn)行概括、反思、提煉、升華、內(nèi)化的過程。

一、物理觀念的內(nèi)涵與特征

（一）物理觀念的內(nèi)涵對于物理觀念，不同的研究者對其有不同的界定，但也有共同之處，認(rèn)為物理觀念不僅是指具體的物理知識，還包括物理概念和物理規(guī)律等。本文認(rèn)為，物理觀念是以物理學(xué)科為背景，在學(xué)習(xí)物理概念與規(guī)律之后，學(xué)習(xí)者經(jīng)過了信息再加工處理，提煉升華出的能夠反映物理本質(zhì)特點(diǎn)的，關(guān)于物理問題的概括化、抽象性及整體性認(rèn)識。物理觀念不僅是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，還是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)。具體來說，可以從三個層面理解物理觀念的內(nèi)涵：1．知識層面，物理觀念是高度概括化的知識系統(tǒng)。物理觀念不等同于物理知識，但物理觀念卻離不開物理知識，它與物理知識相互作用、相互影響。高中物理核心素養(yǎng)中的物理觀念包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動觀念、相互作用觀念、能量觀念，從這個角度看，我們可以認(rèn)為物理觀念是高度概括化的知識系統(tǒng)。2．方法層面，物理觀念給學(xué)生提供了認(rèn)知方法。如在學(xué)習(xí)了“力的作用是相互的”這個物理知識以后，學(xué)生就可以根據(jù)所學(xué)知識建立一種認(rèn)識物質(zhì)世界的方法，這已超越了物理概念本身，具有了方法的內(nèi)涵，使學(xué)生學(xué)到整體性認(rèn)識世界的方法，從更高的層次去認(rèn)識物理方法。3．價值層面，物理觀念對學(xué)生學(xué)習(xí)有重要的價值。物理觀念不僅有利于學(xué)生對物理知識的整體建構(gòu)，還有利于學(xué)生持久理解、深度理解物理學(xué)科知識，并基于此進(jìn)行整合生成。

（二）物理觀念的基本特性1．整合性物理觀念形成于具體的物理知識學(xué)習(xí)之后，是通過對龐雜、零散的物理知識整合提煉而形成的整體性認(rèn)知，它具有高度的整合性。物理觀念整合的方面包括：感性與理性的整合、概念與概念的整合、知識與行動的整合、方法和結(jié)果的整合。2．漸進(jìn)性物理觀念是以低層次的具體物理知識的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的，如果缺乏物理知識的學(xué)習(xí)，那么高層次的物理觀念就很難形成。此外，不同學(xué)段的學(xué)生所形成的物理觀念是不同的，高段學(xué)生的認(rèn)知是在低段物理觀念之上經(jīng)升華與拓展形成的，因此，物理觀念的形成具有階段性和層次性。3．主觀性物理觀念是人腦對客觀物質(zhì)世界的總體性認(rèn)識，是建立在不同認(rèn)識主體的年齡特點(diǎn)、知識與能力水平、個性傾向以及興趣愛好等主觀因素基礎(chǔ)上的。4．穩(wěn)定性物理觀念形成于長期物理知識學(xué)習(xí)過程中，形成物理觀念后，長期儲存在學(xué)習(xí)者的腦海中，并對其學(xué)習(xí)行為有深刻影響，能夠影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知方法和思維方式，因此，物理觀念具有相對的穩(wěn)定性。

二、物理觀念形成的核心環(huán)節(jié)

（一）體驗體驗是學(xué)習(xí)者主動參與物理學(xué)習(xí)過程，感知、感受客觀物質(zhì)世界的過程。物理觀念的形成來源于真實經(jīng)歷，并在經(jīng)歷中獲得經(jīng)驗，在此過程中，學(xué)習(xí)者需要調(diào)動視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多方面的感受器，獲得豐富的經(jīng)驗，才能夠?qū)ξ镔|(zhì)世界有自我的認(rèn)識和看法。

（二）反思反思是促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)識形成的過程，該過程中存在一個轉(zhuǎn)化，即從對外部的感知、感受、注意轉(zhuǎn)換為對思想方法、思維意識認(rèn)識的過程。因此，反思是學(xué)習(xí)者對思想方法的再思考，反思的過程可以有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的思維發(fā)展，也是形成物理觀念的重要過程。

