「物理核心素養」百佳論文之040◆物理觀念的構成及培養策略

07-15

觀念是客觀事物在人腦中留下的概括性的認識，同時它又反過來影響和支配著人們的行動。物理觀念是從物理學視角形成的關於物質、運動與作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，具有涉獵範圍廣、概括程度高的特徵，具體表現為運用物理思想、觀點和方法看待、認識事物，處理、解決問題的意識或習慣。學生通過物理學習所形成的物理觀念是在他們將具體的物理知識都忘掉時頭腦中「剩下的東西」。

物理觀念是物理核心素養的重要組成部分，決定著學生對物理知識理解的深入度和應用的靈活性，對學生的終身學習和發展具有重要作用。物理觀念培養是物理教育的重要目標之一，即將發布的普通高中物理課程標準修訂稿指出:通過高中階段的學習，學生應形成經典物理的物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念等，並能用其解釋自然現象和解決實際問題;初步形成現代物理的物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念等，並能用其描述自然界的圖景。

一、物理觀念的構成

物理觀念主要由以下幾個方面構成:一是基於物理學科知識的基本觀念，如自然觀、物質觀、時空觀;二是基於物理探究過程、學習方法的基本觀念，如運動觀、相互作用觀、能量觀;三是基於物理在社會生活中價值的基本觀念，即物理價值觀。

(一)自然觀

自然觀指的是人類對大自然最基本的看法，即最基本的科學世界觀。比如:宇宙是由物質和時空構成的一個系統;整個自然界中的物體都處在永恆的產生和消亡之中，並且永不停息地運動和變化。

(二)物質觀

宇宙是物質的、有秩序的，能夠憑藉實證的觀測而被感知，能夠憑藉理性的推理而被理解。物質由原子組成，原子有內部結構。自然界的物質可以分為兩類:實物粒子、場。場是物質存在的一種形式，場充滿宇宙且具有能量，同時具有和普通物體一樣的屬性。微觀世界與宏觀世界遵循著不同的規律。「反物質」是物質的一種形態，真空是物質的一種特殊形態，物質的總量不會發生變化。

(三)時空觀

物質的運動是絕對的，但在其中運動的空間和時間卻是相對的。時間和空間是物質運動的存在形式。沒有離開時空的純粹物質運動，也沒有離開物質運動的絕對時空。

(四)運動觀

一切物質都處於相對運動或相對靜止之中，沒有絕對的靜止。運動是不滅的，動量守-值、能量守恆是運動不滅的表達方式。物質運動有機械運動、物理運動、化學運動、生物運動和社會運動，每一種運動又包含許多具體的運動形式，如機械運動包括直線運動、曲線運動、平動、轉動等。物質運動的發展變化有它本身的規律性，不同的運動形態有不同的運動規律。物理學的定律、定理、原理、原則、法則、公式等都是物質運動的客觀規律。

(五)相互作用觀

宇宙中存在四種基本相互作用力:萬有引力、電磁力、強相互作用和弱相互作用。力的作用效果是使物體的運動狀態或形狀發生變化。牛頓運動定律揭示了力與運動的關係。

(六)能量觀

任何物理過程的全部參與者的總能量在變化過程中始終保持不變，而其總嫡一定不減少。能量的轉化是通過做功來實現的，功是能量轉化多少的量度。

(七)物理價值觀

物理學習能夠改變人們對物質世界的認識，豐富人類的文化。倡導利用物理知識實現自然與社會的和諧、可持續發展是物理的價值追求。物理教學中要注重認識物理研究與技術進步、社會發展的關係，認識到科學具有相對性，是一個永無止境的探究過程，科學進步既體現在「累積式」的量變中，又體現在「革命式」的質變中。

以上物理觀念是物理觀念體系中最為基礎的，是深入認識物質的性質和運動規律以及形成更高層次物理觀念(如量子觀、統計觀、對稱觀等)的前提。隨著知識經驗的豐富和認知能力的提高，物理觀念也在不斷豐富發展，這有利於科學世界觀和方法論的培養。

二、物理觀念的培養策略

研究表明，觀念是在精心組織和真實開展的活動中形成的。通過物理概念和規律等內容的學習，才能逐步形成物理觀念。通過物理概念和規律等的逐步學習、系統反思和遷移應用，才能促進學生物理觀念的不斷發展，並使得學生學會運用這些觀念解釋自然現象，解決生產生活中的實際問題。