摘 要：基于核心素养的“速度”概念教学过程，设置问题情境，培养科学态度;追寻概念本质，培养科学思维;经历创新实验，培养科学探究;分析生活现象，培养物理观念;画出概念网络，构建知识结构.并从中凝练出概念教学的两大策略：依据“物理思维中心论”设计过程，是落实物理核心素养的教学保证;依据“有意义学习理论”设计讨论，是落实物理核心素养的学习保证.
关键词：核心素养;概念教学;物理思维中心论;有意义学习理论
2016年9月13日，教育部公布了“中国学生发展核心素养”的研究成果.该成果指出，“核心素养”主要是指 “能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”.物理课程标准组专家，依据“中国学生发展核心素养”的总体框架和基本内涵，凝练出“物理学科核心素养”，[1]为高中物理教学指明了前进的方向.
物理概念是对物理状态或物理过程的提炼，它是状态或过程的本质反映，也是学习或交流的必备基础.通过物理概念教学，可以发展学生思维能力，帮助学生分析自然现象、解决生活问题.概念教学过程本身富有思想性、方法性，承载着物理学科的历史、凝结着物理思想的精华，是培养学生物理学科核心素养的重要途径.笔者以“速度”教学为例，[2]总结基于“物理学科核心素养”的概念教学策略.
一、教学案例
（一）设置问题情境，培养科学态度
科学态度是指具有学习物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作并尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是而不迷信权威.物理概念教学的过程应遵循学生的认知规律，即从感性认识过渡到理性认识、从直观的形象思维过渡到抽象的逻辑思维.教师在概念教学前，应该设置生活情境，引导学生观察现象，并能提出物理问题.杨振宁说，“现象是物理学的根源”，因此在物理概念教学过程中，应以事实作为出发点，把创设问题情境，激发认知冲突，作为概念教学的第一步，为学生提供感性认识的材料，这与物理学的根本特点是一致的.
在上课时，笔者首先展示图1，并说明图1是百米赛跑过程中的运动状态图片.
笔者：从图1可以看出，谁跑得最快？谁跑得最慢？
学生：最前面红衣运动员跑得最快，最后面蓝衣运动员跑得最慢.
百米比赛同时起跑，在相同时间里，跑的距离长，说明运动快，跑的距离短，说明运动慢.
笔者再展示图2，并说明图2是记录百米赛跑后的时间图片.
笔者：从图2可以看出，谁跑得最快？谁跑得最慢？
学生：时间最少的苏炳添跑得最快，时间最多的朱炳霖跑得最慢.
百米赛跑比赛结束，所有运动员跑的距离都是100米，在相同距离里，跑的时间短，说明运动快，跑的时间长，说明运动慢.
笔者最后展示表1，并说明表1是记录甲乙两个运动物体时间及其对应的位移.
笔者：从表1可以看出，哪个物体运动快？哪个物体运动慢？
学生：甲物体运动快，乙物体运动慢.
因为初中已经学了速度大小的计算公式为[v=st]，可以算出甲的速度是2m/s，乙的速度是0.5m/s，因为甲的速度大于乙的速度，所以甲物体运动快，乙物体运动慢.
（二）追寻概念本质，培养科学思维
科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程，能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论.物理概念也是物理知识，其获得必然要借助科学方法，即物理概念的产生过程，起点是生活情境、过程是科学方法、终点是物理概念.[3]為了让学生明白速度概念的本质，笔者继续引导学生，进行如下教学.
笔者：请同学们以时间为横轴、以位移为纵轴画出甲物体和乙物体的位移-时间图像.
学生：作图如图3.
