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以“守恒”思想为例谈物理观念在高中物理教学中的渗透

2020-12-08

魅力中国 2020年28期
关键词:观念高中物理物理

(长春汽车经济技术开发区第三中学,吉林 长春 130011)

关健词:核心素养;物理观念;守恒

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质,也是学生科学素养的关键成分。物理核心素养主要包括:物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。物理核心素养的四个方面是相互联系、共同发展的。

在物理教学中,为什么有的学生学习物理没有题海战术,没有昏天黑地,物理一样可以学得很好,越学越有趣,越学越精。而有的学生,题没少做,功夫没少下,题型稍一变化,就无从下手,好像没入门,在参与研究物理核心素养课题目的的过程中,使我逐渐领会到正是“物理观念”的形成与否,影响到了学生学习物理的兴趣,学习的能力,学习的潜力。

研究核心素养中对“物理观念”的描述,指的是物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。

而“物理观念”的逐步形成,与教师在课堂教学中的引导作用又密不可分。我将以“守恒”这一物理观念的逐步渗透为例,谈谈我在物理课堂中落实核心素养之“物理观念”的教学体会。

在人教版高中物理教材中,“守恒”思想是通过三本书,必修2,选修3-1,选修3-5 为例,逐步使学生认识到的。首先是通过必修2 第七章第一节《追寻守恒量》中第一次提到了“守恒”二字,这一节中引入了伽利略的经典实验《斜面实验》为例,通过小球的滚落,让学生能够直观的感受到动能和重力势能的总和不变,那么在这一节课的教学中,看似平淡无奇,没有较难的知识点,可是学生第一次接触“守恒”这一概念,是有一个由陌生到了解的认知过程的,是由0 到1 的过渡,是认知过程最艰难的部分。尤其是对“守恒”中有变化,变化中的守恒这一哲学思想的理解尤为关键。所以在课堂教学中笔者引入了几个生活趣事,“同学们在一个房间中玩象棋,丢了一只,但是大家都不担心,因为只要没有人拿它出去,它肯定在这间房子里。”小小隐喻随即强化了寻找守恒的方法,即找出增加量和减少量的方法,比较他们之间的关系。这种方法马上应用到了第八节《机械能守恒定律》的教学中,学生在实验探究中找到了重力势能的增加量,又找到了动能的减少量,比较他们的大小后,自然也就得出了机械能守恒的规律。当学生正沈浸在体验探究的喜悦之中,教师便可以引导孩子们跳出机械能的范畴,进入到更广阔的能量海洋中,从光能到太阳能,从核能到潮汐能,万事万物的能,又有没有守恒关系呢?《能量守恒定律》便应运而生。教师在这里引入了这样一段发人深省的来自于诺贝尔物理学奖获得者费恩曼“有一个事实,如果你愿意,也可以说一条定律,支配着至今所知的一切自然现象.....这条定律称做能量守恒定律,它指出某一个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念.....”这样,一语道被天机,原来万事万物理规律都源自某种“守恒”。

当我们学会了“寻找守恒”这一方法后,我们就学会了探究自然的方法,在探究“动量”这一物理概念时,我们采用的方法正是守恒的思想,要找到碰撞中的规律,很重要的途径之一就是寻找碰撞中的守恒,在《探究碰撞中的守恒量》一节中通过三种实验方法,最终得到的动量守恒,是“守恒”这一思想在高中物理中的再度升华,让学生体会到物理探究的真谛,从中体会到物理观念是物理探究的前提,可见,物理观念不仅是物理核心素养的重要组成部分,而且还承载着联接核心素养其它要素的功能,只有当学生建立了正确系统的物理观念,才能确立探究的目标,找到探究的途径,做到真正意义的物理探究,并在探究中形成物理科学思维,形成社会责任及担当。

当然,“守恒”这一物理思想的建立与运用,不仅局限于力学研究,同样适用于抽象的电学研究,在选修3-1 第一章,第一节中,就植根了电荷守恒定律这一基本观念,并在这一观念的指引下,完成电学这一更为宽广的物理探究学习。在核物理学中,通过核反应中的质量数守恒,能量守恒,理解爱因斯坦的质能守恒原理。

通过对“守恒思想”这一物理观念的逐步认识,完善,应用。让我们更加深入体会到,物理观念更是科学思维的产物,其形成和发展与物理思维密切联系,对各种守恒量的探究,让学生经历了模型的建构,科学推理及论证,质疑。在这里我给学生们讲了杨振宁,李政道关于大胆质疑“宇称不守恒”的故事,及吴健雄用实验证实这一伟大质疑的故事。大大激发了同学们的对科学的探究兴趣。学生将利用“守恒”这一物理观念,深入学习角动量守恒,和量子力学研究领域的态守恒。

在对“守恒”这一物理观念的实践教学中,我体会到把物理观念浸入在教学各个环节中。精细化教学设计和课例,建立关联,让学生感受到物理知识的鲜活和真实,触摸到物理的灵魂,学生才能真实与物理这门学科交上朋友,学习它,掌握它,运用它,并在批评中升华它。尽可能使每个知识点,每节课都插有物理观念的翅膀,生动,鲜活的展示在学生面前,让学生爱学,乐学,优学高中物理。在物理观念的形成中,让学习不再是与枯燥的题海中挣扎,而是与万物之理——物理这一有趣灵魂在对话。

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