論物理課堂導入的設計

鄭淵方

摘要：本文分別從物理概念和規律的特點和學生學習物理的認知特征兩個方面分析了物理課堂導入的類型及分類標準，同時提出了物理課堂導入設計的兩個原則。

關鍵詞：課堂導入；物理；課堂導入類型；認知特征

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)1(S)-0016-3

1 關于物理課堂導入類型的研究

導入是教師在教學活動開始時，引導學生進入學習的行為方式。導入的有效性是課堂教學有效性的良好開端。有效的導入不僅能引起注意、激發學習興趣和學習動機，而且能夠提高學生學習的效率，達到良好的學習效果。但目前教師對導入的研究多數著眼于激發興趣方面的作用，表現為重視導入，提出各種各樣的導入類型，而對用什么類型的導入更符合學生的學習心理，更有利于學生的有效學習的研究卻較少。很多研究都羅列出了一系列導入的類型，概括起來有：①復習導入；②經驗導入；③利用直觀演示導入；④用實驗演示的方式導入；⑤生產實踐和生活實際問題導入；⑥物理學史或故事導入；⑦運用邏輯推理的方法導入；⑧游戲導入等。導入的類型雖然豐富多彩，但對于課堂上該應用哪些類型導入，大家的認識還是比較模糊的，或只能憑經驗選擇。

事實上，導入的設計是整體教學設計的一個重要組成部分。進行教學設計之前一般要分析知識的邏輯性和學生學習的認知特點。導入的分類及如何有效導入也應該充分考慮這兩個方面。

2 物理課堂導入的有效設計

導入設計的重要根據就是物理概念、規律的特點和學生學習物理的心理特征。

2.1 物理概念和規律的特點及導入的設計

從物理概念和規律本身的特點來講，中學物理概念類型大概有本質特征概括的概念、比例概念和理想化模型三類，物理規律有歸納型和推導型兩種。概念和規律的特征不同，導入的設計也應該不同。

由本質特征概括而形成的概念和一些歸納型的規律，如機械運動、熵、重力等概念的導入可以通過適當的方式呈現自然界、現實生活、生產中的典型事例，比較這些典型事例的共同特征而導入。牛頓第二定律、機械能守恒、歐姆定律等可以通過提出類似于“如果提供各種不同的實驗條件，各種物理量之間將有什么樣的關系？”的問題，而引導學生進入實驗情境，在獲得形成規律的感性材料的基礎上分析、總結出規律。

很多比例概念也是屬性概念，初中教學中常常通過比較不同的物質或事物所具有的屬性以及該屬性在現實生活、生產中的應用而導入。如密度概念通常采用如何判斷幾種不同物質而導入，速度概念也是從如何判斷幾種運動快慢不同的物體而導入。在高中階段學習比例概念時，就可以通過復習這種方法導入。如加速度概念教學中，教師設置情境引導學生復習速度和密度等用比值定義的物理量，然后自然引出用比值定義的新物理量——加速度，這是分析兩個概念的建立方法（比值定義的方法）而導入的。

中學物理涉及到很多理想化模型，往往是學習的難點。一般要通過聯系自然現象、生活實際，從解決問題的方法導入如質點往往是學習高中物理遇到的第一個理想化模型。教學中經常發現這部分內容已經學過了，但到底什么情況下物體可以視為質點學生仍然很難判斷。因此，教師應通過創設一些更真實的問題情境，鼓勵學生根據自己的理解，尋找解決問題的各種方法。這樣，通過對解決問題過程的討論讓學生明白應根據研究問題的實際情況，具體問題具體分析。

2.2 學生學習物理的認知特征及導入的設計

如果按照學生學習物理概念、規律的認知特征來對物理概念分類，物理概念和規律大致可分為兩類：一類是學生在進入課堂學習時頭腦中存在與科學概念不一致的前概念或在學習過程中容易產生錯誤的概念，如力、功、浮力、牛頓第一定律、自由落體運動、溫度和熱量、電流、平面鏡成像、溶解與熔化等，這類概念是大量的（前概念舉例如表1）；一類是學生進入課堂之前還從未遇到的概念或一些抽象概念，如電阻、電壓、熵、電場（雖然這些概念抽象程度不同）。

進入課堂之前教師應對前概念知識的導入進行設計，一般應注重設置能充分暴露學生錯誤概念的情境，通過實際的情境引出問題。如牛頓第一定律教學中，分別呈現生活中力和運動的關系的兩種情況（一種是物體在一個外力的作用下運動，停止用力，運動也停止；另一種是物體在一個外力的作用下運動，停止用力，運動仍然維持一段時間）的現實情境，引出研究的問題：力與運動到底有什么關系？如果在學習過程中容易形成錯誤概念或片面理解，則需要教師針對學生可能產生的概念（如表1所示對質點的理解）設計恰當的全面反映概念或規律的情景，使學生形成正確的概念。

學生在學習之前還沒有相關概念的知識，可以通過類比、比喻、演示、實例等讓學生形成科學概念。如電場可以類比重力場，而熵概念則可以通過提供大量的自然界現象讓學生分析、概括、推理得到科學概念。

3 物理課堂導入的類型

通過以上對課堂導入的設計的分析，按照學生學習物理概念、規律的認知特征，可以總結出主要有以下四種導入類型。

3.1 設置形成認知沖突的問題情境

學生在學習科學概念之前，由于生活經驗的影響，對很多科學概念都存在不正確的理解，在科學概念的學習過程中也會由于理解的偏差產生錯誤的概念。根據學生學習的這一認知心理特征，如果是學生具有物理前概念的物理概念和規律教學，可以采用設置形成認知沖突的問題情境而導入的方式。如在牛頓第三定律的教學中，可以展示以下幾種情境：（1）拔河比賽中雙方從僵持狀態到繩子被拉向一方；（2）馬拉滿載的貨車從不動到一起往前運動；（3）以卵擊石，雞蛋破碎而石頭不破。提出問題：作用力與反作用力之間的關系如何？

