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摘 要：物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任是构成物理核心素养的四个要素。其中，物理观念统领全部知识内容并将物理知识连为一个整体。对学生物理知识的理解、应用以及生活实践有着引领作用。本文就如何通过课堂设计帮助学生构建物理观念以及提升物理观念水平的提升提出一些思考。
关键词：物理观念;物理观念水平划分
德国物理学家冯·劳厄说过“教育给予人们的无非是当一切已经学过的东西都忘记后所剩下来的东西”。对于高中物理来说，当学生把所学过的具体物理知识都遗忘的时候，“剩下来的东西”应该就是学生通过学习，所形成的从物理学视角对物质、运动、相互作用与能量的基本认识，并能用其解释自然现象和解决实际问题，也就是根植于学生头脑中的物理观念。
物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任是构成物理核心素养的四个要素。其中，物理观念具有更高层次的抽象性，它统领全部知识内容并将物理知识连为一个整体。爱因斯坦曾说：“在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用，物理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式”。 物理观念赋予了物理知识一定的灵动性和能动性，对具体物理知识的理解、应用以及生活实践都具有自上而下的引领作用，为学生对新物理知识或现象的研究指明了思维方向。若缺乏物理观念的引领，学生对物理知识的理解容易出现偏差，更谈不上深入理解、有效迁移及应用。
然而，学生依靠记忆物理知识并不能自发地形成物理观念，它不是物理概念、物理规律等知识的简单积累。物理观念的形成需要一个过程。物理观念的形成是学生学习物理概念、物理规律等具体的物理知识，并在此基础上，将物理概念和规律等在头脑中提炼和升华的过程;物理观念的形成是通过学生自主建构，将外在的物理概念、物理规律等物理知识与自身经验进行反思、对比、内化的过程;物理观念的形成是学生在物理知识不断的迁移和运用过程中，探索物理知识之间的内在联系，不断提高物理知识的概括性的过程。在物理观念逐渐形成的过程中，学生不断加深对物理知识所蕴含的物理学科思想的理解，使学生的科学思维不断得到提升。
因此，在物理教学中，要重视学生物理观念的形成和发展，通过合理的设计帮助学生构建构建物理观念，促进学生物理观念水平的提升。笔者以为，以下的教学设计策略是可行的。
一.创设对比情境，引发认知冲突，促进生活经验向物理观念的转化
学生在分析物理问题时，常常从经验入手，甚至完全凭感觉，从而导致问题分析不清，题目解决不了。其本质问题在与学生缺乏物理观念。创设物理情景，特别是与学生原有的经验和认知相冲突的对比情境，能够有效激发学生的求知和探索的欲望，使学生在原有知识、经验和新知识的交互作用中構建新的认知模式，促进生活经验向物理观念的转化。
例如，在“超重与失重”的教学中，设计情境如下：
1、一位同学甲站在体重计上静止，实物投影体重计的表盘。
2、甲突然下蹲，观察体重计的示数是否变化，以及怎样变化。
3、甲突然站起，观察体重计的示数是否变化，以及怎样变化。
在学生的认知中，台秤的示数就应该是人的体重。这样的情景创设与学生的经验、认知相冲突，从而激发学生的疑惑：人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？在这个基础上，提出台秤的示数反应的是什么力的大小，并分析人静止时，该力的大小。学生在这个过程中，初步认识到“力学问题的分析要结合物体运动状态”的物理观念。然后，师生共同分析“下蹲”过程中支持力的变化，接着由学生自主分析“站起”的过程中人受到的支持力的变化情况。在这个过程中，学生初步形成了结合运动状态分析力学问题的物理观念。然后，老师提出“超重”和“失重”的概念，学生探究超重和失重的条件。通过学生认知的冲突和冲突的解决，学生不但能够准确掌握超重和失重的物理知识，更能促进学生“结合运动状态分析物体受力”的物理观念的形成，并引导学生分析新的物理问题。
二.铺设“绿色通道”，引导学生思维，促进物理观念水平的发展
新课标对物理观念进行了五个层次的划分。它们分别是“能从物理学视角观察”、“ 形成初步的物理观念”、“ 具有物理观念”、“ 具有清晰的物理观念”和“具有清晰、系统的物理观念”。这五个层次循序渐进，逐步提升。
