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摘 要：物理观念是从物理学视角形成的对某一客观事物的认识和觉悟。培养学生的物理观念有什么意义？高中阶段应形成什么具体的物理观念？如何在教学中渗透和培养学生的物理观念？
关键词：物理观念;物质观;运动与相互作用观;能量观;培养
观念是客观事物在人脑里留下的概括性的形象和总结。观念还是一种思想意识，是一个人关于某一客观事物的认识和觉悟。物理观念是从物理学视角形成的物质、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。物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。
一、学生形成正确的物理观念的意义
爱因斯坦说过：“所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式。”但物理概念的形成和物理公式的得出却是建立在物理学理论的基础上，这一过程中物理观念是起主导作用的。观念反映了人们对客观事物的概括性认识和理解，它决定了人们去认识世界和解决实际问题的出发点、依据和方式方法。所以，物理观念影响着学生的学习物理的效果，并为学生的可持续发展奠定了认识和解决问题的基础。
物理观念中的物质观、运动与相互作用观及能量观是学生认识生活和客观世界的视角和基础，它指导着学生从物理学的视角了解和解释各种自然现象，从物理学的思维和方法处理和解决身边遇到的问题。所以，科学物理观念的培养是学生形成正确和丰富的世界观、人生观、价值观的具体途径和要求。
物理观念是物理学科核心素养的之一，而且摆在第一位。物理观念是在学生学习和掌握物理概念和规律，并在之后的应用、实践和迁移中慢慢培养和形成的，在此过程中也培养了学生的科学思维、实验探究能力和科学的态度与责任。这样，“物理观念成为其他物理核心素养形成和发展的基础”。可见，培养学生物理观念是提升物理学科核心素养的“本位”条件和要求。
二、高中阶段需要形成什么样的物理观念
1.物质观
马克思说，物质是客观存在的。学生要形成这些观念：质量是物体本身的一种属性，它不随物体的状态而改变。质量是物体惯性大小的量度。整个宇宙都是由物质组成的，物质由分子或原子组成，原子还可以再分。目前人类认识到的物质有两类，一类是实物粒子，一类是场，场是物质存在的另一种形式，场具有能量，并充满整个宇宙。任何有质量的物体之间存在着相互吸引的万有引力。电荷既不能被创造也不能被消灭。磁体和电流的周围存在着磁场，磁体或电流间的相互作用是通过磁场而发生的。光是种电磁场。质能方程。另外，微观世界和宏观世界遵循不同的运动规律。
2.运动与相互作用观
运动状态反映受力情况，受力情况决定运动性质。学生要形成这些观念：宇宙是由运动的物质组成的，运动是绝对的。运动和静止都是相对的。一切物体总保持要保持匀速直线运动状态或静止状态，运动不需要力来维持。光在真空中的传播速度。力是物体间的相互作用，具有物质性、矢量性、相互性。两个物体间的相互作用力总是等大反向、同性质。宇宙中存在着四种基本相互作用力。力可以使物体的速度大小或方向发生变化，力是产生加速度的原因。
3.能量观
能量的转化与守恒是物理的一条主要解题思路，高中物理中涉及的力、热、光、电、原子和原子核的各模块知识都可以用到能量的转化与守恒思想。学生要形成这些能量观：功是力对位移的积累，是力在空间上的作用效果。功和能都是标量。功是能量转化的量度，力做了多少功就有多少能量发生转化。功能关系是由于力在空间上积累后产生的结果，所以既适用于恒力作用，也适用于变力作用;既适用于直线运动，也适用于曲线运动。重力做功对应重力势能发生改变，大小关系为;弹簧的弹力做功对应弹性势能发生改变，大小关系为;电场力所做的功对应电势能发生改变，大小关系为;一对相互作用的滑动摩擦力对系统做功对应内能的增加，大小关系为;合外力对物体所做的功对应动能的变化，大小关系为;非重力或弹簧弹力对系统所做的功等于系统机械能的变化量，大小关系为。
4.时空观
