(一)提高学生的物理应用能力
物理概念是学生在获得知识、方法和技能的过程中逐步形成较为基础的物理认识观,以及将其内化为解释自然现象、解决实际问题的物理能力。物理认识观可通过对“物质”“运动和相互作用”“能量”三部分的系统学习,形成初中物理知识和基本认识,并能够将其中的核心概念和规律在头脑中进行提炼和升华,最终建构出初步的物质观、运动观和相互作用观及能量观。
(二)有助于激发学生的基本物理思维
思维能够对人的认识和能力产生能动的作用。思维是具有意识的人脑对客观事物间接的、概括的和能动的反映。物理思维是人脑对客观物理事物(包括物理对象、物理过程、物理现象、物理事实)的本质属性、内部规律和事物间相互联系进行抽象,形成间接的、概括的和能动的反映。思维形式有形象和抽象之分,对于物理思维而言,它是思维的具体化,因而同样具有这两种思维形式。形象思维建立在可感可知的事物之上,如感觉、记忆、图形、空间、想象等;而抽象思维是较高级别的思维形式,依赖于人的认知和能力,如分析、综合、演绎、归纳、推理等。
基于核心素养的物理概念教学,就是要在教学中注重对学生物理思维的培养。根据初中物理的学科特点,物理思维包括意识、方法和能力三个方面。其中,物理意识是指,在物理学习与生活中,对于所遇到的现象和问题,能够有意识地从物理学的视角,自觉主动地运用物理学知识去分析和解决。物理方法即解决物理现象和问题的方法。物理方法分为显性和隐性两种,常见的控制变量法、转化法、模型法、极限法、数学分析法等属于显性物理方法。
基于核心素养的物理概念教学中,为了更直观地反映物理中某一现象或规律,通常会建立理想化的模型。这种模型,往往在实际的物理过程或情境下,抓主要矛盾,而忽略次要因素,如物理中对匀速运动的研究。小车在笔直的公路上匀速行驶,可视其做匀速直线运动。然而,匀速运动是一种理想的状态,笔直的公路也是理想状态,小车在运动中还受空气、地面摩擦力的影响,建立匀速运动模型,便是忽略了这些客观因素的作用,以及它们对小车作用力的微小变化差异。同样道理,分析滑轮组时忽略绳重和轮、轴间的摩擦,这也是一种理想模型化处理。
除学习中常见的显性方法外,物理学习中还会形成内隐的思维方式。如对液化、凝华现象,学生的思维路径是先分析物质初态、相应条件、吸放热过程及物质末态,依照这样的思维路径进行相关现象的解释。这就是隐性的思维方法,即思维习惯。(www.xing528.com)
思维能力是学生物理分析和解决问题的基本能力,一般来说,思维能力表现在学生能够从定性和定量两个方面,采用多种方法,进行分析推理、归纳总结、得出结论、反馈评估、结论应用及拓展创新的系列过程。在此过程中,创新是思维能力的特殊要求,也是现代社会人才所必备的能力。物理教师在实施物理教学的过程中,要有意识地培养学生独立思考的习惯,鼓励其敢于质疑的精神,促使学生在提出问题、分析问题的过程中,获得能力的提升与创新思维的发展。
(三)有助于提高学生的实验探究能力
科学探究于学生来说,是学生通过学习所要达到的能力和要求,是物理教学的目标;而对于教师来说,科学探究又可作为专注于学生能力培养的一种重要的教学方式。物理是一门融科学性与实践性较强的学科,因而,科学探究是物理学习中必不可少的。作为物理概念的重要组成部分,科学探究在物理学习中发挥着重要作用,尤其是在物理实验教学中。实验教学是被广泛运用于物理学科的一种教学方式。实验探究不仅能够帮助学生获取知识,掌握物理实验必备的操作技能,还能够发展学生的实验能力,对于提高学生的科学素养有着积极的促进作用。
在物理教学中,教师要有意识地引导学生独立完成设计实验、收集和分析实验数据等,通过对学生自主意识的培养,锻炼学生的动手、动脑能力,从而提高学生的实验技能。同时,在实验过程中,还要培养学生的合作意识,让学生在实验探究过程中,学会与人合作,形成科学的合作精神,以及在实验数据的收集与分析中,形成科学严谨的态度。实验探究是科学探究的形式之一,是培养学生物理概念素养的重要途径。实验探究能力的形式与要求,是以科学探究为基础的。所以,实验探究能力的基本要素也分为提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。即学生在教师的引导下,进行实验现象的观察和分析,进而提出相应的问题,并根据所提问题展开合理的想象和推理,然后在教师的帮助下或是在与他人合作的前提下,设计科学的探究方案,选择并利用相应的实验器材进行实验操作,收集并准确记录数据,通过多种形式的辅助手段分析数据,进而总结归纳出结论,根据所得结论的精确与否,反思实验方案和过程,并提出有针对性的改进意见。
虽然这只是物理学科的探究,但掌握了物理探究的思维和方法,具备了一定的物理思维与能力,在解决物理以外的实际问题时,只需要灵活变通,将物理思维和方法迁移至实际问题的解决中,便能够对问题做出正确的表述和理解,借助物理实验探究的一系列操作,实现问题的解决。这也是发展学生物理概念素养的体现。
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