胡家光，馬顯留

（1.文山學(xué)院，云南文山 663099；2.文山市第一初級(jí)中學(xué)，云南文山 663099）

物質(zhì)觀念是中學(xué)物理核心素養(yǎng)之物理觀念的重要組成部分［1］。從某種意義上說(shuō)，物理學(xué)研究的內(nèi)容就是“物質(zhì)探源”，物質(zhì)觀念直指物理學(xué)的研究對(duì)象范疇，是物理觀念中最基本的內(nèi)容。關(guān)于高中物理物質(zhì)觀念的研究，其理論和體系已經(jīng)趨于成熟［2-4］。但對(duì)于初中物理，由于缺乏基于核心素養(yǎng)的國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于初中物理核心素養(yǎng)問(wèn)題的研究還處于探索階段［5-6］，已有的研究也主要是以教學(xué)設(shè)計(jì)案例為主，不管是理論層面還是指標(biāo)體系，都還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。因此，很多初中物理教師雖然對(duì)知識(shí)很熟悉，但仍不能透徹理解初中物理物質(zhì)觀念的內(nèi)涵，難以把握好知識(shí)與觀念之間的對(duì)應(yīng)及升華關(guān)系，甚至教師自己都不能較好地構(gòu)建起基于教師主體的物質(zhì)觀念，導(dǎo)致在教學(xué)過(guò)程中很難落實(shí)核心素養(yǎng)的要求?；谝陨媳尘埃鶕?jù)最新的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)物質(zhì)觀念的內(nèi)涵進(jìn)行詳細(xì)分析和提煉，探討相應(yīng)的教學(xué)策略，并創(chuàng)新性地提出通過(guò)創(chuàng)設(shè)初中物理本原性綜合問(wèn)題情境構(gòu)建學(xué)生物質(zhì)觀念的設(shè)想，從理論及操作層面幫助初中物理教師落實(shí)核心素養(yǎng)的要求。

1 從物質(zhì)概念到物質(zhì)觀念

物質(zhì)的概念首先屬于哲學(xué)范疇，定義為：不依賴于人類的意識(shí)而存在，并能為人類意識(shí)所反映的客觀存在，世界的本質(zhì)是物質(zhì)的［7］。與物理學(xué)中的其它概念不同，物質(zhì)的概念并不算太抽象，因?yàn)樯钪泻芏辔镔|(zhì)是可以被感知的。從微觀到宏觀再到宇觀，從低速物體到高速物體，從經(jīng)典物理到現(xiàn)代物理，物質(zhì)都貫穿始終。物質(zhì)也是少有的能橫跨整個(gè)自然科學(xué)和人文科學(xué)的概念。

物質(zhì)，是初中物理教學(xué)的三大主題之一，然而學(xué)生根本不知道如何定義物質(zhì)。在初中物理中，因受學(xué)生認(rèn)識(shí)水平的限制，教材中并沒(méi)有從物理學(xué)的視角對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定義，而是默指構(gòu)成物體的材料。學(xué)生能接觸到氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)等形態(tài)的物質(zhì)，自然界中的物質(zhì)形態(tài)也不是完全絕對(duì)的，物質(zhì)形態(tài)在特定的條件下可以發(fā)生改變，而且溫度與物態(tài)變化的關(guān)系也是經(jīng)常學(xué)習(xí)和計(jì)算的主題。古人提出物質(zhì)這個(gè)概念，是對(duì)生活中看得見(jiàn)、摸得著的各種事物的抽象，科學(xué)家不斷探索新的物質(zhì)形態(tài)和更加基本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在很大程度上擴(kuò)充了物質(zhì)的內(nèi)涵，從常見(jiàn)的宏觀物體，到分子、原子、電子、中子、質(zhì)子、夸克等微觀粒子。從看得見(jiàn)摸得著的物體到看不見(jiàn)摸不著的場(chǎng)，都是大自然中的客觀存在。物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的物，物體由物質(zhì)構(gòu)成，物質(zhì)是基于時(shí)間和空間的范疇，而對(duì)運(yùn)動(dòng)和物體概念的辨析以及對(duì)時(shí)間和空間的討論又回到了許多物理問(wèn)題研究的起點(diǎn)。這些概念或理論自己構(gòu)成了一個(gè)純?nèi)斯さ?、巧妙的圈套，層層嵌套，相互關(guān)聯(lián)，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活現(xiàn)象準(zhǔn)確無(wú)誤地描述和計(jì)算成了它們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)發(fā)展下去的理由［4］。最終，物理學(xué)和生活中的很多問(wèn)題，都可以用質(zhì)量守恒定律來(lái)統(tǒng)一描述，并得出了質(zhì)量就是能量的結(jié)論，大大刷新了人類對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)物質(zhì)的理解也從概念上升到了物質(zhì)觀念層次。

