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【内容摘要】物理概念不仅是物理知识的重要组成部分，更是发展学生核心素养的基石。而《机械振动》是基础概念、基本知识和基本现象的综合体。本文以《机械振动》教学设计为例，探讨了在概念教学各环节中发展学生“核心素养”的几种教学策略，旨在有效的引导学生提升物理核心素养。
【关键词】物理核心素养概念教学机械振动
2017版的《普通高中物理课程标准》以培养学生物理核心素养为宗旨，着力发展学生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。物理核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”以及“科学态度和责任”四个要素。
物理概念不仅是物理基础知识的重要组成部分，更是核心素养形成的基石。物理概念反映人类对物理世界漫长而艰难的智力活动的探索历程，是人类智慧的结晶。所以，教师应注重物理概念在课堂中的落实。
机械振动是高中物理在匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动之后的一种较为复杂的周期性运动，既是对周期运动的进一步认识，也为以后学习机械波、电磁波、交流电等知识奠定基础。本部分知识在高中物理中既是重点又是难点。在概念方面，《机械振动》这一节内容包含了一系列的基本概念，如“机械振动”“简谐运动”“回复力”“振幅”“周期”“频率”等，是概念的綜合体;在知识内容方面，“机械振动”包含运动学和动力学的相关内容，是运动学和动力学知识内容的综合体;在现象表现方面，“机械振动”是一切振动的基础，所有复杂的振动都是机械振动的复合，都具有机械振动的基本现象和基本特征。所以，机械振动是基础概念、基本知识和基本现象的综合体[1]。学生要掌握机械振动这一综合性知识，首要的任务就是要掌握好基础概念。
以培养学生学科核心素养为目标的概念教学，第一、应强化物理情境的创设，引导学生自我建构概念，发展学生物理观念;第二、应引导学生明确概念的内涵与外延，注意概念间的对比，深化概念，发展学生科学思维能力;第三、应积极进行实验探究去强化概念，发展学生科学探究能力;第四、应利用课堂小结，总结升华，帮助学生建立概念体系，发展学生的科学态度与责任。总之，在教学过程中，本节课的设计理念本着尊重学生的认知规律为主，引导学生从对概念的“感性认识”过渡到“理性认识”，从直观的“形象思维”发展为抽象的“逻辑思维”，以概念为基石，逐步提升学生的物理学科核心素养。
一、自主思考，构建概念，发展学生物理观念
在物理概念的庞大体系中，部分物理概念的形成是通过观察逐步总结出来的，这类概念叫“现象描述概念”[2]。“机械振动”就是这类概念，学生需要通过自己的观察、总结、归纳将概念表述出来，才能把概念落实，内化成自己的素养。如，学生通过观察放在喇叭上和贴在音叉上的小球的跳动、摆球和弹簧振子的往复运动，总结这一类运动的特征，归纳机械振动的概念，具体教学环节设计见表1。
引导学生分析前两个情景产生的原因，并从两个简单的振动模型总结振动的共同特征根据教师的引导观察分析并讨论总结观察、总结、归纳机械振动的概念
二、对比反思，深化概念，发展学生科学思维能力
学生在学习新概念时，往往会与相似的旧概念发生认知上的冲突。这就需要进行对比反思，深化对概念的认识，以使学生构建完整的概念知识体系。学生在第一次接触振动物体的“位移”时，容易会跟《匀加速直线运动》中所认知的物体的“位移”概念相混淆。因为先入为主的概念与现在所学概念内容冲突，学生会在此产生疑问，不明白为什么要重新规定振动物体的位移。教师可以引导学生去对比这两个物理量：“振动物体的位移”与“物体的位移”，具体教学环节设计见表2。通过该环节，学生体会到这两种“位移”概念的不同：后者描述的时运动物体位置的变化;前者描述的是振动物体偏离平衡位置的方位。这种新的“位移”将回复力、加速度、速度四个运动学物理量联系在一起，形成一个完整的描述运动的概念闭环。