时空观是关于时间和空间的根本观点。学生要形成这些观念：时间和空间是运动着的物质存在的基本形式，时间、空间具有客观性、绝对性和无限性。学生要掌握时间间隔、时刻的概念以及一维、二维、三维空间的相关描述。描述物体的运动必须选定参考系。
三、如何在物理教学的过程中充分地渗透物理观念
1.在概念和物理规律教学中，形成和更新物理观念
物理规律和概念是物理教学最基础最重要的内容，学生是否能形成正确的概念、掌握并运用好规律，关键在于教师在引入、建立、形成物理概念和规律的过程的效果如何。比如，在教学中经常会遇到“一个物体以一定的初速度冲上倾角为的斜面”这样的情境，相当一部分学生认为该物体之所以能沿斜面向上运动，是因为一定有受到某个沿斜面向上的力的作用。学生之所以出现这一错误认识的主要原因是“力是维持物体运动状态的原因”这一前观念潜在的影响。
我们在《牛顿第一定律》的教学中，在得出“牛顿第一定律”后，必须对牛顿第一定律的内容进行深入的挖掘和分析。
“一切物体”为定律的适用对象即研究对象——形成物质观。
“总”表示任何时候——形成时空观。
“直到有外力”说明前半句话物体是不受外力的，描述的是一种理想的状态，不受外力物体要保持静止或匀速直线运动状态，说明運动不需要力来维持——运动观。
“直到有外力迫使它改变这一状态”表明外力的效果是改变原来保持的状态——运动与相互作用观。
2.在实际运用中，渗透和强化物理观念
比如，在学习“机械功”时，课本给出功的定义为“功是力与位移的乘积”，学生往往对公式的理解不够深入，除了表现在学生经常忽视这个公式只适用于恒力做功外，还表现在对功的计算式中各个物理量应形成的物理观念的缺陷：（1）功W是标量，W可包含正负，（2）力F作用对象是什么，对应的作用对象的位移s是多少，学生往往搞不清楚。这反映了学生对力的物质性中包含的物质观和位移s选取以地面作为参考系的空间观和运动观的缺失。 例如，如图所示，有一质量为M、板长为L的平板车A放置在光滑的水平面上，质量为m的物块B放在平板车的左端。现施加一水平恒力F在B上，使B从静止开始运动。对B，由动能定理得，;对A，由动能定理得，。所以，系统增加的机械能为。
学生在解答这道典型题时遇到的障碍一般有：（1）无法明确这个模型中存在一对相互作用的摩擦力，相互作用观念模糊;（2）无法明确研究对象，对摩擦力f作用的对象是什么这一力的物质观念模糊;（3）无法确定研究对象的对地位移s是多少，对位移s的参考系的空间观念意识不足。教师在教学过程中应就这些物理观念进行补充和强化。
教师可继续引导性地发问：根据功能关系，做功的过程就是能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。外力F对整个系统做功为，但整个系统增加的机械为。那么少了的转化为什么能量。学生根据之前的学习，会想到摩擦生热。
这样，学生在平时解决问题的过程，能量观等物理观念就得到了不断完善、强化、应用。
3.在实验探究中，设计引导性的问题，潜移默化形成物理观念
物理学是一门以实验为基础的学科。通过高中物理探究性实验，让学生经历和领略科学家进行科学探究时的方法，培养学生的科学探究的基本技能和科学精神，也是培育学生物理观念的重要途径。但实际的物理探究性实验课很难激发出学生学习物理的兴趣，也无法培养学生的物理观念，无法达到物理探究课的目的。教师如何教学，才能在一节“很紧张”的实验探究课中，探出物理味道、探出物理规律、探出物理兴趣、形成物理观念呢？这是每一位物理教师要积极思考并积极实践的问题。
比如，在“验证机械能守恒”这个实验，教师可先布置预习作业，让学生先预习实验。预习时，布置这些问题让学生思考：①根据实际受力情况，提纸带时，纸带是否要保持竖直？②根据实际受力特点，选用重锤时，要注意什么？为什么？③根据自由落体的规律，选纸带时，为什么要选择第1、2点接近2mm的纸带？
这些让学生思考的问题中，都能引导性让学生从运动与力的关系进行思考和分析，强化了相互作用观、运动观。
4.在读题中，注意通过物理问题的表征，应用和强化物理观念