可以借鑒物理觀念的定義［1］，將物質(zhì)觀念定義為對(duì)于物理學(xué)中物質(zhì)相關(guān)問(wèn)題的基本認(rèn)識(shí)，是物質(zhì)相關(guān)概念及規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，是學(xué)生對(duì)與物質(zhì)有關(guān)的各種現(xiàn)象和過(guò)程的理性認(rèn)識(shí)，是關(guān)于物質(zhì)的研究對(duì)象、過(guò)程、方法和結(jié)果在學(xué)生頭腦中整體的、概括的反映。學(xué)生的物質(zhì)觀念表現(xiàn)為學(xué)生能自覺(jué)地應(yīng)用物質(zhì)的相關(guān)知識(shí)與思想去認(rèn)識(shí)新的物理概念與規(guī)律，解釋特定的物理現(xiàn)象，分析和解決有關(guān)的物理問(wèn)題的思維習(xí)慣和自我意識(shí)。

從初中物理的知識(shí)結(jié)構(gòu)分析，物質(zhì)觀念可以從物質(zhì)的形態(tài)和變化、物質(zhì)的屬性、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與尺度、新材料及應(yīng)用四個(gè)層面進(jìn)行構(gòu)建。

2 物質(zhì)觀念的內(nèi)涵及培養(yǎng)策略

與上述物質(zhì)觀念的四個(gè)層面相對(duì)應(yīng)，可以得出物質(zhì)觀念的四個(gè)子觀念：物質(zhì)的形態(tài)和變化觀、物質(zhì)的屬性觀、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與尺度觀、物質(zhì)的應(yīng)用及制造觀。

2.1 物質(zhì)的形態(tài)和變化觀

內(nèi)涵：（1）宇宙是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)的形態(tài)多種多樣，常見(jiàn)的形態(tài)為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，在一定條件下，物質(zhì)的形態(tài)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，并伴隨著吸熱或者放熱過(guò)程。（2）電流和磁體周圍存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)是物質(zhì)，光也是物質(zhì)，電流或磁體間的相互作用是以磁場(chǎng)為媒介的。

培養(yǎng)策略：可以發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的形態(tài)和變化觀念涉及的知識(shí)范圍跨度較大，以最新的人教版初中物理教材為例，其知識(shí)覆蓋八年級(jí)上冊(cè)和九年級(jí)教材的內(nèi)容，知識(shí)碎片化的特征較為明顯，僅按正常的教學(xué)模式，學(xué)生很難構(gòu)建起相應(yīng)的觀念。因此，對(duì)于物質(zhì)的形態(tài)和變化觀念的構(gòu)建，除了在正常的教學(xué)中進(jìn)行外，更重要的是需要在中考第一輪復(fù)習(xí)中進(jìn)行。在這個(gè)階段，可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)本原性綜合問(wèn)題情境的方式幫助學(xué)生構(gòu)建觀念，如表1 所示。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用已學(xué)過(guò)的物理學(xué)知識(shí)對(duì)本原性綜合問(wèn)題進(jìn)行探究，進(jìn)一步提升從知識(shí)到觀念的升華水平，同時(shí)也能有效地提高中考第一輪復(fù)習(xí)的效果。

表1 基于物質(zhì)的形態(tài)和變化觀念構(gòu)建的本原性綜合問(wèn)題情境

2.2 物質(zhì)的屬性觀

內(nèi)涵：（1）物質(zhì)均具有物理屬性（統(tǒng)計(jì)學(xué)范疇），如彈性、磁性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等；（2）質(zhì)量是物體的基本物理屬性，質(zhì)量與物體的狀態(tài)、形狀以及空間位置的變化無(wú)關(guān)，物體狀態(tài)變化過(guò)程中以及分裂或聚合時(shí)質(zhì)量是守恒量；（3）密度是物質(zhì)的基本物理屬性，影響物質(zhì)密度的主要因素是壓強(qiáng)和溫度；（4）電荷也是物質(zhì)屬性的范疇，電荷可以轉(zhuǎn)移，對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，不論發(fā)生什么變化，其中所有電荷的代數(shù)和永遠(yuǎn)保持不變。