三、实验教学强化概念发展学生科学探究能力
物理概念的形成需要科学探究，所以科学探究过程在课堂上的应用也能促进概念的落实。“简谐运动”是本节课中另一个重要的概念。学习这一概念时，学生会产生两个疑问：为什么要定义简谐运动？为什么回复力跟偏离平衡位置的位移大小成正比并且总指向平衡位置的振动就可以成为简谐运动？此时，教师可以设计一个DIS（数字化信息系统）探究实验，让学生去观察弹簧振子的位移随时间变化的图像和弹簧振子的弹力随位移的变化图像，具体教学环节设计见表3。学生通过观察弹簧振子的位移-时间图像是正弦或余弦函数图像，明白这是一种最简单、最基本的振动形式。学生通过研究对比弹簧振子的弹力随位移的变化图像，明白只有满足这样的力学特征才能成为简谐运动。这样，学生在与教师互动，与同学交流合作中，在头脑里自主构建出相应的物理概念，能有效发展学生科学探究能力。
四、总结升华，建立概念体系，发展学生的科学态度与责任
本节课是基础概念、基本知识和基本现象的综合体，需要使学生把各个概念在认识上形成一个完整的概念体系[3]。在总结环节，学生在教师的引导下，自我回顾、总结，逐步建立机械振动的概念体系，内化成自己的科学素养。此外，联系实际，引导学生体会机械振动在日常生活中的现象和应用，体会生活处处有物理，发展学生的科学态度与责任。
【参考文献】
[1]肖丽英.高中物理机械振动和机械波相关概念教学的研究[D].苏州大学，2009：17.
[2]周伟.“物理学科核心素养”导向下的高中物理概念教学设计[J].物理通报，2019，38（4）：19-23.
[3]王羽，沙侯娟，曹海宾.基于物理观念的物理教学实证研究—以摩擦力教学为例[J].中学物理，2018，36（21）：27-29.
作者简介：魏鹏琪（1987-），男，上海人，二级教师，硕士，研究方向：物理实验教学;宋丽颖（1992-），女，吉林人，一级教师，学士，研究方向：物理实验教学。
（作者单位：上海市浦东复旦附中分校）
【关键词】物理核心素养概念教学机械振动
2017版的《普通高中物理课程标准》以培养学生物理核心素养为宗旨，着力发展学生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。物理核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”以及“科学态度和责任”四个要素。
物理概念不仅是物理基础知识的重要组成部分，更是核心素养形成的基石。物理概念反映人类对物理世界漫长而艰难的智力活动的探索历程，是人类智慧的结晶。所以，教师应注重物理概念在课堂中的落实。
机械振动是高中物理在匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动之后的一种较为复杂的周期性运动，既是对周期运动的进一步认识，也为以后学习机械波、电磁波、交流电等知识奠定基础。本部分知识在高中物理中既是重点又是难点。在概念方面，《机械振动》这一节内容包含了一系列的基本概念，如“机械振动”“简谐运动”“回复力”“振幅”“周期”“频率”等，是概念的綜合体;在知识内容方面，“机械振动”包含运动学和动力学的相关内容，是运动学和动力学知识内容的综合体;在现象表现方面，“机械振动”是一切振动的基础，所有复杂的振动都是机械振动的复合，都具有机械振动的基本现象和基本特征。所以，机械振动是基础概念、基本知识和基本现象的综合体[1]。学生要掌握机械振动这一综合性知识，首要的任务就是要掌握好基础概念。