笔者：从甲、乙图像可以看出，甲、乙的倾斜度不同.说明倾斜度揭示了甲、乙物体的固有性质，即倾斜度越大，反映物体运动得越快，倾斜度越小，反映物体运动得越慢，且倾斜度与物体的位移和时间无关.在物理学中，为了定量表示物体运动的快慢，把位移-时间图像的倾斜度定义为速度，即位移x与时间t的比值称为速度v，其数学表达式为[v=xt]. 从[v=xt]可以看出，v与x成什么关系？v与t成什么关系？
学生：v与x成正比关系？v与t成反比关系？
笔者：错啦！在物理学中，常用两个物理量的比值定义一个新的物理量，把这种方法叫做比值定义法.比值定义法得到的新物理量，反映了物质的本质属性，虽然由两个物理量比值得出，但与两个物理量无关，即v不与x成正比，也不与t成反比.请问在初中已经学过哪些物理量是通过比值定义法得到的物理量？
学生：密度、电阻、压强……
（三）经历创新实验，培养科学探究
科学探究是指科学家研究自然界并在证据基础上建构解释的各种方式，其本意是要塑造布鲁纳所说的“孩子们在教室里所为和科学家在实验室里所为只有程度不同，没有本质区别”，[4]它主要包括问题、证据、解释、交流等要素.笔者通过创设运动传感器测量速度的实验，让学生理解测量速度的原理、经历测量速度的过程，可以有效培养学生的科学探究素养.
笔者：如图4所示，为运动传感器测速原理图，工作时B盒向运动物体发出一个超声波脉冲，这个脉冲被运动物体反射后又被B盒接收，根据发射和接收超声波脉冲的时间差可以得到B盒与运动物体的距离.设在t1时刻发出一个超声波脉冲，被运动物体在P位置反射后，在t2时刻B盒接收到反射回来的超声波脉冲;在t3时刻又发出一个超声波脉冲，被运动物体在Q位置反射后，在t4时刻B盒接收到反射回来的超声波脉冲.已知超声波的速度为v，请问P、Q位置对应的时刻和坐标、PQ对应的位移、时间和速度？
学生：以B为坐标原点，根据题意可得：P对应的时刻为[t2+t12]、位置坐标为[x1=t2-t12v]，Q对应的时刻为[t4+t32]、位置坐标为[x2=t4-t32v].
根据以上分析可得：PQ对应的位移[Δx=x2-x1]，时间为[Δt=t4+t32-t2+t12].
速度大小是[v′=（t4-t3）-（t2-t1）（t4+t3）-（t2-t1）v].
（四）分析生活现象，培养物理观念
物理观念是指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.物理学来源于生活，又服务于生活.物理学家从生活中总结规律，又通过规律去解释生活现象.笔者创设生活现象并提出问题，激发学生思考，引导学生分析，从而起到了培养学生物理观念的作用.
笔者：虽然猎豹是地球陆地上跑得最快的动物，但是科学家统计猎豹捕食成功率只有30%左右.同学们，为什么跑得最快的猎豹，却抓不到比它跑得慢的动物呢？
稀奇古怪的答案，让人啼笑皆非！笔者所教的三个班，总计150多学生，竟然没有一个学生能依据“x=vt”来思考该问题.
笔者：猎豹捕食过程，可以等效为物理什么题目？
学生：应该与追及问题差不多吧！既然猎豹抓不到其他动物，就表示猎豹的追及位移（v1-v2）t小于猎豹与动物的位移x.因为猎豹是陆地跑得最快的动物，即有v1>v2，从x=（v1-v2）t可以推断，只有追及时间t太少，才是猎豹抓不到其他动物的根本原因.
笔者：分析得非常好！虽然猎豹跑得最快，但持续的时间非常短（大约十几秒），因为跑得太久，猎豹体内会释放大量的热量，体温快速升高，猎豹受不了，必须停止捕食，因此捕食成功率只有30%左右.
（五）画出概念网络，构建知识结构
在概念教学中，物理教师比较关注这个概念的纵向深度，而忽视了这个概念的横向联系，因此学生对这个概念在整个知识结构中的位置、地位、作用缺乏清晰的认识，从而在解题过程中经常用错公式.笔者为了减少学生出现这样的错误，在课堂教学的最后几分钟，都要求学生画出概念网络，构建知识结构.实践证明，学生通过绘制概念网络的过程，能够梳理知识的逻辑结构、分辨知识的内在联系，有效提升学生解决问题的能力.
