物理觀念形成初中物理教學實踐

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摘要：物理觀念具有整合性、漸進性、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模式，而問題解決則是物理觀念形成的主要途徑。

關鍵詞：物理觀念；教學模式；高階思維

物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面的要素構成。其中，物理觀念既是物理核心素養(yǎng)的主要內容，又是其他物理核心素養(yǎng)的重要基礎。那么，在物理課堂教學中究竟該如何幫助學生形成物理觀念呢？本文認為，物理觀念的形成，并不僅僅是物理基礎知識的積累，而是建立在學生物理知識學習的基礎上，對物理學科知識的深度理解并對其進行概括、反思、提煉、升華、內化的過程。

一、物理觀念的內涵與特征

（一）物理觀念的內涵對于物理觀念，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。本文認為，物理觀念是以物理學科為背景，在學習物理概念與規(guī)律之后，學習者經(jīng)過了信息再加工處理，提煉升華出的能夠反映物理本質特點的，關于物理問題的概括化、抽象性及整體性認識。物理觀念不僅是物理學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，還是從物理學視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎。具體來說，可以從三個層面理解物理觀念的內涵：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觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念，從這個角度看，我們可以認為物理觀念是高度概括化的知識系統(tǒng)。2．方法層面，物理觀念給學生提供了認知方法。如在學習了“力的作用是相互的”這個物理知識以后，學生就可以根據(jù)所學知識建立一種認識物質世界的方法，這已超越了物理概念本身，具有了方法的內涵，使學生學到整體性認識世界的方法，從更高的層次去認識物理方法。3．價值層面，物理觀念對學生學習有重要的價值。物理觀念不僅有利于學生對物理知識的整體建構，還有利于學生持久理解、深度理解物理學科知識，并基于此進行整合生成。

（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習之后，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、方法和結果的整合。2．漸進性物理觀念是以低層次的具體物理知識的學習為基礎的，如果缺乏物理知識的學習，那么高層次的物理觀念就很難形成。此外，不同學段的學生所形成的物理觀念是不同的，高段學生的認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世界的總體性認識，是建立在不同認識主體的年齡特點、知識與能力水平、個性傾向以及興趣愛好等主觀因素基礎上的。4．穩(wěn)定性物理觀念形成于長期物理知識學習過程中，形成物理觀念后，長期儲存在學習者的腦海中，并對其學習行為有深刻影響，能夠影響學習者的認知方法和思維方式，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）體驗體驗是學習者主動參與物理學習過程，感知、感受客觀物質世界的過程。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，學習者需要調動視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多方面的感受器，獲得豐富的經(jīng)驗，才能夠對物質世界有自我的認識和看法。

（二）反思反思是促進學習者認識形成的過程，該過程中存在一個轉化，即從對外部的感知、感受、注意轉換為對思想方法、思維意識認識的過程。因此，反思是學習者對思想方法的再思考，反思的過程可以有效地促進學習者的思維發(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上，將各個不同的要素進行統(tǒng)整，即學習者對具體物理概念、物理規(guī)律等物理知識以及蘊含于物理知識背后的不同層次和類型的物理思想方法進行概括、歸納、綜合的過程?！按蟾拍睢辈粌H可以幫助學習者強化概念的本質屬性，加強概念與概念間的相互聯(lián)系，還可以讓學生置于更大的視域內來認識解決問題。

