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用大概念教育促進(jìn)高中物理觀念的形成與發(fā)展

2019-03-18 11:46曹寶龍
物理教學(xué)探討 2019年1期
關(guān)鍵詞:物理觀念大概念學(xué)科核心素養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介:曹寶龍,杭州市基礎(chǔ)教育研究室主任。教育學(xué)博士,教授,中學(xué)正高級(jí)教師,物理特級(jí)教師,浙江省科學(xué)教育學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng),浙江省物理教育學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng),浙江省督學(xué)。教育部課程教材專家委員會(huì)委員,高中物理課標(biāo)修訂組核心成員。

摘 要: 物理觀念是學(xué)習(xí)物理概念與規(guī)律之后學(xué)習(xí)者經(jīng)過了信息再加工處理過程,提煉升華從而形成的關(guān)于物理問題的認(rèn)識(shí),是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一。大概念教育是提升物理觀念水平的重要方法。用“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)與相互作用”和“功與能”三個(gè)核心概念就可以構(gòu)建高中物理概念體系。以下措施可以促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成與發(fā)展:加強(qiáng)概念聯(lián)系,把概念“做大”;將新概念的學(xué)習(xí)融合于已有的概念體系;將概念盡可能拓展到一般性的適用范圍;用大概念視角解釋和解決問題;注重概念建立和概念應(yīng)用的過程與實(shí)際情境的聯(lián)系;合理設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的物理觀念目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:物理觀念;大概念;學(xué)科核心素養(yǎng);高中物理大概念體系

中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2019)1-0001-7

物理觀念是修訂版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出的物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一,它與科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任組成高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)體系,這也是高中物理的課程目標(biāo)。形成與發(fā)展學(xué)生的物理觀念是高中物理的重要任務(wù),也是課程改革中物理教學(xué)的重點(diǎn)。

1 物理觀念的概念界定

觀念是人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)和看法,是人們根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)形成的基本認(rèn)識(shí)。從認(rèn)識(shí)論的角度來看,人們對(duì)世界的觀察、研究等經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的累積會(huì)對(duì)一個(gè)事件或一類事件形成一些基本的看法,這些看法有的是反映對(duì)象的本質(zhì)屬性,有的是反映對(duì)象的表面特征,有的與對(duì)象的本質(zhì)屬性有偏差或者完全不同,但這些都是個(gè)人對(duì)這個(gè)“被觀察的世界”的認(rèn)識(shí)。主體對(duì)客觀對(duì)象形成觀念有以下性質(zhì):(1)觀念形成源于主體對(duì)客觀對(duì)象所感覺到的現(xiàn)象;(2)主體對(duì)客觀對(duì)象的經(jīng)驗(yàn)有直接的和間接的;(3)主體對(duì)所獲得的經(jīng)驗(yàn)材料有一個(gè)綜合性的信息加工過程。因此,觀念是主體對(duì)客體對(duì)象所感覺到的所有現(xiàn)象經(jīng)過綜合加工所形成的認(rèn)識(shí)。這種認(rèn)識(shí)有些是正確的,有些是不全面的,有些可能是錯(cuò)誤的,主要原因是觀念的形成取決于主體所獲取的經(jīng)驗(yàn)或信息的數(shù)量、種類和總量等的多少、主體對(duì)感知材料的綜合處理能力等因素。

從教育與學(xué)生心理發(fā)展的角度來考慮,觀念是什么性質(zhì)的呢?按照安德森(Anderson,2001)對(duì)布魯姆理論的修改版可知,觀念應(yīng)該屬于知識(shí)的一個(gè)類型,屬于概念性知識(shí)[1]。而從馬扎諾來看,觀念應(yīng)該是知識(shí)系統(tǒng)中的信息類知識(shí)。知識(shí)系統(tǒng)有信息、心理程序和心理運(yùn)作程序三種類型,而信息由細(xì)節(jié)(details)和有組織的觀念(organizing ideas)組成;細(xì)節(jié)由術(shù)語(vocabulary terms)、事實(shí)(facts)、時(shí)間序列(time sequences)組成;有組織的觀念由概括(generalizations)、原理(principles)組成[2]。所以,觀念就是馬扎諾所指的“有組織的觀念”。這里“有組織”的意思是指兩方面:一方面指觀念是對(duì)經(jīng)驗(yàn)材料的概括化重組;另一方面是指主體對(duì)客觀材料的心理加工過程所形成的觀念是具有結(jié)構(gòu)化“組織”的。

