【正文】  【摘 要】 核心素养是当前课程与教学论领域的研究热点，而物理观念又处于物理核心素养的首要位置，学生核心素养的养成的过程应该是通过对具体物理知识学习后积淀下来的物理观念和思维方法．本文以人教版高中物理必修１“弹力”的教学设计为例，介绍了让学生在知识建构过程中形成物理观念，提升核心素养的具体途径。
　　【关键词】 核心素养；物理观念；教学实践

　　1.物理观念的含义和地位
　　《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出物理观念是从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与升华；是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。
　　物理观念是科学思维、实验探究、科学态度与责任形成和发展的基础，它在教学实践中的地位，可以用德国物理学家劳厄的一句话来阐述，“教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下的东西．”物理观念就是将知识逐渐淡化甚至遗忘后“剩下的东西”．
　　2. 物理观念教学现状
　　当前的物理观念教学效果并不理想，主要表现为以下几个方面的问题：（1）没有构建物理观念教学的意识，将解题和分数作为教学的唯一目标；（2）虽然有构建物理观念教学的意识但缺乏实施的途径，导致教学实践难以开展；（3）虽然有实施的途径但并不完善，导致物理观念教学低效，因此构建合理途径并形成有效策略是当前物理观念教学亟待解决的问题。
　　3.融合物理观念培养的教学设计
　　融合物理观念培养的教学设计，即要在教学过程中不断要关注学生的学习过程，创设与联系生活的真实情境，注重科学方法的渗透，突出实验探究在物理教学的地位与作用，挖掘学生自主、合作、探究学习的潜质．这就迫使我们在教学实践中，应牢固树立知识学习服务于学科观念建构的意识，摒弃知识本位的思想，让学生在知识建构过程中形成物理观念，提高学科素养．
　　教学设计案例：
　　学生在人教版八年级下册第七章第二节已经接触过弹力，他们对于形变、弹性、塑性、弹力及弹性限度等概念已经有了一定的掌握，并且已经了解了弹簧测力计的构造，原理及使用方法，会用弹簧测力计来测量力的大小．但初中教材中并没有讲到弹力方向和胡克定律．因此，本节课的教学设计应达到以下目标：（1）知道常见的形变（尤其是微小形变的观察），了解物体的弹性。（2）通过观察和实验，抽象概括弹力产生的条件。（3）知道压力、支持力和拉力都是弹力，会根据弹力的产生条件或者物体的运动状态及其变化，分析弹力的方向。了解弹力在生产和生活中的应用，体会物理学与生产、生活的紧密联系。（4）通过实验探究弹力和形变量的关系，了解胡克定律，了解科学探究中获取及处理数据的研究方法。
　　（1）创设教学情境，实现学生物理观念的构建．







　　师：同学们，这是我国射箭运动员在东京奥运会比赛时的照片，运动员松手后箭为什么会被射出去？
　　生：弦给它的作用力使它的运动状态发生改变。 
　　师：这个力就是我们这节课要学习的弹力．
　　设计意图  通过视觉体验抓住学生的眼球，激发学生的内在学习动机。内在学习动机是进行深度学习的动力源泉，只有当学生的内在动机被充分调动起来，学生才能主动进行知识建构、丰富及改变认知结构。
　　师：请同学们观察四幅图片，看看物体的形变有什么不同？




　　生：有的物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状，而有的在形变后撤去作用力时不能恢复原状
　　师：用力拉伸弹簧时，弹簧是否一定发生弹性形变呢？
　　生：不一定．
　　师（演示实验）：用大小不同的力拉伸弹簧，直至弹簧不能恢复原状．
　　设计意图  在体验中给出弹性限度的概念，让学生体会“由量变到质变”的物理思想。
　　（2）观察微小形变，渗透小量放大的科学方法
　　师（问题）：用力压桌子，桌子有没有发生形变？你能观察到课桌形变吗？
　　生：学生互相讨论。
　　师：同学们观看视频，并思考发生这一现象的原因．
　　生：当手向下用力时，光点向下移动；当放手后，光点回到原位置，说明桌子发生了弹性形变。











　　师：当我们用力挤压玻璃瓶时，能观察到其形变吗？
　　生：不能（教师演示挤压玻璃瓶）．
　　师：我们能否采取类似的方法来观察其形变呢？
　　生：思考．
　　师：现在我们在一只空的玻璃瓶里盛满有色水，在瓶塞上加一根细管并密封好，请一位同学上台体验，从玻璃瓶两侧用力挤压来看一看实验现象．
　　生：玻璃瓶的两侧用力挤压，细管的液面上升．
　　师：这种实验现象说明了什么？
　　生：当我们用力挤压玻璃瓶时，玻璃瓶发生了弹性形变．
　　最后归纳得出结论： 一切物体在外力的作用下都会发生形变，只是形变的明显程度不一样。














