林廣強

摘 ?要：在核心素養(yǎng)背景下，提出高中物理概念教學(xué)要讓學(xué)生經(jīng)歷概念建立的陳述、對比、抽象、概括、命名五個步驟，每個步驟中顯化相應(yīng)的科學(xué)方法，設(shè)計環(huán)環(huán)相扣的問題，指引“加速度”的教學(xué)流程。結(jié)果表明，該做法可以有效培養(yǎng)“建立物理概念的過程是基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型的抽象概括過程”的“科學(xué)思維”。

關(guān)鍵詞：高中物理;形式邏輯;教學(xué)活動

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）11-0034-3

物理核心素養(yǎng)如何在物理課堂教學(xué)中落地是物理教師研究的一個方向。物理概念教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)中能起到重要作用，主要體現(xiàn)在物理概念是形成物理觀念的重要基礎(chǔ)和前提;建立物理概念的過程是在大量生活經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上利用抽象和概括的方法構(gòu)建理想化模型的過程，模型建構(gòu)是科學(xué)思維的要素之一[1]。在高中物理概念教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷陳述、對比、抽象、概括、命名五個步驟，并且每個步驟都顯化相應(yīng)的科學(xué)方法，努力做到有效培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

1 ? ?形式邏輯下的“加速度”教學(xué)流程

形式邏輯學(xué)[2]中指出，每個概念的形成都需要五個步驟：陳述、對比、抽象、概括、命名。按照這五個步驟設(shè)計教學(xué)活動，使概念建立的過程更加完備。在高中物理教學(xué)中顯化科學(xué)方法會使教學(xué)更加高效[3]。在“加速度”教學(xué)中，把概念形成的五個步驟對應(yīng)的科學(xué)方法找出來，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)流程，如圖1。

陳述階段對應(yīng)的是觀察法，觀察加速現(xiàn)象;對比階段對應(yīng)的是比較法，比較加速快慢;抽象階段對應(yīng)的是歸納法，總結(jié)比較方法;概括階段對應(yīng)的是比值定義法，概括比較方法;命名階段對應(yīng)的是命名法，取名加速度。

2 ? ?“加速度”教學(xué)活動設(shè)計

按照上面提出的教學(xué)流程，收集合適的教學(xué)素材，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計一系列環(huán)環(huán)相扣、逐步深入的問題，開展教學(xué)活動。

2.1 ? ?觀察法支撐下的陳述環(huán)節(jié)：觀察加速現(xiàn)象

陳述環(huán)節(jié)中展示與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的真實生活素材。素材要選擇學(xué)生感興趣的內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生思考，思考的聚焦點落在課堂需要解決的問題上。觀察是主觀的，相同的材料，不同知識結(jié)構(gòu)的人觀察，結(jié)果不一致;知識結(jié)構(gòu)相似的人從不同角度觀察，結(jié)果也不一致。學(xué)生的知識儲備各不同，能力差異客觀存在，在展示教學(xué)素材的過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，引導(dǎo)學(xué)生把觀察點落到課堂需要解決的問題上來。在觀察加速現(xiàn)象環(huán)節(jié)展示法拉利F2003和“颶風(fēng)2000”戰(zhàn)斗機600 m、900 m、1200 m三次比賽的情境，并根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境設(shè)計問題。

問題1：請同學(xué)們猜測哪一次法拉利取得勝利？并說出猜測依據(jù)。

創(chuàng)設(shè)的情境是學(xué)生感興趣的，學(xué)生認(rèn)真思考并作出解答。教師播放視頻重現(xiàn)3次PK場景。在600 m的比賽中，舒馬赫駕駛的F1賽車加速較快，遙遙領(lǐng)先，取得了勝利。在900 m和1200 m的比賽中，法拉利加速較快，前期處于領(lǐng)先。后期法拉利加速到最大速度后就趨于勻速運動，但是戰(zhàn)斗機卻能夠持續(xù)加速，最終反超法拉利賽車取得勝利。

問題2：同學(xué)們，你剛才的猜測結(jié)果正確了嗎？為什么？

通過視頻展示，使學(xué)生產(chǎn)生找出原因的沖動，激發(fā)探究的欲望。探究的方向指向加速性能好壞的比較上。學(xué)生通過思考得出F1賽車的加速能力好，短時間內(nèi)就能達到較大速度，所以短距離能勝利。但是，F(xiàn)1賽車的最大速度小于戰(zhàn)斗機的最大速度，所以長距離的比賽，F(xiàn)1賽車輸了。

這個環(huán)節(jié)教學(xué)活動的設(shè)計，可以讓學(xué)生意識到速度變化有快慢之分。

2.2 ? ?比較法支撐下的對比環(huán)節(jié)：比較加速快慢

對比環(huán)節(jié)中展示多種交通工具的加速數(shù)據(jù)，如表1所示。數(shù)據(jù)中有相同時間不同速度變化量的對比，如高級跑車和摩托車;有不同時間相同速度變化量的對比，如波音737客機和高級跑車;有不同時間不同速度變化量的對比，如磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機。

