朱宏濤

高中物理核心素養(yǎng)的提出為高中物理教育教學(xué)指明了方向，它明確提出高中生學(xué)習(xí)物理必須具備的四大素養(yǎng)，即物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。學(xué)生建立正確的、科學(xué)的物理觀念是學(xué)生學(xué)習(xí)物理和認(rèn)識(shí)自然的基礎(chǔ)。所以教師在教學(xué)中向?qū)W生滲透物理觀念顯得尤為重要。

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)律在人腦中的提煉和升華，物理觀念包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念、能量觀念。本文以高中物理“電磁感應(yīng)”這一章的教學(xué)為例，談教師如何在教學(xué)中向?qū)W生滲透物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的、系統(tǒng)的物理觀念。

在物質(zhì)觀念方面，學(xué)生可能認(rèn)為只有看的見、摸得著的才是物質(zhì)，物質(zhì)一定是由原子、分子構(gòu)成的，在電磁感應(yīng)這一章的教學(xué)中，教師首先應(yīng)該糾正學(xué)生錯(cuò)誤的前觀念，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)“場(chǎng)”這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到場(chǎng)也是一種物質(zhì)，它無形，無味，它不是由原子和分子構(gòu)成的，但就真實(shí)的存在于我們的自然界中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)就是典型的場(chǎng)物質(zhì)，為了讓學(xué)生感受場(chǎng)的存在，教師可以通過實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察場(chǎng)所產(chǎn)生的效應(yīng)，通過學(xué)生思考和想象，來描繪場(chǎng)。加深學(xué)生對(duì)場(chǎng)的理解，幫助學(xué)生建立全面的、科學(xué)的、系統(tǒng)的物質(zhì)觀念。

在運(yùn)動(dòng)和相互作用觀方面，可以從以下方面對(duì)學(xué)生加以滲透，電磁感應(yīng)現(xiàn)象表現(xiàn)為兩種結(jié)果：其一是只在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因?yàn)殡娐窙]有閉合，所以沒有感應(yīng)電流;另一種是導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)且電路又是閉合，所以產(chǎn)生了感應(yīng)電流。導(dǎo)體棒切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，穿過電路的磁通量發(fā)生變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，導(dǎo)體棒中的自由電子受到洛倫茲力的作用，自由電子的均勻分布狀況被打破，自由電子向?qū)w棒的一端積累，從而導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)開始上升，導(dǎo)體棒中的電場(chǎng)強(qiáng)度也開始變大，當(dāng)自由電子所受的洛倫茲力與受到的電場(chǎng)力平衡時(shí)，感生電動(dòng)勢(shì)便達(dá)到穩(wěn)定值。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，感生電動(dòng)勢(shì)的形成是導(dǎo)體棒的機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)自由電子，而自由電子又受到磁場(chǎng)的作用，這體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)和相互作用既發(fā)生在宏觀領(lǐng)域，也發(fā)生在微觀領(lǐng)域，場(chǎng)與微觀粒子的相互作用能表現(xiàn)出宏觀的力的作用效果。

教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到導(dǎo)體兩端沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，但自由電子無定向運(yùn)動(dòng)，所以無感應(yīng)電流，當(dāng)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其本質(zhì)是導(dǎo)體中產(chǎn)生了電場(chǎng)，電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)自由電子做定向移動(dòng)，從而形成了感應(yīng)電流，教師從感應(yīng)電流形成的微觀機(jī)制方面向?qū)W生闡釋，讓學(xué)生體會(huì)電荷的運(yùn)動(dòng)對(duì)電流形成的影響，培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念。

教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理中的相互作用很普遍，既可以發(fā)生在宏觀物體間，也可以發(fā)生在微觀粒子間，物理中的相互作用指的是兩物體間力的相互作用，在用條形磁鐵慢慢插入閉合螺線管中或?qū)l形磁鐵從螺線管中拔出時(shí)，螺線管中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，同時(shí)條形磁鐵受到排斥力或吸引力，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)二者發(fā)生力的相互作用的本質(zhì)是螺線管中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)，所以條形磁鐵和螺線管發(fā)生力的作用是通過二者產(chǎn)生的磁場(chǎng)來傳遞的，及場(chǎng)可以傳遞相互作用，電磁相互作用是通過場(chǎng)來傳遞的。

在培養(yǎng)學(xué)生能量觀念的方面，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從不同層次和方面來建立能量觀念，能量觀念又很多子觀念，如能量本質(zhì)觀、能量形式觀、能量轉(zhuǎn)化觀、能量守恒觀、能量耗散觀、功能關(guān)系觀，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到電磁感應(yīng)中如果產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電流位于磁場(chǎng)之中，受到安培力，外力必須克服安培力做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過電阻后使電阻發(fā)熱，即電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最中通過熱傳遞，熱量傳遞到周圍空間中，這又體現(xiàn)了能量耗散這個(gè)子觀念。這實(shí)際上正是能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn)，在體現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的同時(shí)，也體現(xiàn)了物理中的功能關(guān)系。

教師在教育教學(xué)中要向?qū)W生滲透物理觀念，引導(dǎo)學(xué)生建立科學(xué)的、系統(tǒng)的物理觀念，我認(rèn)為教師應(yīng)該認(rèn)識(shí)到并做到以下幾點(diǎn)：一、物理觀念不完全等于物理概念，物理觀念是眾多物理概念和物理規(guī)律在人腦中的反映，具有更高的包容性，教師要引導(dǎo)學(xué)生建立“大概念”觀，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)物理概念和規(guī)律有機(jī)的組織起來，建立科學(xué)、系統(tǒng)的物理觀念。二、物理觀念具有層次結(jié)構(gòu)，一個(gè)大的物理觀念有很多子觀念，例如運(yùn)動(dòng)觀念包括運(yùn)動(dòng)的普遍觀、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)觀、相對(duì)運(yùn)動(dòng)觀、宏觀運(yùn)動(dòng)觀、微觀運(yùn)動(dòng)觀、運(yùn)動(dòng)的多種形式觀等等。即運(yùn)動(dòng)具有普遍性;運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的;研究物體必須選擇參照物，相對(duì)不同的物體，它的運(yùn)動(dòng)情況可能不同;運(yùn)動(dòng)既包括宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，也包括微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，還包括電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)等。能量觀包括能量的本質(zhì)觀、能量形式觀、能量的轉(zhuǎn)化觀、能量守恒觀、功能關(guān)系觀、能量耗散觀。三、要了解學(xué)生頭腦中的前觀念，對(duì)于學(xué)生某些零碎的、感性的、不完整、定性的物理觀念，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化、科學(xué)化、定量化。幫助學(xué)生更正頭腦錯(cuò)誤的前觀念，如很多學(xué)生認(rèn)為重的物體比輕的物體下落的快，平拋運(yùn)動(dòng)中初速度大的物體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)等等，學(xué)生錯(cuò)誤的前觀念很多都是基于生活經(jīng)驗(yàn)、直觀感覺，要糾正學(xué)生這些錯(cuò)誤的觀念，教師要利用學(xué)生的錯(cuò)誤觀念，制造問題，讓學(xué)生意識(shí)到矛盾和沖突，從而改變已有的錯(cuò)誤觀念。實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、觀察、思考發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而糾正他們的錯(cuò)誤觀念。四、物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，并分析物理現(xiàn)象背后的原理，加深學(xué)生對(duì)物理概念和物理規(guī)律的理解。五、強(qiáng)調(diào)知識(shí)的情境性，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理觀念解釋物理現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，加強(qiáng)對(duì)物理觀念的理解與運(yùn)用。