“学为中心，素养导向”的高中物理观念培养探究
摘  要：随着新课程标准的理念在教学实践中的不断深入，教学模式也发生了很大变化。而物理观念作为物理核心素养中地位最突出、作用最明显的要素之一，是物理概念与规律的整合、凝炼和升华，是联结其它３个物理学科核心素养的纽带，决定着学生整个物理学思维体系的建构，对于每一位学生来说至关重要。本文对核心素养以及物理观念进行了简要概述，通过分析传统物理观念教学背景下存在的问题，以“学”为出发点和落脚点，从多个方面对基于核心素养下物理观念培养的教学策略进行了探讨。
关键词：核心素养；物理观念；教学策略；  
引言
德国物理学诺奖得主劳厄说：“教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下的东西 ”。随着时间的流逝，我们所学的物理规律和定律会慢慢被遗忘，但是通过探究实践所获得的物理观点、思想、方法却在我们头脑中生根发芽被长期保留下来，如影随形成为我们的分析问题、处理问题的习惯。在物理教学过程中，如何高效地培养和发展学生的物理观念有着深远的意义。
一、核心素养和物理观念的内涵
核心素养使学生适应社会发展的必备品质和关键能力。对于物理学科核心素养的培养主要包括物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度和责任几个方面。
所谓的物理观念是科学观念的分支，是指学生从物理学的角度对于物质、运动、能量以及相互作用进行基础认识和深度分析后形成的是指学生透过物理学视角对物质、运动、能量以及相互作用进行认识、分析后所形成的基本思想理念；是对头脑中所学概念、规律的凝练和升华；是灵活运用所学的物理思想和方法指导生活实践的能力，其中主要由物质观、运动观、能量观、时空观几个要素组成［1］。
二、高中物理观念培养中存在的问题
物理观念的形成过程不是一蹴而就的，有赖于教师的“教”、学生的“学”、恰到好处的学习环境的有机结合。通过对高中生物理观念培养现状的了解，学生物理观念的培养仍过程存在如下问题亟需解决。
1.教师方面：物理学是一门以实验为基础的学科，如今好多教师为了节约时间过多依靠多媒体“讲实验”或“看实验”的方式进行物理教学，忽视物理知识和学习活动对于物理观念培养的重要性。
2.学生方面：当下的高考模式下，学习任务繁重，学生对于概念规律的理解不是很透彻，平时又缺乏对知识的归纳整理，知识之间无法有效迁移和应用，极大阻碍了物理观念的深化。
3.环境方面：物理知识的传授方式过于单一，物理观念培养意识淡薄，缺乏有效的培养物理观念的方法，严重制约了学生物理观念的发展。
三、基于物理观念培养的教学策略
观念是在参与活动的过程逐步中形成的。而物理观念是在概念和规律的学习、反思、迁移应用中不断形成和发展的。因此，为了实现物理观念的形成和发展，教师应该从以下几方面精心设计教学：第一、所学内容可以促进哪些观念的形成和发展，他们之间有哪些关联，应当怎样安排哪些教学活动；第二、学生有哪些前观念，分别处于哪个阶段；第三、基于学情哪些举措更有利学生发展学生的物理观念形成；鉴于此，笔者提出如下教学策略：
1.引入物理学史，感知物理观念的演变过程
物理学史，可以让学生站在更高的位置上，体会物理学中众多概念、规律、公式的建立的来龙去脉。重新经历科学家们得出物理定律的过程，使学生们经历物理理论革新的过程，体会科学家引入物理思想方法的绝妙之处；在物理观念的演变过程中，让学生体会特定历史阶段物理观念的特征，也为之后学生头脑中物理观念的发展留下空间。通过物理学的发展史，让学生了解到我们所学习的复杂的物理公式不过是物理观念的演绎的工具，而物理观念才是最本质的东西。
例如，在“寻求碰撞中的不变量”的过程中，我们通常让学生观察生活中一些碰撞的实例，然后让学生发挥想象猜想碰撞前后的不变量、接着基于猜想进行验证可以理论也可以实验。但是，在此基础上，如果将物理学史贯穿其中，更有利于学生物理观念的形成。教师可以介绍：历史上关于运动量度的两种观点：其中以笛卡尔为代表的一派以量度运动；而以莱布尼茨为代表的一派则用量度运动。笛卡尔认为：“在物质中存在一定量的运动，它的总和在世界上永远不会增加也不会消失。”莱布尼兹则认为守恒的应该是而不是。经历半个多世纪的大头欧伦，最终法国科学家达兰贝尔用他的研究指出，他们两派科学家实际上是从不同的角度量度运动。用现在的物理术语来说，就是“力”既可以通过动量来表示；又可以通过动能来表示。
通过动量定理我们了解到，动量决定了物体在力的作用下能运动时间的长短，而动能则决定物体在力的阻碍下能够运动的距离。也就是说，动量定律反映了力对时间的累积，动能定理反映了力对空间的累积。这场大讨论一方面促进了机械能概念和整个能量概念的形成，同时使人们对运动形式的转化和转变的认识上了一个新台阶；另一方面，动量与动量守恒定律也在争论中日益凸显出它们在分析、解决物理问题的重要性。教师借助物理学史有效的丰富了学生的相互作用观。