學(xué)生觀察，用比較法找出數(shù)據(jù)間的相同之處與不同之處。通過比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)比較不同交通工具加速的快慢，都需要關(guān)注初速度、末速度和變化所用的時間三個物理量。進一步深入分析，學(xué)生明白比較加速快慢需聚焦到速度的變化量和變化所用的時間兩個因素上。

問題3：波音737客機和高級跑車哪個速度變化快？高級跑車和摩托車哪個速度變化快？為什么？

根據(jù)計算結(jié)果，學(xué)生得出波音737客機比高級跑車加速得慢，高級跑車比摩托車加速得快。結(jié)合計算過程，學(xué)生總結(jié)得出比較速度變化快慢的兩種具體方法：①比較相同速度變化量時所用的時間;②比較相同時間的速度變化量。

這個環(huán)節(jié)的教學(xué)活動設(shè)計讓學(xué)生在數(shù)據(jù)計算中總結(jié)出比較加速快慢的兩種具體方法，使學(xué)生大腦中比較加速快慢的表象具體化。

2.3 ? ?歸納法支撐下的抽象環(huán)節(jié)：總結(jié)比較方法

在抽象環(huán)節(jié)中，利用表1中的磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機的加速數(shù)據(jù)設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生歸納出比較速度變化快慢更加普遍的方法。

問題4：磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機哪個速度變化快？為什么？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)磁懸浮列車和戰(zhàn)斗機的速度變化量不同，變化所用的時間也不同，前面環(huán)節(jié)總結(jié)的兩種具體方法不適用了。這促使學(xué)生進一步思考一種更加普遍的比較方法。學(xué)生經(jīng)過思考發(fā)現(xiàn)選擇相同比較的標(biāo)準(zhǔn)（時間）即可獲得比較的方法，并進一步歸納得出用單位時間內(nèi)的速度變化量來比較加速的快慢，得到計算的表達式為：△v/△t。

這個環(huán)節(jié)的教學(xué)活動設(shè)計，讓學(xué)生經(jīng)歷獲得更普遍的比較方法的過程，有效培養(yǎng)了學(xué)生的總結(jié)歸納能力。

2.4 ? ?比值定義法支撐下的概括環(huán)節(jié)：概括比較方法

得到更加普遍的比較方法后，進一步可以想到，可以把△v/△t定義成一個新的物理量，用來比較加速快慢。

問題5：請同學(xué)們用精確的語言概括比較加速快慢的方法。

學(xué)生嘗試概括，在不斷地修正中得到了簡略、精確的表述，得出了加速度概念的描述。在概括的過程中，學(xué)生體會到準(zhǔn)確描述一個概念的重要性，同時也鍛煉了概括能力。

問題6：觀察△v/△t，這里是用兩個物理量的比來定義一個新的物理量。同學(xué)們回憶一下初中學(xué)過的物理量，也是用這種方法定義的有哪些？被定義的新物理量和定義的兩個物理量有必然的關(guān)系嗎？

學(xué)生回憶初中學(xué)過的一些物理量，如密度ρ=m/V等，與△v/△t有相似的形式，都是用兩個物理量的比來定義一個新的物理量。老師指出這種定義的方法稱為比值定義法。在初中時強調(diào)，密度是物體的一種屬性，與物體的質(zhì)量和體積無關(guān)。通過研究發(fā)現(xiàn)，比值定義法中被定義的物理量往往是反映物質(zhì)的一種屬性，和定義里的兩個物理量無關(guān)。這個問題的設(shè)計，目的是讓學(xué)生進一步理解比值定義法的內(nèi)涵。

2.5 ? ?命名法支撐下的命名環(huán)節(jié)：取名加速度

把得到的新物理概念取名為加速度，用字母a表示。定義式為：a=△v/△t。物理意義為描述速度變化快慢的物理量。

問題7：同學(xué)們請思考，在讀“加速度”的時候，如果要在里面加一個停頓，應(yīng)該加在哪里合適？為什么？

學(xué)生思考后得出，可以讀成“加速——度”，把停頓加在“加速”和“度”的中間，因為這個新物理量是用來“度量加速快慢的”。這個問題的設(shè)計，可以引導(dǎo)學(xué)生進一步理解加速度的內(nèi)涵。

3 ? ?結(jié) ?論

在加速度教學(xué)中，設(shè)計一系列環(huán)環(huán)相扣的問題，讓學(xué)生經(jīng)歷概念建立的五個步驟，體驗概念建立的完整過程。每個步驟中顯化的科學(xué)方法教育，可以促進學(xué)生提高抽象、歸納、總結(jié)等能力。所以，這種做法讓學(xué)生經(jīng)歷“建立物理概念的過程是基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型的抽象概括過程”[1]，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)。學(xué)生扎實掌握物理概念，對形成正確的“物理觀念”起到一個有力的保障作用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]（美）威廉姆·沃克·阿特金森.李奇，譯.邏輯十九講[M].北京：新世界出版社，2013.

[3]陳清梅，邢紅軍，李正福.論物理課程改革背景下的科學(xué)方法教育[J].課程·教材·教法，2009，29（8）：52-56.

（欄目編輯 ? ?鄧 ? 磊）