（三）整合整合是在反思的基礎(chǔ)上，將各個不同的要素進(jìn)行統(tǒng)整，即學(xué)習(xí)者對具體物理概念、物理規(guī)律等物理知識以及蘊(yùn)含于物理知識背后的不同層次和類型的物理思想方法進(jìn)行概括、歸納、綜合的過程。“大概念”不僅可以幫助學(xué)習(xí)者強(qiáng)化概念的本質(zhì)屬性，加強(qiáng)概念與概念間的相互聯(lián)系，還可以讓學(xué)生置于更大的視域內(nèi)來認(rèn)識解決問題。

（四）實踐沒有參與實踐，物理觀念就不能真正形成。內(nèi)化的觀念只有通過外顯的行為才能表現(xiàn)出來。而在用物理觀念影響行為方式的同時，應(yīng)繼續(xù)升華物理觀念，對其不斷修正和補(bǔ)充。

三、促進(jìn)物理觀念形成的教學(xué)模式

（一）階梯式“所謂階梯式教學(xué)是指教師基于學(xué)生的現(xiàn)實水平和身心發(fā)展規(guī)律，將教學(xué)活動整合設(shè)計成具有層次的學(xué)習(xí)階梯序列，引導(dǎo)學(xué)生不斷提高學(xué)習(xí)和發(fā)展水平的教學(xué)模式?！盵1]物理觀念的形成是建立在物理經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的，將物理經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為物理知識，并將物理知識概括提煉到概念水平的過程，也就是從低階往更高階概念提升的過程。因此在物理教學(xué)活動中，應(yīng)設(shè)計具有階梯性的教學(xué)活動，具體的操作方法是，按照經(jīng)驗水平———概念水平———思想方法水平，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行組織和整合，設(shè)計“精”“妙”“合”“活”的教學(xué)問題，再將教學(xué)問題轉(zhuǎn)化為教學(xué)活動，應(yīng)用于物理課堂教學(xué)中。例如，在進(jìn)行合力與分力的課堂教學(xué)時，教師首先可以激發(fā)學(xué)生已有的經(jīng)驗，以學(xué)生已有的生活體驗為切入口，說明一個大人可以推動一輛車，兩個小朋友也可以推動一輛車，引導(dǎo)學(xué)生分析，一個大人對車的力的作用與兩個小朋友對車的力的作用效果是完全相同的，從而激活學(xué)生的物理經(jīng)驗，引入“等效替代”的物理思想。其次，需要將學(xué)生的經(jīng)驗水平上升到概念水平。如學(xué)生在基于生活實踐的基礎(chǔ)上，初步體會到“等效替代”思想后，可以引入“合力”“分力”“力的合成”“力的分解”等基礎(chǔ)概念，在這些概念的學(xué)習(xí)過程，進(jìn)一步加深了學(xué)生對“等效替代”思想的認(rèn)識，學(xué)生認(rèn)知也將從經(jīng)驗水平上升到概念水平。最后，學(xué)生在深刻領(lǐng)悟所學(xué)的物理思想方法后，還能以該思想方法為指導(dǎo)，將其運(yùn)用到新的物理知識的學(xué)習(xí)中，能夠用其解決新的問題，實現(xiàn)舉一反三。