2.在知识的深入学习中，促进物理观念的形成
物理学中的核心概念及规律使得学生头脑中的观念日益深化，不断丰富。概念和规律的学习，为观念的形成打下了坚实的基础，也是观念不断内化的源泉。物理观念的提出旨在指引着我们从关注知识传授迁移到关注概念、思想方法、观念在头脑中的主动建构[2]。学生不仅要知道是什么，还有理解为什么，同时遇到问题还知道如何做。要将知识整合到自己已有的知识体系中，建立知识网络，并在此基础上形成物理观念，因为教师要通过合理的教学设计将物理观念的培养渗透在学生生活学习的方方面之中。
譬如，在楞次定律一节内容的教学中，教师通常让学生通过观察实验视频，总结得出楞次定律的内容，让后通过例题都定律进行理解强化，忽略了学生对楞次定律更深层次能量守恒观念的理解。为此，教师可以让学生从运动，能量转化方面进行分析，判断所确定的感应电流的方向是否符合能量守恒定律。这样可以让学生更加深入的理解楞次定律的本质思想是能量守恒，而不是一味机械地记忆“增反减同”。
例如在“探究自由落体的运动性质时”，让学生从以学过的怎样判定物体做匀变速直线运动的规律出发设置实验，不仅突出了核心知识的学习，也提高了学生的知识迁移以及应用能力。在进行曲线运动速度方向的教学时首先引导学生通过实验探究一般曲线运动物体任一点的速度方向，然后在让学生从理论推导角度结合数学的割线和切线知识进行探讨，不同学科之间知识 的有机融合可以帮助学生更好的理解知识同时提高学生物理观念与应用素养。
物理知识是物理观念的源头，但是它们不是完全相等的关系，物理观念不是各个知识点的简单叠加，而是对知识概念更深层次的理解升华，相比掌握知识而言，形成相应的物理观念对于个人发展具有更为深远的意义。教师要引导学生在学习概念的过程中，多思考知识概念的联系、外延以及蕴含着怎样的物理观念。
3.体验探究过程，促进物理观念的内化
物理观念的形成离不开知识、概念的识记，又与切身的体验紧密相连。物理观念的培养不能靠单一的记忆公式来实现，而需要学生在探究活动中深入理解和建构。因此教师在教学过程中要让学生亲历科学家们经过各种艰难险阻得出物理规律建立的过程，充分调动学生探索未知的积极性，踊跃地参与其中，并适时对所学的方法进行迁移应用，体会实践的乐趣，让头脑中的知识活起来，促进物理观念的内化。
例如，在讲授“简谐运动”一节内容时，首先让学生观察生活中钟摆、不倒翁、天平指针的运动，并引导学生归纳这些运动的共同点。接着让学生探究相对简单的“弹簧+小球”的运动，分析概括小球持续振动的条件，同时给学生提供器材让他们体会小球振动的“往复性”和“周期性”，并试着描绘弹簧振子的位移随时间变化的图像。最后可以小组为单位探究图像是什么曲线。教师有意识地让学生结合自己的经验大胆猜想，发表个人见解，用不同的方法进行验证，最终得到规律。
再如，在学习“自感”一节内容时，让学生先通过传统实验观察通电和断电时小灯泡的亮度变化。并引导他们基于所学知识分析现象背后的原因。了解到通电和断电实际上电路中路中电流的变化，引起磁通量的变化在线圈中产生自感电动势。接着让学生判断电动势的方向，感应电流的方向，以及电流的大小，并通过设计实验验证自己的猜想。最后再借助电流传感器展示自感对电流的影响，变化一目了然，再次验证了之前的分析。整个过程让学生参与体验、分析、试错、接着再自己验证，让学生通过实验相信实验的结论，体会“我看到了，我探究出来了的快乐”，切实以学为中心，落实了物理观念的培养。
4.实践验真知，完成物理观念的提升
物理观念是学生在实际生活中通过反复的实践、应用中将头脑中的思想、方法抽象出来的观念性认识，是物理学科中核心概念、研究过程、思维方法、实践结果在学习者头脑中的映射。所以，强化物理知识、思维方法的应用，在问题解决中完成物理观念的提升，是极其重要的培养策略。
例如，在学习曲线运动一节内容时时，学习了曲线运动的速度方向后，让学生观看雨天自行车运动员赛车的场景，让学生分析运动员满身泥巴的原因，然后向学生呈现一辆未安装好的自行车，让其根据已学知识画出自行车指定点相对骑车人的速度方向，并为自行车设计安装挡泥板。这样让学生应用所学知识分析解决实践问题，体会“物理来源于生活，生活中处处是物理”，同时也加深了学生对知识的理解，以及应用所学知识服务社会的意识。
四、结束语
物理观念的形成和发展是社会对物理教育的必然诉求，是新时期全面深化教学改革的要求。教师要不断地更新自己的教育理念、了解学生物理观念的发展水平、关注学生个性化、多样化的发展需求，以学生视角设计教学，按照“学”的逻辑设计教学，在课堂中渗透物理观念教育，从而更好地发展学生的物理学科核心素养。
参考文献
[1]李琬莹.高中物理学科核心素养及培养初探［D］.长沙：华中师范大学,2017.
[2]陆良荣.注重物理观念教育培养学科核心素养［J］中学物理参考.2021(6):5-7
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