论文部分内容阅读
【摘 要】本文阐述了初中物理相互作用观念的研究现状，分析了初中物理相互作用观念的定义及层次。基于初中物理课程标准，本文将相互作用观念分解为相互作用的本质观及相互作用的形式观两个子观念，并对每个子观念的内涵及教学建议进行了详细的分析与讨论。
【关键词】初中物理;物理核心素养;相互作用观念
1 研究背景
相互作用观念是中学物理核心素养观念的重要组成部分[1]。对于初中物理，由于缺乏基于核心素养的国家课程标准，关于初中物理核心素养问题的研究还处于探索阶段[2-4]。教学一线的很多初中物理教师虽然对知识很熟悉，但仍不能透彻理解初中物理相互作用观念的内涵，难以把握好知识与观念之间的升华关系，甚至教师自己都不能较好地构建起基于教师主体的相互作用观念，导致在教学过程中很难落实核心素养的要求。基于以上背景，根据最新的初中物理课程标准，本文对相互作用观念的内涵进行详细分析和提炼，并提出相应的教学建议。
2 相互作用观念的定义
借鉴物理观念的定义[1]，可以将相互作用观念定义为对于物理学中相互作用问题的基本认识，是对相互作用相关概念及规律等的提炼与升华，是相互作用的研究对象、过程、方法和结果在学生头脑中整体的、概括的反映。学生的相互作用观念最终表现为学生能自觉地应用相互作用的相关知识与思想去认识新的物理概念與规律，解释特定的物理现象，分析和解决有关物理问题的思维习惯和自我意识。从初中物理的知识结构分析，相互作用观念可以从相互作用的本质及相互作用的形式两个层面进行构建。
3 相互作用观念的内涵及教学策略
与上述相互作用观念的两个层面相对应，可以得出相互作用观念的两个子观念：相互作用的本质观及相互作用的形式观。
3.1 相互作用的本质观
相互作用的本质，其实质就是对“相互作用”的理解。初中物理教材中并没有对相互作用进行说明和定义，但在教材中出现了大量有关相互作用的概念。对相互作用本质的认识，关键在于对“作用”的理解，这是一个非常抽象的名词，《辞海》中对“作用”的解释为“对事物产生影响”。在初中物理中，可以解释为一个物体对另一个物体的物理状态产生影响，物理状态指物体的速度、体积、形变度、动能、势能等。“影响”比“作用”更贴近生活，更容易被学生理解。为了描述这种影响，可引入力的概念，物理状态中的速度可以归为运动状态，体积和形变度等可以用形状来表示，这就是力的作用效果。
对相互作用本质的理解，需要讨论第二个问题：力的作用为什么是相互的？对于接触力，物体接触的区域会发生弹性形变，从而产生相应的弹力，所以力是相互的;对于非接触力（重力、磁力等）是相互的原因则需要用高中甚至大学的场知识才能很好地解释，对于非接触力的作用点，可以理解为作用在存在相互作用的两个整体物体上。
相互作用的过程，总是伴随着能量的转移、转化及重新分配;相互作用的途径总是与各种形式的力相对应。对于相互作用本质观的形成，主要依靠对与力相关的核心概念的教学。在对“力”的概念的教学中，应避免先讲概念后讲效果的模式，建议先让学生从生活中总结分析，并自己抽象出力现象的本质特征——形变，归纳出力现象的相互性，最后由学生自己概括出力的概念，让学生体验力概念的生成过程。对“惯性”的教学，应避免直接从牛顿第一定律中引出惯性概念，因为这是一种先展示结果后讲解原因的教学，学生容易出现理解障碍，应该按照学生的认识规律与推理规则，将因果关系阐述清楚。对讲解相互作用本质的教学，还需要与相互作用规律相结合，如普通力、电荷、磁体间、宏观物体和微观物体间的相互作用规律，通过区分不同的相互作用规律，能帮助学生深入理解相互作用的本质，从而让学生初步理解相互作用的统一性。
3.2 相互作用的形式观
初中阶段，相互作用的形式只有两种：万有引力相互作用和电磁力相互作用。重力属于万有引力相互作用的范畴，需要明白，既然力是相互的，地球也受物体的吸引力，但由于物体质量相比地球较小，所以对地球而言，相互性不明显。关于重力的教学，重点在于探究重力的影响因素及方向，建议改变对教材内容的教学顺序，在探究完重力的方向之后（为探究重力与质量的关系做好铺垫），再探究重力的影响因素并进行深度学习，最后引导学生讨论重力与质量的区别，关于重心的讲授需要强调“等效法”及“转化法”的思想。