（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，應繼續(xù)升華物理觀念，對其不斷修正和補充。

三、促進物理觀念形成的教學模式

（一）階梯式“所謂階梯式教學是指教師基于學生的現(xiàn)實水平和身心發(fā)展規(guī)律，將教學活動整合設計成具有層次的學習階梯序列，引導學生不斷提高學習和發(fā)展水平的教學模式?！盵1]物理觀念的形成是建立在物理經(jīng)驗基礎之上的，將物理經(jīng)驗轉化為物理知識，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。因此在物理教學活動中，應設計具有階梯性的教學活動，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，對教學內容進行組織和整合，設計“精”“妙”“合”“活”的教學問題，再將教學問題轉化為教學活動，應用于物理課堂教學中。例如，在進行合力與分力的課堂教學時，教師首先可以激發(fā)學生已有的經(jīng)驗，以學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，引導學生分析，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，從而激活學生的物理經(jīng)驗，引入“等效替代”的物理思想。其次，需要將學生的經(jīng)驗水平上升到概念水平。如學生在基于生活實踐的基礎上，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”等基礎概念，在這些概念的學習過程，進一步加深了學生對“等效替代”思想的認識，學生認知也將從經(jīng)驗水平上升到概念水平。最后，學生在深刻領悟所學的物理思想方法后，還能以該思想方法為指導，將其運用到新的物理知識的學習中，能夠用其解決新的問題，實現(xiàn)舉一反三。

（二）鑲嵌式鑲嵌式教學是指在課堂教學中，將不同的物理知識分散到不同的教學過程中的教學方式。在學習某個物理核心概念時，需要首先學習多個相關支撐該核心概念的子概念，而這些子概念的學習看似相對獨立，卻又相互影響、相互作用。例如，在學習“地球上的水循環(huán)”時，首先需要學習到構成水循環(huán)的熔化、凝固、液化、汽化、升華、凝華六個物態(tài)變化子概念，這些概念的學習是為物質狀態(tài)變化這個核心概念做鋪墊的，由此可以看出，大概念的學習，實際上是將零散的知識融入知識結構當中，幫助學生建立概念體系的學習過程。因此，鑲嵌式教學能夠有效地分散教學內容，建立知識結構體系，強化理解大概念。在實際操作中，我們可以根據(jù)概念認知以及概念本體的復雜程度，對物理概念進行層次建構，如設計物態(tài)變化單元主題時，其概念層次分析如圖1所示。學習“物質”大概念下的物態(tài)變化核心概念，需要學習六個重要概念以及若干基礎概念，因此，在本單元的教學中，需要進行整體規(guī)劃，逐步實現(xiàn)教學目標。例如“物態(tài)變化”這個主題單元，我們共設計了六個課時：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，學習新概念升華、凝華，同時復習已學概念熔化與凝固、汽化與液化。

（三）螺旋式螺旋式教學是建立在學習者體悟基礎之上的，以學生認知發(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，層層遞進，不斷回歸、深化學生學習深度的教學樣態(tài)。學習物理觀念需要反復、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中，需要回歸什么呢？首先，需要回歸的事物在物理學科學習中能夠起到關鍵性的作用；其次，需要回歸的事物應該具有強烈的整合性，整合性越強，越能夠升華提煉成大概念，越能在學習中起到上位的指導作用；再次，需要回歸的事物應該是有意義和價值的，它能夠對學習者以后的終身學習起到積極的作用，產(chǎn)生比較深遠的影響。如在《歐姆定律》的學習中，通過實驗探究電流與電阻的關系時，學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，在進行教學設計時，可以采用螺旋式教學法，將探究過程分為四個階段：（1）根據(jù)控制變量的思想，設計出當電壓不變時，探究電流與電阻關系的實驗方案，并畫出實驗電路圖；（2）根據(jù)學生設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？引導學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，引導學生分析在連接實物圖的時候應該注意的問題；（4）學生進行實驗，測出實驗數(shù)據(jù)，采用圖像法進行數(shù)據(jù)分析，得出電流與電阻的關系。在此過程中，通過不斷優(yōu)化實驗方案，提升學生解決問題的能力，形成物理思維。無論是哪一種教學模式，最終的指向都是學生能夠學會問題解決，因此，問題解決成為物理觀念形成的基本途徑。問題解決需要強調兩點，一是要求教師將以知識為主線的課堂翻轉成以問題為主線的課堂，二是強調學用合一，在學中用，在用中學，學生學習新知識的過程也是運用知識解決問題的過程，運用知識解決問題的過程也是學習新知識的過程。

參考文獻：

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

作者：楊靜 單位：成都七中育才學校