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)[3]。所以,我們可以認(rèn)識(shí)到以下幾點(diǎn):(1)物理觀念包括三個(gè)方面,物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用和能量三方面的觀念;(2)物理觀念不是物理概念和規(guī)律的本身,而是通過學(xué)習(xí)概念和規(guī)律之后在我們頭腦中形成的更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),這種認(rèn)識(shí)本身主要反映了學(xué)習(xí)者對(duì)概念和規(guī)律的自我加工成果;(3)物理觀念的學(xué)習(xí)是為了學(xué)習(xí)者能夠用觀念去解釋自然現(xiàn)象,解決實(shí)際問題。

物理觀念應(yīng)該有兩種基本類型:(1)對(duì)事物性質(zhì)的概括所形成的概念。例如,當(dāng)物體本身的大小對(duì)研究的問題幾乎沒有影響時(shí),可以把物體看成質(zhì)點(diǎn);力的作用是相互的;力可以使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變或使物體發(fā)生形變;物質(zhì)由大量分子組成;分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng);電場(chǎng)線的疏密程度可表示電場(chǎng)強(qiáng)度;電阻是由材料屬性、導(dǎo)線長(zhǎng)度、導(dǎo)線橫截面積和溫度等因素決定的;光具有波粒二象性等等。(2)對(duì)一些現(xiàn)象的歸納所形成的規(guī)律。例如,溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈;通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體本身的電阻成反比;物體運(yùn)動(dòng)的加速度與所受的合外力成正比,與物體本身的質(zhì)量成反比;兩個(gè)天體之間的引力為F=Gm1m2/r2;穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流;如果某一區(qū)域內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,其周圍就會(huì)形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等等。當(dāng)然,這兩類觀念之間也沒有非常明晰的界線。例如,通過一系列實(shí)驗(yàn)得出“穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流”這個(gè)結(jié)論,顯然應(yīng)該是規(guī)律層次的。但對(duì)于一個(gè)早已熟悉這個(gè)規(guī)律的人來說,這就應(yīng)該屬于概念層面的了。

學(xué)生頭腦中形成的物理觀念并不完全等同于馬扎諾知識(shí)系統(tǒng)中的概括和原理,即不會(huì)完全與學(xué)習(xí)的物理概念與規(guī)律本身相同。例如,我們發(fā)現(xiàn)地面上的物體有力拉它,它就會(huì)運(yùn)動(dòng),力停止作用后物體便靜止了。于是我們可能會(huì)認(rèn)為“有力才有運(yùn)動(dòng)”,這種認(rèn)識(shí)是我們對(duì)生活中大量相似現(xiàn)象觀察后形成的概括,這就是觀念。當(dāng)然,這個(gè)觀念是錯(cuò)的,原因是我們沒有對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)作深度分析,而是從表象得出的結(jié)論。所以,形成什么樣的觀念,不僅與學(xué)習(xí)者掌握的經(jīng)驗(yàn)材料有關(guān),還與學(xué)習(xí)者對(duì)這些材料的心理加工過程、加工水平等有關(guān)。

學(xué)生從課本上學(xué)習(xí)的概念和規(guī)律應(yīng)該是以優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)過程支持的,學(xué)習(xí)過程的經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)歷越豐富,就越能促進(jìn)概念形成和對(duì)規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)。概念應(yīng)該是在大量的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上形成的,如果教學(xué)過程是“速成”的,是教師以“簡(jiǎn)捷”的方式告知的,沒有必要的學(xué)習(xí)經(jīng)歷支持,即使學(xué)生知道了某物理概念或規(guī)律,也不可能形成正確、全面而又有深度的觀念,也不可能將獲得的觀念自覺應(yīng)用于相關(guān)的物理現(xiàn)象和物理問題。