开头谈到，观念是客观事物在人脑里留下的概括性的形象和总结。学生形成什么样的物理观念，就决定了他解决物理问题的方式。物理问题的表征不同于一般的语言词汇，它有特定的含义。学生只有在形成了正确的物理观念后，才能注意到表征物理问题的这些特殊词汇的含义。特别是在高一年级，必须培养学生树立正确的运动与相互作用观，让学生熟悉并懂得运用。至少要让学生知道，运动与力的关系，要强化“受力情况决定运动情况，运动情况反映受力情况”的观念。学生树立了正确的运动与相互作用观后，就像是具有了“惯性”，学生一遇到特定的語境，就能激发出“运动与相互作用观”这一性质。
教师在引导学生读题的过程中，要一直强化力与运动的关系，即强化“受力情况决定运动情况，运动情况反映受力情况”的这种运动与相互作用观。比如“小物体处于静止状态”反映了初始时刻的受力情况，所以要写出平衡式。“使小物体向上做匀加速直线运动”中，通过“运动情况反映受力情况”，得出运动过程中的受力是恒力。再如，如果遇到“物体做匀速圆周运动”，就要引导学生明确匀速圆周运动的动力学特征为“合外力等于向心力”这一运动与相互作用观，从这一观念出发，根据牛顿第二定律求出相应的式子，是解题的关键。
结束语：从物理观念的视角去更新物理教学，就是从本质和基础上促进了教育观念的更新，对于培养学生的科学素养更是一种提升。课堂是一个具有创造性的过程，让学生在解决实际问题的过程中，随时能运用物质观、时空观、运动与相互作用观以及能量观，具备从物理学的视角思考问题的动机和能力，最终达到通过物理课程的学习，培养和提升学生科学素养的目的。
参考文献
[1]蔡铁权，郑瑶.物理观念的物理教育价值_物理观念教育思考[J]物理教学，2018（9）：4-7.
[2]廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：49-53.
[3]应俊，许佳其.探讨物理核心素养中物理观念教学策略[J]中学物理教学，2018（5）：25-27.
[4]冯华.以物理观念统领物理教学[J]课程·教材·教法，2014（8）70-73
[5]爱因斯坦，英菲尔德.物理学的进化[M].上海：上海科学技术出版社，1963：201.
福建省厦门市学科带头人2019年度课题+核心素养背景下高中物理实验高效课堂教学模式的研究
关键词：物理观念;物质观;运动与相互作用观;能量观;培养
观念是客观事物在人脑里留下的概括性的形象和总结。观念还是一种思想意识，是一个人关于某一客观事物的认识和觉悟。物理观念是从物理学视角形成的物质、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。物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。
一、学生形成正确的物理观念的意义
爱因斯坦说过：“所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式。”但物理概念的形成和物理公式的得出却是建立在物理学理论的基础上，这一过程中物理观念是起主导作用的。观念反映了人们对客观事物的概括性认识和理解，它决定了人们去认识世界和解决实际问题的出发点、依据和方式方法。所以，物理观念影响着学生的学习物理的效果，并为学生的可持续发展奠定了认识和解决问题的基础。
物理观念中的物质观、运动与相互作用观及能量观是学生认识生活和客观世界的视角和基础，它指导着学生从物理学的视角了解和解释各种自然现象，从物理学的思维和方法处理和解决身边遇到的问题。所以，科学物理观念的培养是学生形成正确和丰富的世界观、人生观、价值观的具体途径和要求。
物理观念是物理学科核心素养的之一，而且摆在第一位。物理观念是在学生学习和掌握物理概念和规律，并在之后的应用、实践和迁移中慢慢培养和形成的，在此过程中也培养了学生的科学思维、实验探究能力和科学的态度与责任。这样，“物理观念成为其他物理核心素养形成和发展的基础”。可见，培养学生物理观念是提升物理学科核心素养的“本位”条件和要求。
二、高中阶段需要形成什么样的物理观念
1.物质观
