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初中物理相互作用觀念的內(nèi)涵分析及教學(xué)建議

2021-04-12 23:21:05胡家光
關(guān)鍵詞:物理核心素養(yǎng)初中物理

【摘 要】本文闡述了初中物理相互作用觀念的研究現(xiàn)狀,分析了初中物理相互作用觀念的定義及層次?;诔踔形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn),本文將相互作用觀念分解為相互作用的本質(zhì)觀及相互作用的形式觀兩個(gè)子觀念,并對每個(gè)子觀念的內(nèi)涵及教學(xué)建議進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。

【關(guān)鍵詞】初中物理;物理核心素養(yǎng);相互作用觀念

1? ?研究背景

相互作用觀念是中學(xué)物理核心素養(yǎng)觀念的重要組成部分[1]。對于初中物理,由于缺乏基于核心素養(yǎng)的國家課程標(biāo)準(zhǔn),關(guān)于初中物理核心素養(yǎng)問題的研究還處于探索階段[2-4]。教學(xué)一線的很多初中物理教師雖然對知識很熟悉,但仍不能透徹理解初中物理相互作用觀念的內(nèi)涵,難以把握好知識與觀念之間的升華關(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相互作用觀念,導(dǎo)致在教學(xué)過程中很難落實(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),本文對相互作用觀念的內(nèi)涵進(jìn)行詳細(xì)分析和提煉,并提出相應(yīng)的教學(xué)建議。

2? ?相互作用觀念的定義

借鑒物理觀念的定義[1],可以將相互作用觀念定義為對于物理學(xué)中相互作用問題的基本認(rèn)識,是對相互作用相關(guān)概念及規(guī)律等的提煉與升華,是相互作用的研究對象、過程、方法和結(jié)果在學(xué)生頭腦中整體的、概括的反映。學(xué)生的相互作用觀念最終表現(xiàn)為學(xué)生能自覺地應(yīng)用相互作用的相關(guān)知識與思想去認(rèn)識新的物理概念與規(guī)律,解釋特定的物理現(xiàn)象,分析和解決有關(guān)物理問題的思維習(xí)慣和自我意識。從初中物理的知識結(jié)構(gòu)分析,相互作用觀念可以從相互作用的本質(zhì)及相互作用的形式兩個(gè)層面進(jìn)行構(gòu)建。

3? ?相互作用觀念的內(nèi)涵及教學(xué)策略

與上述相互作用觀念的兩個(gè)層面相對應(yīng),可以得出相互作用觀念的兩個(gè)子觀念:相互作用的本質(zhì)觀及相互作用的形式觀。

3.1? 相互作用的本質(zhì)觀

相互作用的本質(zhì),其實(shí)質(zhì)就是對“相互作用”的理解。初中物理教材中并沒有對相互作用進(jìn)行說明和定義,但在教材中出現(xiàn)了大量有關(guān)相互作用的概念。對相互作用本質(zhì)的認(rèn)識,關(guān)鍵在于對“作用”的理解,這是一個(gè)非常抽象的名詞,《辭?!分袑Α白饔谩钡慕忉尀椤皩κ挛锂a(chǎn)生影響”。在初中物理中,可以解釋為一個(gè)物體對另一個(gè)物體的物理狀態(tài)產(chǎn)生影響,物理狀態(tài)指物體的速度、體積、形變度、動(dòng)能、勢能等?!坝绊憽北取白饔谩备N近生活,更容易被學(xué)生理解。為了描述這種影響,可引入力的概念,物理狀態(tài)中的速度可以歸為運(yùn)動(dòng)狀態(tài),體積和形變度等可以用形狀來表示,這就是力的作用效果。

對相互作用本質(zhì)的理解,需要討論第二個(gè)問題:力的作用為什么是相互的?對于接觸力,物體接觸的區(qū)域會發(fā)生彈性形變,從而產(chǎn)生相應(yīng)的彈力,所以力是相互的;對于非接觸力(重力、磁力等)是相互的原因則需要用高中甚至大學(xué)的場知識才能很好地解釋,對于非接觸力的作用點(diǎn),可以理解為作用在存在相互作用的兩個(gè)整體物體上。

相互作用的過程,總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及重新分配;相互作用的途徑總是與各種形式的力相對應(yīng)。對于相互作用本質(zhì)觀的形成,主要依靠對與力相關(guān)的核心概念的教學(xué)。在對“力”的概念的教學(xué)中,應(yīng)避免先講概念后講效果的模式,建議先讓學(xué)生從生活中總結(jié)分析,并自己抽象出力現(xiàn)象的本質(zhì)特征——形變,歸納出力現(xiàn)象的相互性,最后由學(xué)生自己概括出力的概念,讓學(xué)生體驗(yàn)力概念的生成過程。對“慣性”的教學(xué),應(yīng)避免直接從牛頓第一定律中引出慣性概念,因?yàn)檫@是一種先展示結(jié)果后講解原因的教學(xué),學(xué)生容易出現(xiàn)理解障礙,應(yīng)該按照學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律與推理規(guī)則,將因果關(guān)系闡述清楚。對講解相互作用本質(zhì)的教學(xué),還需要與相互作用規(guī)律相結(jié)合,如普通力、電荷、磁體間、宏觀物體和微觀物體間的相互作用規(guī)律,通過區(qū)分不同的相互作用規(guī)律,能幫助學(xué)生深入理解相互作用的本質(zhì),從而讓學(xué)生初步理解相互作用的統(tǒng)一性。