物理概念的學(xué)習(xí)是物理觀念形成的重要組成部分,也是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)與核心。物理概念的學(xué)習(xí)應(yīng)該重視概念的本質(zhì)屬性、概念之間的關(guān)聯(lián),重視物理概念的深度理解與實(shí)際情境中的解釋性應(yīng)用[4]。大概念教育是教學(xué)中強(qiáng)化概念的本質(zhì)屬性、拓展概念之間聯(lián)系的一種重要的手段和方法,它能讓學(xué)習(xí)者在更大的視域內(nèi)認(rèn)識(shí)問題,從寬泛的角度形成物理觀念,提升學(xué)生的物理觀念水平,發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

2 認(rèn)識(shí)大概念

概念是反映對(duì)象本質(zhì)屬性的思維形式,是對(duì)事物概括后形成的一種存在于人的頭腦中的觀念。大概念是科學(xué)教育提出的一個(gè)名詞,大概念是在一組概念群中起核心引領(lǐng)作用的概念。大概念是相對(duì)于一般概念而言的,是一種比組內(nèi)其他概念更具抽象水平、更具有一般意義的概括性表達(dá)。

科學(xué)大概念包括學(xué)科核心概念、共通概念和關(guān)于科學(xué)本身的概念。核心概念是指滿足以下四個(gè)條件中兩個(gè)或兩個(gè)以上的科學(xué)概念:(1)在知識(shí)結(jié)構(gòu)上處于上位的能夠確定學(xué)科邊界的概念,或是能夠組織具體學(xué)科知識(shí)的關(guān)鍵性概念;(2)能夠與實(shí)際生活建立強(qiáng)聯(lián)系的概念,或能夠幫助認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)性概念;(3)與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān),或與科學(xué)和技術(shù)有關(guān)的社會(huì)或個(gè)人問題相關(guān);(4)通過增加深度和復(fù)雜性,能在多個(gè)年級(jí)中進(jìn)行持續(xù)的教和學(xué)。例如,生物—?jiǎng)游铩顾鲃?dòng)物—昆蟲……,能量—機(jī)械能—?jiǎng)菽堋亓?shì)能……,在上述系統(tǒng)中,上一級(jí)概念是下一級(jí)概念的核心概念。

共通概念是指通行或適用于科學(xué)各學(xué)科之間,不同科學(xué)領(lǐng)域之間都需要理解和使用的科學(xué)概念。這類概念幫助學(xué)生將不同學(xué)科之間相互聯(lián)系的知識(shí)構(gòu)成一個(gè)連廊,組成連貫的科學(xué)世界。例如,運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化、守恒、對(duì)稱、作用、時(shí)間、空間、質(zhì)量、能量、信息與波等,這些概念可稱為科學(xué)學(xué)科的共通概念。

關(guān)于科學(xué)本身的概念,或者OECD定義的關(guān)于科學(xué)的知識(shí)(Knowledge about science)是指學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中需要理解的關(guān)于科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)探究、科學(xué)方法、STSE等方面的概念??茖W(xué)本質(zhì)教育是科學(xué)教育的熱點(diǎn),可以幫助學(xué)生理解“科學(xué)是什么”“科學(xué)如何研究”“科學(xué)有什么意義”等問題,這些問題的研究與解釋有助于學(xué)生提升其科學(xué)決策能力,幫助學(xué)生理解相關(guān)的概念,形成大概念[5]。

物理學(xué)習(xí)中,大概念的教學(xué)可以幫助學(xué)生從物理學(xué)整體上,甚至于科學(xué)的整體上把握物理概念與規(guī)律,把整個(gè)物理學(xué)科連成一個(gè)整體。大概念能夠強(qiáng)化學(xué)生的物理學(xué)與實(shí)踐、物理學(xué)與生活之間的聯(lián)系能力,是提高物理觀念水平、提升物理學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。