弹力、摩擦力、压力、浮力、分子力、电荷力和磁力都属于电磁力相互作用的范畴。把前五种力都归于电磁力，是因为不管是形变的力还是分子间的引力和斥力，其微观原因都是源于原子内带负电的电子和带正电的原子核的作用。实质上，推力、拉力、压力、支持力等都是从力的作用效果上区分的，从力的性质上区分，它们都是弹力。在教学中，要注重对比各种力和相关量的异同，如重力与压力、压力与压强、浮力与压强、压强与分子力等。电荷是通过摩擦起电引入的，教学中要分析摩擦起电的原因，同时要强调“电荷”是物质的属性，并与“带电体”和“电量”等概念进行比较。对磁力的教学，要强调场也是一种物质，注重电与磁的相互联系。“电生磁，磁生电”，蕴涵着能量的转化及守恒观，电磁波蕴涵着能量的传递观。
不管是万有引力还是电磁力，相关概念和规律都较为抽象，教学中需要进行大量的探究体验并有效利用丰富多彩的物理学史料、动画和视频，将学生“带回”当时的历史事件中以及微观世界里，体会物理学的精彩与神奇之处，感受科学家的思考过程，接受物理观念变革的洗礼，从而实现相互作用形式观念的内化。此外，教学中需要注意，相互作用的形式是可以相互影响的，万有引力相互作用和电磁力相互作用并不是完全孤立的，它们可以共同发生，也可以相互影响，相互作用过程中伴随着能量的变化，其结果可能会导致一种形式的相互作用转变为另一种形式的相互作用，在复习阶段，教师需要重点讨论这个问题。
相互作用观念是初中物理观念构建的重点与难点，教师必须超越对具体知识的教学，首先从本文分析的两个层面构建起基于学生主体的相互作用观念，打通物理知识与相互作用观念之间的关系。教师要在教学中以知识为载体，通过创设符合学生认知规律的教学情境，引导学生通过高水平的思维和学习活动，学会从相互作用的视角来分析相关的物理现象与问题，构建起以学生为主体的相互作用观念，从而落实核心素养的要求。
【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）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[2]毛予廷.运动与相互作用观念层级模型建构及高中物理教材适应性分析[D].重庆：西南大学，2018.
[3]梁佳欣，张静.物理学科核心素养的研究现状及发展趋势[J].物理教师，2019（8）.
[4]陈佩佩.中学阶段“运动与相互作用”主题的学习进阶[D].南京：南京师范大学，2018.
【作者简介】
胡家光（1980～），男，副教授。研究方向：物理师范生的培养策略研究。
【关键词】初中物理;物理核心素养;相互作用观念
1 研究背景
相互作用观念是中学物理核心素养观念的重要组成部分[1]。对于初中物理，由于缺乏基于核心素养的国家课程标准，关于初中物理核心素养问题的研究还处于探索阶段[2-4]。教学一线的很多初中物理教师虽然对知识很熟悉，但仍不能透彻理解初中物理相互作用观念的内涵，难以把握好知识与观念之间的升华关系，甚至教师自己都不能较好地构建起基于教师主体的相互作用观念，导致在教学过程中很难落实核心素养的要求。基于以上背景，根据最新的初中物理课程标准，本文对相互作用观念的内涵进行详细分析和提炼，并提出相应的教学建议。
2 相互作用观念的定义
借鉴物理观念的定义[1]，可以将相互作用观念定义为对于物理学中相互作用问题的基本认识，是对相互作用相关概念及规律等的提炼与升华，是相互作用的研究对象、过程、方法和结果在学生头脑中整体的、概括的反映。学生的相互作用观念最终表现为学生能自觉地应用相互作用的相关知识与思想去认识新的物理概念與规律，解释特定的物理现象，分析和解决有关物理问题的思维习惯和自我意识。从初中物理的知识结构分析，相互作用观念可以从相互作用的本质及相互作用的形式两个层面进行构建。
3 相互作用观念的内涵及教学策略
与上述相互作用观念的两个层面相对应，可以得出相互作用观念的两个子观念：相互作用的本质观及相互作用的形式观。
3.1 相互作用的本质观
相互作用的本质，其实质就是对“相互作用”的理解。初中物理教材中并没有对相互作用进行说明和定义，但在教材中出现了大量有关相互作用的概念。对相互作用本质的认识，关键在于对“作用”的理解，这是一个非常抽象的名词，《辞海》中对“作用”的解释为“对事物产生影响”。在初中物理中，可以解释为一个物体对另一个物体的物理状态产生影响，物理状态指物体的速度、体积、形变度、动能、势能等。“影响”比“作用”更贴近生活，更容易被学生理解。为了描述这种影响，可引入力的概念，物理状态中的速度可以归为运动状态，体积和形变度等可以用形状来表示，这就是力的作用效果。