（二）鑲嵌式鑲嵌式教學(xué)是指在課堂教學(xué)中，將不同的物理知識分散到不同的教學(xué)過程中的教學(xué)方式。在學(xué)習(xí)某個物理核心概念時，需要首先學(xué)習(xí)多個相關(guān)支撐該核心概念的子概念，而這些子概念的學(xué)習(xí)看似相對獨(dú)立，卻又相互影響、相互作用。例如，在學(xué)習(xí)“地球上的水循環(huán)”時，首先需要學(xué)習(xí)到構(gòu)成水循環(huán)的熔化、凝固、液化、汽化、升華、凝華六個物態(tài)變化子概念，這些概念的學(xué)習(xí)是為物質(zhì)狀態(tài)變化這個核心概念做鋪墊的，由此可以看出，大概念的學(xué)習(xí)，實際上是將零散的知識融入知識結(jié)構(gòu)當(dāng)中，幫助學(xué)生建立概念體系的學(xué)習(xí)過程。因此，鑲嵌式教學(xué)能夠有效地分散教學(xué)內(nèi)容，建立知識結(jié)構(gòu)體系，強(qiáng)化理解大概念。在實際操作中，我們可以根據(jù)概念認(rèn)知以及概念本體的復(fù)雜程度，對物理概念進(jìn)行層次建構(gòu)，如設(shè)計物態(tài)變化單元主題時，其概念層次分析如圖1所示。學(xué)習(xí)“物質(zhì)”大概念下的物態(tài)變化核心概念，需要學(xué)習(xí)六個重要概念以及若干基礎(chǔ)概念，因此，在本單元的教學(xué)中，需要進(jìn)行整體規(guī)劃，逐步實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。例如“物態(tài)變化”這個主題單元，我們共設(shè)計了六個課時：課時1，溫度與溫度計；課時2，熔化與凝固；課時3，沸騰；課時4，蒸發(fā)；課時5，液化；課時6，升華與凝華。以第6課時為例，采用“1+x”問題解決教學(xué)模式，以四季為線索，將“地球上的水是怎樣循環(huán)的”確立為本節(jié)課要解決的核心問題，為了解決這一核心問題，進(jìn)一步提出水是如何上升到高空、水是如何降落到地面的等幾個子問題，并通過實驗、分析、討論等方式一一解決。通過解決問題，學(xué)習(xí)新概念升華、凝華，同時復(fù)習(xí)已學(xué)概念熔化與凝固、汽化與液化。

（三）螺旋式螺旋式教學(xué)是建立在學(xué)習(xí)者體悟基礎(chǔ)之上的，以學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性和順序性為依據(jù)，以基本概念、原理和思想為起始點(diǎn)，層層遞進(jìn)，不斷回歸、深化學(xué)生學(xué)習(xí)深度的教學(xué)樣態(tài)。學(xué)習(xí)物理觀念需要反復(fù)、持續(xù)不斷的回歸、升華，那么，在培養(yǎng)物理觀念的螺旋式教學(xué)中，需要回歸什么呢？首先，需要回歸的事物在物理學(xué)科學(xué)習(xí)中能夠起到關(guān)鍵性的作用；其次，需要回歸的事物應(yīng)該具有強(qiáng)烈的整合性，整合性越強(qiáng)，越能夠升華提煉成大概念，越能在學(xué)習(xí)中起到上位的指導(dǎo)作用；再次，需要回歸的事物應(yīng)該是有意義和價值的，它能夠?qū)W(xué)習(xí)者以后的終身學(xué)習(xí)起到積極的作用，產(chǎn)生比較深遠(yuǎn)的影響。如在《歐姆定律》的學(xué)習(xí)中，通過實驗探究電流與電阻的關(guān)系時，學(xué)生容易忽略電阻變化時電壓也隨之變化，如何在實驗中保持電壓不變，對初中生來說難度較大，因此，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，可以采用螺旋式教學(xué)法，將探究過程分為四個階段：（1）根據(jù)控制變量的思想，設(shè)計出當(dāng)電壓不變時，探究電流與電阻關(guān)系的實驗方案，并畫出實驗電路圖；（2）根據(jù)學(xué)生設(shè)計的實驗電路圖連接實物圖，演示將電阻從5Ω換為10Ω，電阻兩端的電壓表示數(shù)變大，從而提出問題：如何保持電阻R兩端的電壓不變？引導(dǎo)學(xué)生分析滑動變阻器在實驗中的作用；（3）優(yōu)化實驗方案后，根據(jù)實驗電路圖，連接實物圖，引導(dǎo)學(xué)生分析在連接實物圖的時候應(yīng)該注意的問題；（4）學(xué)生進(jìn)行實驗，測出實驗數(shù)據(jù)，采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出電流與電阻的關(guān)系。在此過程中，通過不斷優(yōu)化實驗方案，提升學(xué)生解決問題的能力，形成物理思維。無論是哪一種教學(xué)模式，最終的指向都是學(xué)生能夠?qū)W會問題解決，因此，問題解決成為物理觀念形成的基本途徑。問題解決需要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)，一是要求教師將以知識為主線的課堂翻轉(zhuǎn)成以問題為主線的課堂，二是強(qiáng)調(diào)學(xué)用合一，在學(xué)中用，在用中學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的過程也是運(yùn)用知識解決問題的過程，運(yùn)用知識解決問題的過程也是學(xué)習(xí)新知識的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]李松林.回歸課堂原點(diǎn)的深度教學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2016:127.

作者：楊靜 單位：成都七中育才學(xué)校