3 構(gòu)建高中物理大概念體系

高中物理核心概念是建立物理觀念的基礎(chǔ)。根據(jù)修訂版課程標(biāo)準(zhǔn),我們可以確定三個(gè)高中物理大概念:物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、功與能量。從這三個(gè)大概念出發(fā)可以建立物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀和能量觀。我們可以試著從三個(gè)大概念出發(fā)來建構(gòu)表1所示的高中物理概念體系。

我們可以用概念層級(jí)來表達(dá)高中物理概念之間的邏輯體系。我們從高中物理核心概念物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、功與能量為邏輯起點(diǎn)展開高中物理概念體系,可以把高中物理的所有概念都涵蓋于該體系中。為了清晰表達(dá),我們用圖1所示的“概念總體系”和圖2到圖5所示的局部圖逐一表示。

4 大概念的教學(xué)建議

大概念的理念并不是概念本身的大小問題,而是讓我們?cè)诮虒W(xué)過程中注重概念之間的聯(lián)系、概念與實(shí)際情境的聯(lián)系。關(guān)注這樣的“聯(lián)系”,學(xué)生才有可能對(duì)概念有深度理解,形成物理核心素養(yǎng)所要求的物理觀念。

4.1 加強(qiáng)概念聯(lián)系,把概念“做大”

物理大概念的形成首先要加強(qiáng)概念之間的聯(lián)系。一些概念之間看上去沒有什么關(guān)聯(lián),但它們背后可能存在很有意義的聯(lián)系。例如,我們可以把初中物理(科學(xué))的密度概念擴(kuò)大,從一維密度、二維密度、三維密度到四維密度進(jìn)行深刻的理解,就可以更進(jìn)一步深度理解平常說的密度()概念。描述電線上鳥的疏密程度(一維)、田野里昆蟲的密度(二維)、空氣質(zhì)量指數(shù)(顆粒物的體密度,三維)等都可以用密度來表示。因此,密度是一個(gè)大概念。其實(shí),課本上密度定義式表示的是關(guān)于質(zhì)量的體積密度,即物質(zhì)質(zhì)量的三維密度。同理,我們可以把壓強(qiáng)()理解成力的面密度的大小,力的面密度越大,就是壓強(qiáng)越大,針尖刺物時(shí)力的面密度極大;還可以用雨滴的面密度的大小來客觀表達(dá)下雨大小的程度;用電場(chǎng)線的面密度()表示電場(chǎng)強(qiáng)度;用磁感線的面密度()表示磁感應(yīng)強(qiáng)度[6]。因此,我們把密度看成是反映物質(zhì)某種特性的疏密程度的話,它就是一個(gè)大概念。

4.2 將新概念的學(xué)習(xí)融合于已有的概念體系

如果原有的概念中有新概念的上位概念或下位概念,那么我們必須搞清它們之間的聯(lián)系,這有利于構(gòu)建概念的“大家庭”。例如,我們是從電場(chǎng)力做功的角度來學(xué)習(xí)電勢(shì)差概念的,所以電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的概念將會(huì)有很強(qiáng)的聯(lián)系。那么,我們必須在電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的大概念下學(xué)習(xí)與理解電勢(shì)差的概念。獲得電勢(shì)差概念后我們可以問學(xué)生:電勢(shì)差的本質(zhì)是什么?是移送單位電荷過程中電場(chǎng)力所做的功的多少。但這樣的聯(lián)系還不夠,初中階段我們學(xué)過的電路兩端的電壓(電勢(shì)差)是什么意思呢?其實(shí),電壓(電勢(shì)差)的本質(zhì)可以從能的角度來考慮,兩點(diǎn)之間的電壓(電勢(shì)差)越大,在兩點(diǎn)之間移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力所做的功就越多,或者說電荷移動(dòng)時(shí)“釋放”的動(dòng)能越大,這就說明電壓(電勢(shì)差)表示單位電荷移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的多少。電壓(電勢(shì)差)的本質(zhì)也可以從力的角度來考慮,電路兩端如果沒有電壓(電勢(shì)差)也就沒有電流,說明電荷不會(huì)定向移動(dòng),如果電路兩端加上電壓(電勢(shì)差),電路中就會(huì)產(chǎn)生電流,加的電壓(電勢(shì)差)越大,電流就越大,這說明電壓(電勢(shì)差)的本質(zhì)是對(duì)電荷的“推動(dòng)作用”,而且這種“推動(dòng)作用”與電壓(電勢(shì)差)的大小有關(guān)。因此,電壓(電勢(shì)差)概念的學(xué)習(xí)涉及到的概念很多:電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力、電勢(shì)能、電勢(shì)、功、“推動(dòng)作用”等。如果與重力場(chǎng)類比,涉及的概念就更多了。