　　设计意图   本活动有助于激发学生的想象力和创造力，并让学生在不断尝 试中感知微小形变的存在．
　　（3）揭示物理概念的本质，加强学生物理观念的形成
　　教师：（引导学生思考射箭比赛中各物体的受力情况） 教师在学生思考的基础上，引导学生得出：发生弹性形变的弦想要恢复原状，对手产生了一个力的作用．同时手发生形变，对弦也有一个力的作用，这是一对相互作用的力。运动员松手后这对力消失，弦在恢复原状的过程中对箭有一个力，使箭的运动状态发生变化。
　　师：只有发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力．
　　师：请同学们指出弹力的施力物体是谁？ 受力物体又是谁？并探究弹力的产生条件？
　　生：施力物体是发生形变的物体，受力物体是与施力物体接触的物体。弹力的产生条件两个物体必须接触并发生弹性形变。
　　设计意图  引导学生思考得出弹力产生的原因，弹力的概念比较抽象，教师单纯讲解下的课堂，学生如同“知识接收器 ”，属于被动接受，如果教师能够搭建活动“脚手架”，让学生在思维高交流过程中完成概念的自我建构，认知则会变得持久而深刻。
　　师：（实例分析）
　　实例１：如图所示，将一本书放在水平桌面上处于静止状态，分析桌面对书的支持力方向及书对桌面压力的方向？







　　为了使同学们清晰地观察到弹力产生的过程，教师做了以下的演示实验．把装了水的气球放在薄板上，观察现象。
　　师：由于水球的重力的存在，水球和薄板同时发生了形变，水球和薄板的形变分别向哪个方向？它们产生的弹力的方向如何？
　　生：薄板形变方向向下，为了恢复原状，对水球有一个向上的支持力．水球形变方向向上，为了恢复原状，对薄板有一个向下的压力．








　　总结：压力和支持力都是弹力，其方向都跟接触面垂直．
　　实例２：绳上的弹力方向．
　　如图所示，用绳子悬挂一个物块，处于静止状态，分析绳子对物块拉力的方向．
　　师：上图中弹性绳拉水球，绳子发生的是什么形变，绳上的力的方向如何？








　　生：绳子被拉长，绳上的力指向绳子收缩的方向．
　　总结：绳子也是弹力，其方向总是沿着绳而指向绳子收缩的方向。
　　设计意图  弹力的方向总是指向施力物体形变恢复的方向，通过实验使学生真切地感受到薄板、水球和弹性绳的形变情况，用实验降低了学习的难度。
　　（4）分组实验探究，促进学生物理观念的发展
　　师：提供的器材有弹簧，50g的钩码若干，铁架台，刻度尺．
　　师：实验需要解决的几个问题：弹力大小如何测量？弹簧的长度怎么测量？弹簧形变量如何测量？如何改变弹簧的形变量？ 
　　生：根据力的平衡，弹力的大小等于所挂钩码的重力，弹簧长度及形变量可以用毫米刻度尺测量。
　　实验过程：把弹簧的一端固定在铁架上，先不挂钩码，使弹簧自然下垂，用毫米刻度尺测量弹簧原长Ｌ；在弹簧挂钩上挂50ｇ的钩码，测量并在表１中记下弹簧总长Ｌ，并计算出弹簧的伸长量ｘ＝Ｌ－L0， 不断增加钩码的数量（确保在弹性限度内），记下每增加１个钩码对应的弹簧伸长量．











　　数据处理：以弹簧形变量为横坐标，弹簧弹力为纵坐标，描点绘制图线，在误差范围内为一条过原点的倾斜直线．
　　实验结论：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长的长度成正比。
　　师：思考当弹簧被压缩时，弹簧弹力与弹簧缩短量有什么关系？
　　设计意图  弹簧是学生熟悉的玩具，柔软易发生明显形变，但用在定量实验中还是第一次，本活动以任务驱动的形式，学生悬挂钩码的过程中，随着橡皮筋变长，学生能感受到弹力与形变量的关系，提出了自己的猜想，并一步步得到真相。
　　4.教学反思
　　物理学科知识往往是零散的、分离的，物理教学过程应该是多元的、系统的。课堂教学是培养学生正确物理观念的重要手段，是提升学生物理学科核心素养的基础．教师在教学设计时，应多关注情境创设、实物模型、问题设计、类比迁移、应用反思、信息技术的应用等手段，让学生在解决问题的过程中体会物理概念、物理规律的建构过程，形成物理世界的正确图景，学会从物理学的视角去认识自然、理解自然、改造自然，最终建立正确、全面而又有深度的物理观念．
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订[S] . 北京：人民教育出版社，2020：847．