马克思说，物质是客观存在的。学生要形成这些观念：质量是物体本身的一种属性，它不随物体的状态而改变。质量是物体惯性大小的量度。整个宇宙都是由物质组成的，物质由分子或原子组成，原子还可以再分。目前人类认识到的物质有两类，一类是实物粒子，一类是场，场是物质存在的另一种形式，场具有能量，并充满整个宇宙。任何有质量的物体之间存在着相互吸引的万有引力。电荷既不能被创造也不能被消灭。磁体和电流的周围存在着磁场，磁体或电流间的相互作用是通过磁场而发生的。光是种电磁场。质能方程。另外，微观世界和宏观世界遵循不同的运动规律。
2.运动与相互作用观
运动状态反映受力情况，受力情况决定运动性质。学生要形成这些观念：宇宙是由运动的物质组成的，运动是绝对的。运动和静止都是相对的。一切物体总保持要保持匀速直线运动状态或静止状态，运动不需要力来维持。光在真空中的传播速度。力是物体间的相互作用，具有物质性、矢量性、相互性。两个物体间的相互作用力总是等大反向、同性质。宇宙中存在着四种基本相互作用力。力可以使物体的速度大小或方向发生变化，力是产生加速度的原因。
3.能量观
能量的转化与守恒是物理的一条主要解题思路，高中物理中涉及的力、热、光、电、原子和原子核的各模块知识都可以用到能量的转化与守恒思想。学生要形成这些能量观：功是力对位移的积累，是力在空间上的作用效果。功和能都是标量。功是能量转化的量度，力做了多少功就有多少能量发生转化。功能关系是由于力在空间上积累后产生的结果，所以既适用于恒力作用，也适用于变力作用;既适用于直线运动，也适用于曲线运动。重力做功对应重力势能发生改变，大小关系为;弹簧的弹力做功对应弹性势能发生改变，大小关系为;电场力所做的功对应电势能发生改变，大小关系为;一对相互作用的滑动摩擦力对系统做功对应内能的增加，大小关系为;合外力对物体所做的功对应动能的变化，大小关系为;非重力或弹簧弹力对系统所做的功等于系统机械能的变化量，大小关系为。
4.时空观
时空观是关于时间和空间的根本观点。学生要形成这些观念：时间和空间是运动着的物质存在的基本形式，时间、空间具有客观性、绝对性和无限性。学生要掌握时间间隔、时刻的概念以及一维、二维、三维空间的相关描述。描述物体的运动必须选定参考系。
三、如何在物理教学的过程中充分地渗透物理观念
1.在概念和物理规律教学中，形成和更新物理观念
物理规律和概念是物理教学最基础最重要的内容，学生是否能形成正确的概念、掌握并运用好规律，关键在于教师在引入、建立、形成物理概念和规律的过程的效果如何。比如，在教学中经常会遇到“一个物体以一定的初速度冲上倾角为的斜面”这样的情境，相当一部分学生认为该物体之所以能沿斜面向上运动，是因为一定有受到某个沿斜面向上的力的作用。学生之所以出现这一错误认识的主要原因是“力是维持物体运动状态的原因”这一前观念潜在的影响。
我们在《牛顿第一定律》的教学中，在得出“牛顿第一定律”后，必须对牛顿第一定律的内容进行深入的挖掘和分析。
“一切物体”为定律的适用对象即研究对象——形成物质观。
“总”表示任何时候——形成时空观。
“直到有外力”说明前半句话物体是不受外力的，描述的是一种理想的状态，不受外力物体要保持静止或匀速直线运动状态，说明運动不需要力来维持——运动观。
“直到有外力迫使它改变这一状态”表明外力的效果是改变原来保持的状态——运动与相互作用观。
2.在实际运用中，渗透和强化物理观念
比如，在学习“机械功”时，课本给出功的定义为“功是力与位移的乘积”，学生往往对公式的理解不够深入，除了表现在学生经常忽视这个公式只适用于恒力做功外，还表现在对功的计算式中各个物理量应形成的物理观念的缺陷：（1）功W是标量，W可包含正负，（2）力F作用对象是什么，对应的作用对象的位移s是多少，学生往往搞不清楚。这反映了学生对力的物质性中包含的物质观和位移s选取以地面作为参考系的空间观和运动观的缺失。 例如，如图所示，有一质量为M、板长为L的平板车A放置在光滑的水平面上，质量为m的物块B放在平板车的左端。现施加一水平恒力F在B上，使B从静止开始运动。对B，由动能定理得，;对A，由动能定理得，。所以，系统增加的机械能为。