4.3 要盡可能將概念拓展到一般性適用范圍

新概念的學(xué)習(xí)中,要盡可能讓一個(gè)新概念建立在更大的適用范圍內(nèi),以利于新概念更牢固地融入到概念體系中。例如,功的概念是力與力的方向上的位移的乘積。雖然我們的定義是建立在力學(xué)中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的情境之上的,這個(gè)“功”是否只適用于力學(xué)呢?不是!它適合于所有物體運(yùn)動(dòng)時(shí)做功量的計(jì)算,只要有力和力的方向上的位移這兩個(gè)要素即可。例如,電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)、原子的電離過程、分子之間的距離變化等都可以用功的概念或計(jì)算式進(jìn)行判斷和計(jì)算。

4.4 用大概念視角解釋和解決問題

物理學(xué)中很多概念的形成有其特定的范圍,但它的使用范圍往往超出了引出情境的特定范圍。利用概念的這種特性往往可以解釋和解決很多疑難問題。例如,一個(gè)人提著30 kg的物體300 s,但物體沒有移動(dòng),我們往往說人對(duì)物體沒有做功,原因是力的作用點(diǎn)沒有發(fā)生位移。學(xué)生卻很難理解這個(gè)問題。如果老師說,沒有什么可懷疑的,因?yàn)槲矬w沒有發(fā)生位移,所以做功為零。學(xué)生還是會(huì)疑問:我提著這么累,你說我不做功?其實(shí),這個(gè)案例中人對(duì)物體沒有做機(jī)械功。那么,人為什么會(huì)感覺“累”呢?其實(shí)這個(gè)人是做功的,但這個(gè)功不是機(jī)械功,做功使得人體內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)化過程,使體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。直觀地看,因?yàn)槿颂嶂矬w使他出現(xiàn)體溫上升、出汗等狀況。其實(shí),“機(jī)械功”是一個(gè)小概念,而“功”是一個(gè)大概念,從功、機(jī)械功兩個(gè)角度來分析解釋這個(gè)問題,比單一地從機(jī)械功的角度來解釋效果會(huì)更好。因此,用大概念的理念強(qiáng)化概念之間關(guān)聯(lián)的能力,對(duì)理解新概念非常重要。如果我們把力學(xué)中的功與能的概念進(jìn)一步聯(lián)系和擴(kuò)大,就很容易理解hν-W=mv2這個(gè)方程式了。