這種導入要求所設置的問題情境針對性強，能通過學生的表達充分暴露其前概念的錯誤，也就是在學習科學概念之前，讓學生清楚自己原來是怎么想的。

設置形成認知沖突的問題情境，通常有采用現實情境、演示實驗、圖片分析、小測驗等形式，從而創設引起認知沖突的物理學習環境。

3.2 提供感性認識的現實情境

學生在學習抽象的概念和規律之前獲得充足的感性經驗有助于概念的形成。按照學習的這種特征，大多由本質特征概括而形成的概念和一些歸納型的規律可以采用提供感性認識的現實情境而導入的方式，如機械運動、熵、重力等概念的導入可以通過適當的方式呈現自然界、生活、生產中的典型事例，可以比較典型事例的共同特征而導入；多普勒效應的課堂導入可用火車進站時的鳴笛聲、汽車遠離時的鳴喇叭聲讓學生感受靜止的觀察者聽到的聲音的變化。

這類導入的形式主要應用現實生活、生產中典型事例和演示實驗等形式，比較典型事例的共同特征而導入。有時為了給學生提供感性認識，也可以通過簡單教具或用實驗導入。

3.3 設置使學生感興趣的情境

如果對學習的內容感興趣，那么學生就更愿意學。這是學習的一般心理特征，同樣適用于物理教學。不論是哪一種概念、規律，都可以采用設置使學生感興趣的情境而導入的方式，但首先應考慮上面兩種導入方式。通過對教學效果的影響決定導入的方式，如靜電屏蔽課上，教師用感應起電機給一個空心球殼帶電，讓兩名同學“玩”搶電荷的小游戲，一位同學從球外表面搶，另一位同學從球內表面搶，看誰能搶到電荷。這個課題用小游戲導入，首先可以激發學生學習動機，但如果是自由落體運動的教學，就必須先考慮學生的前概念。導入設計可以是先視頻播放墨西哥懸崖高空跳水比賽的情境（運動員在空中短暫的時間內，應做完預先自選的全部比賽動作），然后提出問題：體重較大的運動員，會影響停留在空中的時間嗎？影響物體下落時間的因素有哪些？這樣的設計不僅可以引起學生興趣，同時對學生形成正確的概念是很有幫助的。而很多教師都通過用直尺測反應時的活動導入，這種導入也可以激起學生的學習興趣，但在學生形成科學概念及應用科學概念解決問題方面效果明顯不如考慮學生前概念的導入設計。

3.4 分析新舊知識之間的內在聯系

溫故而知新，是符合學習的心理特征的一般教學方式。有經驗的教師往往很注重新舊知識之間的內在聯系，如知識內容之間的內在聯系、新舊知識建立方法的一致性、知識對學生情感、態度和價值觀培養方面的相互聯系等。如果所掌握的概念和規律與已有經驗一致，常常可以采用這種復習舊知識、分析新舊知識之間一定的內在聯系而導入。

例如，在實驗的基礎上進行科學的推理和想象是牛頓第一定律教學的一個難點，教師可以利用學生探究聲音的傳播的過程來類比牛頓第一定律中的科學推理和想象的過程。這樣，學生就很容易理解，這是分析規律得出的方法而導入的。再如加速度概念教學中，教師設置情境引導學生復習速度和密度等用比值定義的物理量，然后自然引出用比值定義的新物理量——加速度，這是分析兩個概念的建立方法（比值定義的方法）而導入的。

復習舊知識、分析新舊知識之間一定的內在聯系而導入的方式要求教師要有意識地分析知識之間的內在聯系，教師可以通過直接提問的形式讓學生復習已學知識，然后引出新知識，這是最簡單的復習導入方式。

以上的分類標準是，第一種類型主要反映了科學概念學習特有的認知特征，第二種類型反映了抽象概念學習共同存在的認知特征，第三種和第四種類型反映了任何知識學習共同的認知特征。這四種類型的導入不僅針對新課的導入，也可以用于教學環節的銜接過渡，如導入引力常量的測定、學習了“力的合成”概念后過渡到“力的平行四邊形法則”等。

4 物理課堂導入設計的原則

從導入的作用看，物理課堂導入設計的最重要的原則應該是引起注意，激發動機和興趣，這是顯而易見的。另外，中學物理教學的一般原則同樣適合導入教學。下面針對導入設計中的問題指出導入設計時應特別注意遵循的兩個原則。

4.1 實用且適合的原則

實用是指導入有助于學生對即將學習的知識的理解和應用，切忌華而不實，甚至對學生理解起到干擾作用。適合就是要因地制宜，因時而依。適合城市學生的情境不一定適合農村學生，反過來也一樣；適合這類學校學生的問題事件不一定在其它學校取得同樣的效果；時代在發展，以前的情境可能不適合現在。實用和適合是聯系在一起的，不實用的導入往往也是不適合的。

4.2 蓄意而自然的原則

這里的“蓄意”是指教師在設計導入時一定要想著將要達到和實現的目標，為了達到目標而將知識的特點和學生的特征結合，而不能沒有目標地進行導入設計和教學。“自然”就是讓學生在心理上容易接受教師的導入和教學的內容。“蓄意”和自然也是緊密相關的，經過教師“蓄意”的教學設計應該讓學生自然、輕松地學習，給學生以身心的享受。

(欄目編輯趙保鋼)