学生通过学习和生活经验，已经具备了一定水平的物理观念。在教学中，老师要分析学生原有观念水平和本节课所需要达到的观念水平之间的差距，通过合理的设计，铺设“绿色通道”，帮助学生拓宽和深化原有的观念，促进学生物理观念水平的发展。
例如高一的学生在面对斜面上的物体上滑的问题时，总是会画出沿斜面向上的力。这是学生对于“力和运动”的物理观念水平比较低的一种表现。为了促进学生向更高层次的水平发展，我在“牛顿第二定律”的教学中设计如下：
A是10kg的铁块，B是1kg的木块，它们放在光滑水平面上，在1N的拉力下开始运动，它们会做什么运动？两种情况有什么区别？
总结：在合力相同的情况下，质量越大，速度变化得越慢。
以上四个情境，从学生原有的观念和经验入手逐步推进，帮助学生拓宽和加深对力和运动的认识，为牛顿第二定律的理解和应用铺设了“绿色通道”，促进学生物理观念水平由低向高发展。
三.设计程序化操作，准确理解概念，促进物理观念的构建
物理概念的准确理解是物理学习的基础。概念是学生思维的起点，无论是知识的学习还是技能的形成，都是以准确掌握概念和由概念组成的规律为基础的。在有些教学内容中，设计程序化操作，可以有效地帮助学生准确理解概念，促进学生知识的掌握和物理观念的形成。比如在“万有引力定律的理论成就”的教学中，学生常常因为不能准确理解表达式中的物理量而频频出错。为了帮助学生准确理解各个物理量的含义，我把学生总学生的解题步骤设计为三个操作——审模型、画模型图、列方程。具体设计如下： 【例1】已知地球半径R=6400km，地球表面的重力加速度为9.8m/s2，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.试估算出地球的质量是多少？
【例2】已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，求距离地球表面3R处的重力加速度是多少？
【例3】若将地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，轨道半径为1.5×1011 m，引力常量为G=6.67×10-11 N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少？（结果保留一位有效数字）。
通过三道例题，帮助学生构建三大模型：
接下来，通过“课堂训练”让学生按照三个步骤反复操练，在不同的情境中准确理解表达式中各个物理量的含义。这样程序化的设计和操作，能有效地帮助学生理解概念和规律，在正确处理实际问题的同时，促进学生物理观念的形成。
四.还原科学探究历史，穿越时空，促进物理观念的提升
物理知识、规律的掌握和应用固然重要，但它背后的孕育发展历程则更富启迪性。因此，在物理概念、规律的教学中，可以借助物理学史，为学生创设真实的情境，带领学生乘坐“思维之舟”穿越时空，荡漾于科学发现的曲折物理学历程，领略著名事件、现象、物理学观点、思想和方法及其对后世的影响。使学生真真切切地受到体验和熏陶，激发学生物理在社会生活中的价值的认识和反思，形成的情意类的物理观念。
例如，田家炳实验中学汪明老师曾上过的“划时代的发现”一课。汪老师从第一次工业革命的蒸汽机入手，引出康德的哲学思想，简介了奥斯特的发现历程，展示了法拉第的思考以及研究日记。在这些生动的物理学史的学习中，让学生深刻地认识到科学研究的第一要素——信念。接着，汪老师谈到科学研究不光要有坚定的信念，还要有科学的方法。他展示了法拉第在研究过程中某一日提出过的四种研究方案，并让学生按照法拉第的研究方案，穿越时空，重走法拉第的研究历程，进行分组实验。通过四个失败的实验，让学生体会到科学研究并不是神秘和高不可攀的同时，也认识到科学研究的艰辛。然后，汪老师展示了法拉第感应线圈，并演示实验电磁感应现象。然而，汪老师并没有纠缠于电磁感应产生的条件，而是通过对安培、科拉顿的研究故事的介绍，反问学生为什么法拉第能够成功发现电磁感应现象。进而提出了科学研究又一重要要素——创在性思维。最后，汪老师介绍了法拉第的成就以及对人类社会的影响——引发了第二次工业革命，预示着第三次工业革命，即信息化时代的到来。
经过汪明老师艺术的设计，学生穿越历史，仿佛回到了那个伟人辈出，科技大爆发的年代，深刻地领悟了物理学研究对人类社会的影响。为学生以后从事科学研究增进了信心，指明的方向。将学生的物理观念由知识类、方法類，提升到了情意类观念。
综上所述，在教学设计中立足于学生物理观念的构建和提升，不但能有效地帮助学生更准确地理解概念，更深刻地掌握方法，而且能激发学生将物理知识与生活实践相联系的科研激情。
参考文献
[1]任建英.谈物理观念.物理教学，2017（2）.
[2]曾志旺.物理观念及其形成与发展的教学策略.物理通报，2016（11）.