4.5 注重概念與實(shí)際情境或?qū)嶋H問題的聯(lián)系

新概念的引入一般來自實(shí)際問題研究的需要,所以概念的引入需要有實(shí)際情境的支持;新概念獲得后可用來解釋或解決實(shí)際問題,所以概念的應(yīng)用可擴(kuò)大新概念的涉獵范圍。例如,學(xué)習(xí)動(dòng)量與沖量,我們需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)相互碰撞的實(shí)際問題,在實(shí)際問題的研究中尋找出碰撞過程中的守恒量是質(zhì)量與速度的乘積。然后自然會(huì)想到:引入一個(gè)質(zhì)量與速度的乘積組成的物理量是很有意義的,將這個(gè)物理量稱為“動(dòng)量”;接著再研究動(dòng)量變化的原因,是力和力對(duì)物體的作用時(shí)間共同決定的,所以可引入沖量的概念;就得出動(dòng)量和沖量之間的關(guān)系——?jiǎng)恿慷ɡ?。這個(gè)過程結(jié)束后,我們可以用動(dòng)量的概念和動(dòng)量與沖量之間的關(guān)系來解決很多牛頓運(yùn)動(dòng)定律很難解決的實(shí)際問題。所以,動(dòng)量概念的學(xué)習(xí)要從實(shí)際情境中來,再回到實(shí)際問題中去。所以,大概念的“大”也體現(xiàn)在概念的引入和概念的應(yīng)用要盡可能與實(shí)際情境聯(lián)系,以此擴(kuò)大學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)范圍。當(dāng)然,動(dòng)量與沖量的關(guān)系(動(dòng)量定理)對(duì)進(jìn)一步深化動(dòng)量和沖量概念非常重要,而且這樣的學(xué)習(xí)為動(dòng)量守恒定律的探索奠定了很好的基礎(chǔ)。

4.6 合理設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的物理觀念目標(biāo)

物理課堂教學(xué)要體現(xiàn)素養(yǎng)發(fā)展理念,就必須在教學(xué)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)觀念目標(biāo)。根據(jù)我們的研究,一節(jié)課的內(nèi)容比較少,教師很難表達(dá)學(xué)生通過一節(jié)課的內(nèi)容學(xué)習(xí)所獲得的“物理觀念”,原因是我們總認(rèn)為“物理觀念”很大很抽象,而一節(jié)課不可能讓學(xué)生真正獲得大概念。事實(shí)上,一個(gè)大概念往往由很多相關(guān)的小概念逐漸累積而形成。因此,我們可以把一節(jié)課的“物理觀念”理解成:通過一節(jié)課的物理概念、物理規(guī)律的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)相關(guān)問題所獲得的自我認(rèn)識(shí),這種認(rèn)識(shí)可以是很小很具體的事實(shí)陳述。我們發(fā)現(xiàn)這樣的解釋與處理,使所有參與實(shí)踐性研究的教師都能夠?qū)懗鲆还?jié)課的“物理觀念”目標(biāo)了[7]。

下面我們分別以“動(dòng)能定理”(必修2)和“動(dòng)量定理”(選擇性必修1)為例,來設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的物理觀念目標(biāo)。

“動(dòng)能定理”的物理觀念目標(biāo)重點(diǎn)在如何尋找力在一段位移后發(fā)生的效應(yīng),我們從力在一段位移上發(fā)生的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化描述,建立功的概念、與功對(duì)應(yīng)的表達(dá)物體能量改變的物理量。所以可以表達(dá)成:讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到力作用一段空間距離后對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化會(huì)產(chǎn)生影響,這個(gè)影響就是物理量mv2的變化。

“動(dòng)量定理”的物理觀念目標(biāo)重點(diǎn)在如何尋找力作用一段時(shí)間后發(fā)生的效應(yīng),我們從力在一段時(shí)間內(nèi)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的描述中,建立沖量的概念以及與沖量對(duì)應(yīng)的表達(dá)物體動(dòng)量改變的物理量。所以可以表達(dá)成:讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到力作用一段時(shí)間后對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化會(huì)產(chǎn)生影響;它所產(chǎn)生的效應(yīng)是物理量mv的變化。

強(qiáng)調(diào)物理概念與規(guī)律的重要性,以物理概念與規(guī)律的強(qiáng)化來提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)一直是物理教師們的努力方向。修訂版課程標(biāo)準(zhǔn)提出物理觀念教育的要求,從概念與規(guī)律的學(xué)習(xí)獲得的物理觀念水平的提升來提升物理學(xué)科素養(yǎng),這需要我們改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)體系與實(shí)施方式,提倡與開展大概念教育無疑是有效的方法。

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[7]何文明, 曹寶龍. 構(gòu)建基于學(xué)科素養(yǎng)的高中物理教學(xué)目標(biāo)新體系[J].物理教學(xué)探討, 2017, 35(8):19-21.

(欄目編輯 廖伯琴)

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