学生在解答这道典型题时遇到的障碍一般有：（1）无法明确这个模型中存在一对相互作用的摩擦力，相互作用观念模糊;（2）无法明确研究对象，对摩擦力f作用的对象是什么这一力的物质观念模糊;（3）无法确定研究对象的对地位移s是多少，对位移s的参考系的空间观念意识不足。教师在教学过程中应就这些物理观念进行补充和强化。
教师可继续引导性地发问：根据功能关系，做功的过程就是能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。外力F对整个系统做功为，但整个系统增加的机械为。那么少了的转化为什么能量。学生根据之前的学习，会想到摩擦生热。
这样，学生在平时解决问题的过程，能量观等物理观念就得到了不断完善、强化、应用。
3.在实验探究中，设计引导性的问题，潜移默化形成物理观念
物理学是一门以实验为基础的学科。通过高中物理探究性实验，让学生经历和领略科学家进行科学探究时的方法，培养学生的科学探究的基本技能和科学精神，也是培育学生物理观念的重要途径。但实际的物理探究性实验课很难激发出学生学习物理的兴趣，也无法培养学生的物理观念，无法达到物理探究课的目的。教师如何教学，才能在一节“很紧张”的实验探究课中，探出物理味道、探出物理规律、探出物理兴趣、形成物理观念呢？这是每一位物理教师要积极思考并积极实践的问题。
比如，在“验证机械能守恒”这个实验，教师可先布置预习作业，让学生先预习实验。预习时，布置这些问题让学生思考：①根据实际受力情况，提纸带时，纸带是否要保持竖直？②根据实际受力特点，选用重锤时，要注意什么？为什么？③根据自由落体的规律，选纸带时，为什么要选择第1、2点接近2mm的纸带？
这些让学生思考的问题中，都能引导性让学生从运动与力的关系进行思考和分析，强化了相互作用观、运动观。
4.在读题中，注意通过物理问题的表征，应用和强化物理观念
开头谈到，观念是客观事物在人脑里留下的概括性的形象和总结。学生形成什么样的物理观念，就决定了他解决物理问题的方式。物理问题的表征不同于一般的语言词汇，它有特定的含义。学生只有在形成了正确的物理观念后，才能注意到表征物理问题的这些特殊词汇的含义。特别是在高一年级，必须培养学生树立正确的运动与相互作用观，让学生熟悉并懂得运用。至少要让学生知道，运动与力的关系，要强化“受力情况决定运动情况，运动情况反映受力情况”的观念。学生树立了正确的运动与相互作用观后，就像是具有了“惯性”，学生一遇到特定的語境，就能激发出“运动与相互作用观”这一性质。
教师在引导学生读题的过程中，要一直强化力与运动的关系，即强化“受力情况决定运动情况，运动情况反映受力情况”的这种运动与相互作用观。比如“小物体处于静止状态”反映了初始时刻的受力情况，所以要写出平衡式。“使小物体向上做匀加速直线运动”中，通过“运动情况反映受力情况”，得出运动过程中的受力是恒力。再如，如果遇到“物体做匀速圆周运动”，就要引导学生明确匀速圆周运动的动力学特征为“合外力等于向心力”这一运动与相互作用观，从这一观念出发，根据牛顿第二定律求出相应的式子，是解题的关键。
结束语：从物理观念的视角去更新物理教学，就是从本质和基础上促进了教育观念的更新，对于培养学生的科学素养更是一种提升。课堂是一个具有创造性的过程，让学生在解决实际问题的过程中，随时能运用物质观、时空观、运动与相互作用观以及能量观，具备从物理学的视角思考问题的动机和能力，最终达到通过物理课程的学习，培养和提升学生科学素养的目的。
参考文献
[1]蔡铁权，郑瑶.物理观念的物理教育价值_物理观念教育思考[J]物理教学，2018（9）：4-7.
[2]廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：49-53.
[3]应俊，许佳其.探讨物理核心素养中物理观念教学策略[J]中学物理教学，2018（5）：25-27.
[4]冯华.以物理观念统领物理教学[J]课程·教材·教法，2014（8）70-73
[5]爱因斯坦，英菲尔德.物理学的进化[M].上海：上海科学技术出版社，1963：201.
福建省厦门市学科带头人2019年度课题+核心素养背景下高中物理实验高效课堂教学模式的研究