[3]周栋梁.基于物理观念形成和发展的高中物理中况教学设计的实践.中学物理教与学，2018（17）.
关键词：物理观念;物理观念水平划分
德国物理学家冯·劳厄说过“教育给予人们的无非是当一切已经学过的东西都忘记后所剩下来的东西”。对于高中物理来说，当学生把所学过的具体物理知识都遗忘的时候，“剩下来的东西”应该就是学生通过学习，所形成的从物理学视角对物质、运动、相互作用与能量的基本认识，并能用其解释自然现象和解决实际问题，也就是根植于学生头脑中的物理观念。
物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任是构成物理核心素养的四个要素。其中，物理观念具有更高层次的抽象性，它统领全部知识内容并将物理知识连为一个整体。爱因斯坦曾说：“在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用，物理书上充满了复杂的数学公式，但是所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式”。 物理观念赋予了物理知识一定的灵动性和能动性，对具体物理知识的理解、应用以及生活实践都具有自上而下的引领作用，为学生对新物理知识或现象的研究指明了思维方向。若缺乏物理观念的引领，学生对物理知识的理解容易出现偏差，更谈不上深入理解、有效迁移及应用。
然而，学生依靠记忆物理知识并不能自发地形成物理观念，它不是物理概念、物理规律等知识的简单积累。物理观念的形成需要一个过程。物理观念的形成是学生学习物理概念、物理规律等具体的物理知识，并在此基础上，将物理概念和规律等在头脑中提炼和升华的过程;物理观念的形成是通过学生自主建构，将外在的物理概念、物理规律等物理知识与自身经验进行反思、对比、内化的过程;物理观念的形成是学生在物理知识不断的迁移和运用过程中，探索物理知识之间的内在联系，不断提高物理知识的概括性的过程。在物理观念逐渐形成的过程中，学生不断加深对物理知识所蕴含的物理学科思想的理解，使学生的科学思维不断得到提升。
因此，在物理教学中，要重视学生物理观念的形成和发展，通过合理的设计帮助学生构建构建物理观念，促进学生物理观念水平的提升。笔者以为，以下的教学设计策略是可行的。
一.创设对比情境，引发认知冲突，促进生活经验向物理观念的转化
学生在分析物理问题时，常常从经验入手，甚至完全凭感觉，从而导致问题分析不清，题目解决不了。其本质问题在与学生缺乏物理观念。创设物理情景，特别是与学生原有的经验和认知相冲突的对比情境，能够有效激发学生的求知和探索的欲望，使学生在原有知识、经验和新知识的交互作用中構建新的认知模式，促进生活经验向物理观念的转化。
例如，在“超重与失重”的教学中，设计情境如下：
1、一位同学甲站在体重计上静止，实物投影体重计的表盘。
2、甲突然下蹲，观察体重计的示数是否变化，以及怎样变化。
3、甲突然站起，观察体重计的示数是否变化，以及怎样变化。
在学生的认知中，台秤的示数就应该是人的体重。这样的情景创设与学生的经验、认知相冲突，从而激发学生的疑惑：人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？在这个基础上，提出台秤的示数反应的是什么力的大小，并分析人静止时，该力的大小。学生在这个过程中，初步认识到“力学问题的分析要结合物体运动状态”的物理观念。然后，师生共同分析“下蹲”过程中支持力的变化，接着由学生自主分析“站起”的过程中人受到的支持力的变化情况。在这个过程中，学生初步形成了结合运动状态分析力学问题的物理观念。然后，老师提出“超重”和“失重”的概念，学生探究超重和失重的条件。通过学生认知的冲突和冲突的解决，学生不但能够准确掌握超重和失重的物理知识，更能促进学生“结合运动状态分析物体受力”的物理观念的形成，并引导学生分析新的物理问题。
二.铺设“绿色通道”，引导学生思维，促进物理观念水平的发展
新课标对物理观念进行了五个层次的划分。它们分别是“能从物理学视角观察”、“ 形成初步的物理观念”、“ 具有物理观念”、“ 具有清晰的物理观念”和“具有清晰、系统的物理观念”。这五个层次循序渐进，逐步提升。
学生通过学习和生活经验，已经具备了一定水平的物理观念。在教学中，老师要分析学生原有观念水平和本节课所需要达到的观念水平之间的差距，通过合理的设计，铺设“绿色通道”，帮助学生拓宽和深化原有的观念，促进学生物理观念水平的发展。