以培养学生学科核心素养为目标的概念教学，第一、应强化物理情境的创设，引导学生自我建构概念，发展学生物理观念;第二、应引导学生明确概念的内涵与外延，注意概念间的对比，深化概念，发展学生科学思维能力;第三、应积极进行实验探究去强化概念，发展学生科学探究能力;第四、应利用课堂小结，总结升华，帮助学生建立概念体系，发展学生的科学态度与责任。总之，在教学过程中，本节课的设计理念本着尊重学生的认知规律为主，引导学生从对概念的“感性认识”过渡到“理性认识”，从直观的“形象思维”发展为抽象的“逻辑思维”，以概念为基石，逐步提升学生的物理学科核心素养。
一、自主思考，构建概念，发展学生物理观念
在物理概念的庞大体系中，部分物理概念的形成是通过观察逐步总结出来的，这类概念叫“现象描述概念”[2]。“机械振动”就是这类概念，学生需要通过自己的观察、总结、归纳将概念表述出来，才能把概念落实，内化成自己的素养。如，学生通过观察放在喇叭上和贴在音叉上的小球的跳动、摆球和弹簧振子的往复运动，总结这一类运动的特征，归纳机械振动的概念，具体教学环节设计见表1。
引导学生分析前两个情景产生的原因，并从两个简单的振动模型总结振动的共同特征根据教师的引导观察分析并讨论总结观察、总结、归纳机械振动的概念
二、对比反思，深化概念，发展学生科学思维能力
学生在学习新概念时，往往会与相似的旧概念发生认知上的冲突。这就需要进行对比反思，深化对概念的认识，以使学生构建完整的概念知识体系。学生在第一次接触振动物体的“位移”时，容易会跟《匀加速直线运动》中所认知的物体的“位移”概念相混淆。因为先入为主的概念与现在所学概念内容冲突，学生会在此产生疑问，不明白为什么要重新规定振动物体的位移。教师可以引导学生去对比这两个物理量：“振动物体的位移”与“物体的位移”，具体教学环节设计见表2。通过该环节，学生体会到这两种“位移”概念的不同：后者描述的时运动物体位置的变化;前者描述的是振动物体偏离平衡位置的方位。这种新的“位移”将回复力、加速度、速度四个运动学物理量联系在一起，形成一个完整的描述运动的概念闭环。
三、实验教学强化概念发展学生科学探究能力
物理概念的形成需要科学探究，所以科学探究过程在课堂上的应用也能促进概念的落实。“简谐运动”是本节课中另一个重要的概念。学习这一概念时，学生会产生两个疑问：为什么要定义简谐运动？为什么回复力跟偏离平衡位置的位移大小成正比并且总指向平衡位置的振动就可以成为简谐运动？此时，教师可以设计一个DIS（数字化信息系统）探究实验，让学生去观察弹簧振子的位移随时间变化的图像和弹簧振子的弹力随位移的变化图像，具体教学环节设计见表3。学生通过观察弹簧振子的位移-时间图像是正弦或余弦函数图像，明白这是一种最简单、最基本的振动形式。学生通过研究对比弹簧振子的弹力随位移的变化图像，明白只有满足这样的力学特征才能成为简谐运动。这样，学生在与教师互动，与同学交流合作中，在头脑里自主构建出相应的物理概念，能有效发展学生科学探究能力。
四、总结升华，建立概念体系，发展学生的科学态度与责任
本节课是基础概念、基本知识和基本现象的综合体，需要使学生把各个概念在认识上形成一个完整的概念体系[3]。在总结环节，学生在教师的引导下，自我回顾、总结，逐步建立机械振动的概念体系，内化成自己的科学素养。此外，联系实际，引导学生体会机械振动在日常生活中的现象和应用，体会生活处处有物理，发展学生的科学态度与责任。
【参考文献】
[1]肖丽英.高中物理机械振动和机械波相关概念教学的研究[D].苏州大学，2009：17.
[2]周伟.“物理学科核心素养”导向下的高中物理概念教学设计[J].物理通报，2019，38（4）：19-23.
[3]王羽，沙侯娟，曹海宾.基于物理观念的物理教学实证研究—以摩擦力教学为例[J].中学物理，2018，36（21）：27-29.
作者简介：魏鹏琪（1987-），男，上海人，二级教师，硕士，研究方向：物理实验教学;宋丽颖（1992-），女，吉林人，一级教师，学士，研究方向：物理实验教学。
（作者单位：上海市浦东复旦附中分校）