培養(yǎng)策略：對(duì)“物質(zhì)屬性”的教學(xué)，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解物質(zhì)的物理屬性，并介紹人類關(guān)于物質(zhì)屬性的研究對(duì)日常生活和科技進(jìn)步的影響；對(duì)“質(zhì)量”的教學(xué)，應(yīng)通過(guò)探究活動(dòng)了解質(zhì)量的特點(diǎn)，并對(duì)質(zhì)量單位的大小有感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)，將與“質(zhì)量定義”相關(guān)的物理學(xué)史引入課堂，在天平的使用中加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量的理解；引入密度的概念需要用實(shí)驗(yàn)探究來(lái)逐步建立，并強(qiáng)調(diào)比值定義法應(yīng)注意的問(wèn)題，同時(shí)，多展示密度的應(yīng)用；對(duì)“電荷”的教學(xué)，要注重趣味型案例與課堂的結(jié)合，演示實(shí)驗(yàn)與探究活動(dòng)相結(jié)合的方式，利用動(dòng)態(tài)多媒體資源展示抽像的物理過(guò)程。此外，創(chuàng)設(shè)本原性綜合問(wèn)題情境進(jìn)行教學(xué)，如表2所示。

表2 基于物質(zhì)屬性觀念構(gòu)建的本原性綜合問(wèn)題情境

2.3 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與尺度觀

內(nèi)涵：（1）分子與原子是組成常見(jiàn)物質(zhì)的微觀粒子；（2）分子和原子模型是不同的；（3）物質(zhì)世界是從微觀（原子世界）一直延伸到宏觀（宇宙）尺度。

培養(yǎng)策略：對(duì)于分子與原子的教學(xué)，建議在教學(xué)后期補(bǔ)充化學(xué)課程中的“分子是能單獨(dú)存在并保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微?！币约啊胺肿佑稍訕?gòu)成，原子是組成元素的最小單元，是化學(xué)變化中的最小微?！钡葍?nèi)容，以幫助學(xué)生區(qū)分分子與原子；對(duì)于分子模型的教學(xué)，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，然后收集證據(jù)證實(shí)這種猜想，可將分子類比于乒乓球，并介紹顯微鏡在拓展人類視覺(jué)范圍方面的作用，在分子動(dòng)理論的教學(xué)中要使用等效模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比；對(duì)于原子模型的教學(xué)，需要將原子模型的科學(xué)史、圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻資料相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)；對(duì)于物質(zhì)世界尺度的教學(xué)，要注重教學(xué)資源的科幻性和趣味性，通過(guò)尺度對(duì)比向?qū)W生展示物質(zhì)世界的尺度范圍。此外，創(chuàng)設(shè)本原性綜合問(wèn)題情境進(jìn)行教學(xué)，如表3所示。

表3 基于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與尺度觀念構(gòu)建的本原性綜合問(wèn)題情境

2.4 物質(zhì)的應(yīng)用及制造觀

內(nèi)涵：（1）利用某些物質(zhì)屬性，可以為人類生活產(chǎn)生重大影響；（2）只要能控制分子或者原子的運(yùn)動(dòng)，就能制造出想要的物質(zhì)，但新物質(zhì)的制造可能會(huì)造成環(huán)境污染，所以要合理利用資源。

培養(yǎng)策略：采用多媒體教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)，并讓學(xué)生自己收集關(guān)于新材料的資料，以小組的形式撰寫小論文或者制作多媒體課件進(jìn)行展示。此外，創(chuàng)設(shè)本原性綜合問(wèn)題情境進(jìn)行教學(xué)，如表4所示。

表4 基于物質(zhì)的應(yīng)用及制造觀念構(gòu)建的本原性綜合問(wèn)題情境

3 結(jié)語(yǔ)

物質(zhì)觀念是初中物理觀念構(gòu)建的重點(diǎn)與難點(diǎn)，教師必須超越對(duì)具體知識(shí)的教學(xué)，首先從本文分析的四個(gè)層面構(gòu)建起基于教師主體的物質(zhì)觀念，打通物理知識(shí)與物質(zhì)觀念之間的關(guān)系，才能在教學(xué)中以知識(shí)為載體，通過(guò)創(chuàng)設(shè)本原性綜合問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)高水平的思維和學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)會(huì)從物質(zhì)的視角來(lái)分析相關(guān)的物理現(xiàn)象與問(wèn)題，構(gòu)建起以學(xué)生為主體的物質(zhì)觀念，從而落實(shí)核心素養(yǎng)的要求。