例如高一的学生在面对斜面上的物体上滑的问题时，总是会画出沿斜面向上的力。这是学生对于“力和运动”的物理观念水平比较低的一种表现。为了促进学生向更高层次的水平发展，我在“牛顿第二定律”的教学中设计如下：
A是10kg的铁块，B是1kg的木块，它们放在光滑水平面上，在1N的拉力下开始运动，它们会做什么运动？两种情况有什么区别？
总结：在合力相同的情况下，质量越大，速度变化得越慢。
以上四个情境，从学生原有的观念和经验入手逐步推进，帮助学生拓宽和加深对力和运动的认识，为牛顿第二定律的理解和应用铺设了“绿色通道”，促进学生物理观念水平由低向高发展。
三.设计程序化操作，准确理解概念，促进物理观念的构建
物理概念的准确理解是物理学习的基础。概念是学生思维的起点，无论是知识的学习还是技能的形成，都是以准确掌握概念和由概念组成的规律为基础的。在有些教学内容中，设计程序化操作，可以有效地帮助学生准确理解概念，促进学生知识的掌握和物理观念的形成。比如在“万有引力定律的理论成就”的教学中，学生常常因为不能准确理解表达式中的物理量而频频出错。为了帮助学生准确理解各个物理量的含义，我把学生总学生的解题步骤设计为三个操作——审模型、画模型图、列方程。具体设计如下： 【例1】已知地球半径R=6400km，地球表面的重力加速度为9.8m/s2，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.试估算出地球的质量是多少？
【例2】已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，求距离地球表面3R处的重力加速度是多少？
【例3】若将地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，轨道半径为1.5×1011 m，引力常量为G=6.67×10-11 N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少？（结果保留一位有效数字）。
通过三道例题，帮助学生构建三大模型：
接下来，通过“课堂训练”让学生按照三个步骤反复操练，在不同的情境中准确理解表达式中各个物理量的含义。这样程序化的设计和操作，能有效地帮助学生理解概念和规律，在正确处理实际问题的同时，促进学生物理观念的形成。
四.还原科学探究历史，穿越时空，促进物理观念的提升
物理知识、规律的掌握和应用固然重要，但它背后的孕育发展历程则更富启迪性。因此，在物理概念、规律的教学中，可以借助物理学史，为学生创设真实的情境，带领学生乘坐“思维之舟”穿越时空，荡漾于科学发现的曲折物理学历程，领略著名事件、现象、物理学观点、思想和方法及其对后世的影响。使学生真真切切地受到体验和熏陶，激发学生物理在社会生活中的价值的认识和反思，形成的情意类的物理观念。
例如，田家炳实验中学汪明老师曾上过的“划时代的发现”一课。汪老师从第一次工业革命的蒸汽机入手，引出康德的哲学思想，简介了奥斯特的发现历程，展示了法拉第的思考以及研究日记。在这些生动的物理学史的学习中，让学生深刻地认识到科学研究的第一要素——信念。接着，汪老师谈到科学研究不光要有坚定的信念，还要有科学的方法。他展示了法拉第在研究过程中某一日提出过的四种研究方案，并让学生按照法拉第的研究方案，穿越时空，重走法拉第的研究历程，进行分组实验。通过四个失败的实验，让学生体会到科学研究并不是神秘和高不可攀的同时，也认识到科学研究的艰辛。然后，汪老师展示了法拉第感应线圈，并演示实验电磁感应现象。然而，汪老师并没有纠缠于电磁感应产生的条件，而是通过对安培、科拉顿的研究故事的介绍，反问学生为什么法拉第能够成功发现电磁感应现象。进而提出了科学研究又一重要要素——创在性思维。最后，汪老师介绍了法拉第的成就以及对人类社会的影响——引发了第二次工业革命，预示着第三次工业革命，即信息化时代的到来。
经过汪明老师艺术的设计，学生穿越历史，仿佛回到了那个伟人辈出，科技大爆发的年代，深刻地领悟了物理学研究对人类社会的影响。为学生以后从事科学研究增进了信心，指明的方向。将学生的物理观念由知识类、方法類，提升到了情意类观念。
综上所述，在教学设计中立足于学生物理观念的构建和提升，不但能有效地帮助学生更准确地理解概念，更深刻地掌握方法，而且能激发学生将物理知识与生活实践相联系的科研激情。
参考文献
[1]任建英.谈物理观念.物理教学，2017（2）.
[2]曾志旺.物理观念及其形成与发展的教学策略.物理通报，2016（11）.
[3]周栋梁.基于物理观念形成和发展的高中物理中况教学设计的实践.中学物理教与学，2018（17）.