笔者：我们已经学习了时刻、时间间隔、路程、位移、平均速度、瞬时速度等概念，请同学们画出概念网络图.
学生：画出概念网络，如图5，并对图进行说明.
二、教学策略
（一）依据“物理思维中心论”设计过程，是落实物理核心素养的教学保证
所谓物理思维，就是指能用物理学的公式、定理、定律、方法、思想、实验等来提出问题、分析问题、解决问题的思维.物理思维中心论，是指物理概念教学过程中，物理思维位于概念教学结构图中心，分别与生活情境、物理概念、概念本质、创新实验四个部分发生关联，如图6所示.首先，教师创设生活情境（如图1、图2以及表1），学生从物理思维视角，感受引入物理概念的必要性（因为要判断运动的快慢，所以引入速度），由于情境来自生活，体现“物理来自生活”，拉近物理与学生之间的心理距离，能有效激发学生的学习兴趣和求知欲望.随后，又从物理思维的视角出发，追寻物理概念本质，让学生理解物理概念的内涵、外延、条件及其背后蕴含的物理思想（如比值定义法得到的新物理量，反映了物质的本质属性）.接着，设计创新实验（如用运动传感器测速原理图），从物理思维的视角，让学生理解新概念的测量原理、经历新概念的定量测定，从而培养学生的创新意识和实验能力.最后，根据所学的新概念，从物理思维的视角，去解释生活现象（如为什么跑得最快的猎豹，却抓不到比它跑得慢的动物呢）、分析自然规律，让“物理回归生活”.物理思维中心论，让教师找到了教学的出发点和归属点，即生活是教学的起点、也是教学的终点，同时也让教师找到了教学过程的着力点——物理思维，即从物理思维视角建立物理概念、理解概念本质、设计创新实验，因此，依据“物理思维中心论”设计过程，是落实物理核心素养的教学保证.
（二）依据“有意义学习理论”设计讨论，是落实物理核心素养的学习保证
奥苏贝尔的有意义学习理论，通俗地讲就是指学生将正在学习的“新知识”与已经存在的“旧知识”建立起实质性联系的理论.其理论指出，一切有意义学习都建立在学生“旧知识”的基础上，学生要想获得“新知识”，主要由学生认知结构中的“旧知识”决定.[5]因此教师在教学中，要先给学生呈现生活材料（如图1、图2），激发学生学习动机，引起学生“新知识”和“旧知识”之间的联系，将“新知识”纳入到旧的认知结构中，经过一系列同化，最终整合成新的认知结构.为了有效地进行有意义学习，教师在教授新知识之前，必须细致了解“学生已经知道了什么”，即学生原有的认知结构、知识状况、学习基础、学习潜能和需求，这就是新课的教学起点.教师还要积极引导学生主动地把新知识与其认知结构中原有的适当知识加以联系，并要运用多种方法充分揭示新旧知识的联系和区别，帮助学生掌握和理解新知識.只有这样，才能有效推进新旧知识的顺利联结与同化，完成新旧知识的非人为性的、实质性的联系，实现有意义学习.因此，依据“有意义学习理论”设计讨论，是落实物理核心素养的学习保证.
“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”.新课程改革任重而道远，落实核心素养的课堂教学才刚刚拉开帷幕，大家都没有经验，迫切需要教学示范与策略指导.作为热爱教研的物理教师，笔者主动承担基于物理学科核心素养的概念教学实践，并从备课与上课的真实过程中，总结出一些策略，希望可以给予大家一些启发.
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）[M] .北京：人民教育出版社，2018：4-5.
[2]人民教育出版社.物理1必修[M].第3版.北京：人民教育出版社，2010：15-16.
[3] 邢红军，等.物理概念与规律的教学要求：反思与重构[J].课程·教材·教法，2018（2）：91-96.
[4] 唐小为，等.科学探究缘何变身科学实践[J].教育研究，2012（11）：141-145.
[5] 王惠来. 奥苏贝尔的有意义学习理论对教学的指导意义[J].天津师范大学学报（社会科学版），2011（2）：67-70.