3.2? 相互作用的形式觀

初中階段,相互作用的形式只有兩種:萬有引力相互作用和電磁力相互作用。重力屬于萬有引力相互作用的范疇,需要明白,既然力是相互的,地球也受物體的吸引力,但由于物體質(zhì)量相比地球較小,所以對地球而言,相互性不明顯。關(guān)于重力的教學(xué),重點(diǎn)在于探究重力的影響因素及方向,建議改變對教材內(nèi)容的教學(xué)順序,在探究完重力的方向之后(為探究重力與質(zhì)量的關(guān)系做好鋪墊),再探究重力的影響因素并進(jìn)行深度學(xué)習(xí),最后引導(dǎo)學(xué)生討論重力與質(zhì)量的區(qū)別,關(guān)于重心的講授需要強(qiáng)調(diào)“等效法”及“轉(zhuǎn)化法”的思想。

彈力、摩擦力、壓力、浮力、分子力、電荷力和磁力都屬于電磁力相互作用的范疇。把前五種力都?xì)w于電磁力,是因?yàn)椴还苁切巫兊牧€是分子間的引力和斥力,其微觀原因都是源于原子內(nèi)帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核的作用。實(shí)質(zhì)上,推力、拉力、壓力、支持力等都是從力的作用效果上區(qū)分的,從力的性質(zhì)上區(qū)分,它們都是彈力。在教學(xué)中,要注重對比各種力和相關(guān)量的異同,如重力與壓力、壓力與壓強(qiáng)、浮力與壓強(qiáng)、壓強(qiáng)與分子力等。電荷是通過摩擦起電引入的,教學(xué)中要分析摩擦起電的原因,同時(shí)要強(qiáng)調(diào)“電荷”是物質(zhì)的屬性,并與“帶電體”和“電量”等概念進(jìn)行比較。對磁力的教學(xué),要強(qiáng)調(diào)場也是一種物質(zhì),注重電與磁的相互聯(lián)系?!半娚?,磁生電”,蘊(yùn)涵著能量的轉(zhuǎn)化及守恒觀,電磁波蘊(yùn)涵著能量的傳遞觀。

不管是萬有引力還是電磁力,相關(guān)概念和規(guī)律都較為抽象,教學(xué)中需要進(jìn)行大量的探究體驗(yàn)并有效利用豐富多彩的物理學(xué)史料、動(dòng)畫和視頻,將學(xué)生“帶回”當(dāng)時(shí)的歷史事件中以及微觀世界里,體會物理學(xué)的精彩與神奇之處,感受科學(xué)家的思考過程,接受物理觀念變革的洗禮,從而實(shí)現(xiàn)相互作用形式觀念的內(nèi)化。此外,教學(xué)中需要注意,相互作用的形式是可以相互影響的,萬有引力相互作用和電磁力相互作用并不是完全孤立的,它們可以共同發(fā)生,也可以相互影響,相互作用過程中伴隨著能量的變化,其結(jié)果可能會導(dǎo)致一種形式的相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的相互作用,在復(fù)習(xí)階段,教師需要重點(diǎn)討論這個(gè)問題。

相互作用觀念是初中物理觀念構(gòu)建的重點(diǎn)與難點(diǎn),教師必須超越對具體知識的教學(xué),首先從本文分析的兩個(gè)層面構(gòu)建起基于學(xué)生主體的相互作用觀念,打通物理知識與相互作用觀念之間的關(guān)系。教師要在教學(xué)中以知識為載體,通過創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生通過高水平的思維和學(xué)習(xí)活動(dòng),學(xué)會從相互作用的視角來分析相關(guān)的物理現(xiàn)象與問題,構(gòu)建起以學(xué)生為主體的相互作用觀念,從而落實(shí)核心素養(yǎng)的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[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]毛予廷.運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念層級模型建構(gòu)及高中物理教材適應(yīng)性分析[D].重慶:西南大學(xué),2018.

[3]梁佳欣,張靜.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].物理教師,2019(8).

[4]陳佩佩.中學(xué)階段“運(yùn)動(dòng)與相互作用”主題的學(xué)習(xí)進(jìn)階[D].南京:南京師范大學(xué),2018.

【作者簡介】

胡家光(1980~),男,副教授。研究方向:物理師范生的培養(yǎng)策略研究。

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