对相互作用本质的理解，需要讨论第二个问题：力的作用为什么是相互的？对于接触力，物体接触的区域会发生弹性形变，从而产生相应的弹力，所以力是相互的;对于非接触力（重力、磁力等）是相互的原因则需要用高中甚至大学的场知识才能很好地解释，对于非接触力的作用点，可以理解为作用在存在相互作用的两个整体物体上。
相互作用的过程，总是伴随着能量的转移、转化及重新分配;相互作用的途径总是与各种形式的力相对应。对于相互作用本质观的形成，主要依靠对与力相关的核心概念的教学。在对“力”的概念的教学中，应避免先讲概念后讲效果的模式，建议先让学生从生活中总结分析，并自己抽象出力现象的本质特征——形变，归纳出力现象的相互性，最后由学生自己概括出力的概念，让学生体验力概念的生成过程。对“惯性”的教学，应避免直接从牛顿第一定律中引出惯性概念，因为这是一种先展示结果后讲解原因的教学，学生容易出现理解障碍，应该按照学生的认识规律与推理规则，将因果关系阐述清楚。对讲解相互作用本质的教学，还需要与相互作用规律相结合，如普通力、电荷、磁体间、宏观物体和微观物体间的相互作用规律，通过区分不同的相互作用规律，能帮助学生深入理解相互作用的本质，从而让学生初步理解相互作用的统一性。
3.2 相互作用的形式观
初中阶段，相互作用的形式只有两种：万有引力相互作用和电磁力相互作用。重力属于万有引力相互作用的范畴，需要明白，既然力是相互的，地球也受物体的吸引力，但由于物体质量相比地球较小，所以对地球而言，相互性不明显。关于重力的教学，重点在于探究重力的影响因素及方向，建议改变对教材内容的教学顺序，在探究完重力的方向之后（为探究重力与质量的关系做好铺垫），再探究重力的影响因素并进行深度学习，最后引导学生讨论重力与质量的区别，关于重心的讲授需要强调“等效法”及“转化法”的思想。
弹力、摩擦力、压力、浮力、分子力、电荷力和磁力都属于电磁力相互作用的范畴。把前五种力都归于电磁力，是因为不管是形变的力还是分子间的引力和斥力，其微观原因都是源于原子内带负电的电子和带正电的原子核的作用。实质上，推力、拉力、压力、支持力等都是从力的作用效果上区分的，从力的性质上区分，它们都是弹力。在教学中，要注重对比各种力和相关量的异同，如重力与压力、压力与压强、浮力与压强、压强与分子力等。电荷是通过摩擦起电引入的，教学中要分析摩擦起电的原因，同时要强调“电荷”是物质的属性，并与“带电体”和“电量”等概念进行比较。对磁力的教学，要强调场也是一种物质，注重电与磁的相互联系。“电生磁，磁生电”，蕴涵着能量的转化及守恒观，电磁波蕴涵着能量的传递观。
不管是万有引力还是电磁力，相关概念和规律都较为抽象，教学中需要进行大量的探究体验并有效利用丰富多彩的物理学史料、动画和视频，将学生“带回”当时的历史事件中以及微观世界里，体会物理学的精彩与神奇之处，感受科学家的思考过程，接受物理观念变革的洗礼，从而实现相互作用形式观念的内化。此外，教学中需要注意，相互作用的形式是可以相互影响的，万有引力相互作用和电磁力相互作用并不是完全孤立的，它们可以共同发生，也可以相互影响，相互作用过程中伴随着能量的变化，其结果可能会导致一种形式的相互作用转变为另一种形式的相互作用，在复习阶段，教师需要重点讨论这个问题。
相互作用观念是初中物理观念构建的重点与难点，教师必须超越对具体知识的教学，首先从本文分析的两个层面构建起基于学生主体的相互作用观念，打通物理知识与相互作用观念之间的关系。教师要在教学中以知识为载体，通过创设符合学生认知规律的教学情境，引导学生通过高水平的思维和学习活动，学会从相互作用的视角来分析相关的物理现象与问题，构建起以学生为主体的相互作用观念，从而落实核心素养的要求。
【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）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[2]毛予廷.运动与相互作用观念层级模型建构及高中物理教材适应性分析[D].重庆：西南大学，2018.
[3]梁佳欣，张静.物理学科核心素养的研究现状及发展趋势[J].物理教师，2019（8）.
[4]陈佩佩.中学阶段“运动与相互作用”主题的学习进阶[D].南京：南京师范大学，2018.
【作者简介】
胡家光（1980～），男，副教授。研究方向：物理师范生的培养策略研究。