在物理概念教學中培養學生自主學習能力之管見

趙一芳

（蘇州市田家炳高級中學，江蘇 蘇州 215000）

學生用什么樣的手段和方法、通過什么樣的途徑獲得知識，直接關系到其學習收獲的大小，對學生終身發展的影響也明顯不同，因此，在中學物理教學中培養學生的自主學習能力是一個重要的教學目標.

我國著名物理學家吳有訓先生曾多次告誡學生：“學物理首先要概念清楚.”物理概念是物理學重要的基礎，是學生建構物理學知識的核心組成部分.物理概念學習效果的好壞，直接影響到學生對物理規律的理解，關系到學生對物理科學方法的掌握.如何在物理概念教學中培養學生自主學習的能力呢？筆者根據自己多年的教學實踐，認為應該重視如下幾個方面的問題.

1 主動聯系生活、自主設計實驗，創設情境引入物理概念

概念的引入是物理概念教學的首要環節.在物理概念教學中，教師要給學生創設良好的物理情境，引起學生的注意、造成認知沖突、培養學生學習興趣、調動學生學習的積極性，使學生投入到新問題的探究之中.

1.1 密切聯系生活，喚起學生親身體驗，自主感知新概念

中學物理課程標準在教學建議中提出“應使物理貼近學生生活、聯系社會實際.”物理概念的產生源于生活，而概念的應用又要回歸生活，因此在進行物理概念教學時要密切聯系生活，關注學生的生活經驗，打通書本與現實生活之間的界限.

每個人在日常生活中，都會通過感覺、知覺對某一事物得到一些體驗，在大腦中留下一些印象、記憶，人們常稱之為“前概念”.在物理概念教學中要注意發掘學生頭腦中存在的“前概念”，剖析這些“前概念”是錯誤的還是有不足之處.教師可通過提供資料、方法，引導學生對正確的“前概念”加以“豐富”，將新的概念納入其原有的認知結構之中；還應引導他們對片面或錯誤的“前概念”進行“修正”，將錯誤的概念轉變為正確的概念.充分發揮 “前概念”的積極作用，帶動學生自主想象、促使學生自主思考，培養學生親自動手感知、動腦思維的習慣，實現“前概念”向物理概念的轉化，從而取得事半功倍的教學效果.

例如，學習“慣性”這一概念時，通過喚起學生乘坐公共汽車時，司機突然啟動或緊急剎車時的感受，讓學生自主感知“物體保持原來運動狀態”的含義.這實質上是幫助學生提取儲存在頭腦中的感性知識，并在此基礎上加工形成概念.而從生活實際中引入概念簡便易行、親切自然，有助于培養學生注意觀察、勤于思考的良好習慣.

1.2 自主選擇、設計、演示隨堂實驗，直觀描述新概念的特征

任何物理概念都建立在客觀事實的基礎上，物理概念的學習應該貫徹“從生動的直觀到抽象的思維”這一基本的認識規律.引人入勝的實驗能激起學生的學習興趣，使學生對所研究的問題產生強烈的求知愿望.在感知新概念時從演示實驗出發，引起學生的選擇性知覺，啟發學生自主進行“隨堂小實驗”，使學生對物理現象有清晰的認識，然后分析現象的本質，幫助學生從具體的感性認識過渡到抽象的理性認識.

例如：簡諧運動的圖像是余弦（或正弦）曲線.這一概念的特征，可通過理論推導得出振動方程，但對高中學生來說要求太高，不易理解.如果讓學生自主選擇或者設計一個實驗，親自演示并描繪出振動物體的位置隨時間的變化直觀軌跡，那么展現在學生面前的不僅是一條曲線，而且是讓學生親自感知“簡諧運動”的過程.又如在“微小形變”概念引入時，幫助學生親手自做一個演示實驗：用一個玻璃瓶裝滿紅色液，密封瓶口并插一根細管，用手擠壓瓶子，可以看到細管中的液體的位置發生變化，從而說明瓶子發生了形變.這既符合物理學科的特點，又符合人們認識的特點，還符合中學生好奇、好學、好動的心理特點.

2 通過對概念的組織和辨別，培養學生自主學習的能力

通過概念的組織和辨別，可以使概念的多維度屬性在概念內和概念間建立多種聯系，防止概念的混淆和遺忘.在實際的教學過程中，這一階段往往沒有被普遍重視，誤以為多記憶幾遍定義、多做一些練習題就能達到理解概念的目的.事實上，理解概念不應該通過機械重復和強化訓練來實現，而是要通過概念的變式和自主重組認知結構的方法來實現.

2.1 自主運用概念變式，使新概念的構建立體化

物理現象的本質特征往往比較隱蔽、抽象，不易直接觀察，難于把握，在物理概念教學中采用變式教學能有效地糾正和消除對概念片面的認識，幫助學生認清概念的內涵與外延，從而建立科學的物理概念.

例如在講授“力”這一概念時，教師應抓住力是物體間的相互作用這一本質特征，變化其他非本質特性，運動物體間、靜止物體間、接觸物體與非接觸物體間都可以產生力.這樣有利于學生把握力的本質特征.又如磁場方向的表述也可以運用概念的變式來加以認識，“磁感線的切線方向表示磁場的方向”與“磁場的方向是小磁針靜止時N極的指向”兩種表述具有相同的本質，它們都是根據磁場的基本特性來得出的.

2.2 自主辨別相似概念的異同，進行整理分類

在物理學中，有些概念很相似，但其意義卻有本質的區別.在教學中既要注意某一概念的本身，又要注意不同概念之間的聯系，可以采用找聯系、抓類比的教學方法，來幫助學生理解這些概念，讓學生知道其間的區別和聯系.這對幫助學生理解和掌握概念有很大的幫助.

例如許多概念都有比值定義式：壓強P＝F／S，密度ρ＝m／V，電阻R＝U／I等等.這些物理概念的定義式形式相似，可以引導學生對這一類概念進行整理、歸類，進一步分析其共性，通過理解一個概念來理解一類概念.再如學習電場強度定義式E＝F／q時，如何理解“電場強度E是電場本身的性質”是重點也是難點.學生在理解“電場中的某一點F與q的比值為恒量，F、q的變化并不改變E的值”時往往有困難.把電場強度與密度、電阻歸為同一類，引導學生在理解密度、電阻的基礎上進行類比，可以對電場強度這一概念的理解起到推波助瀾的作用.

2.3 自主構建概念體系，促進新舊概念間的融會貫通

建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情景中，借助其他人（教師或學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得的.教師如何幫助學生富有成效的學習概念呢？答案是幫助學生通過聯系來形成概念，要引導學生建構自己的概念網絡體系，形成對概念多方面多角度的全面理解，以便促進學生學會自主學習、學會意義建構.

高中物理涉及的概念都可以根據其特征以及與其它概念之間的相互聯系形成完整的知識體系.教學過程中教師在幫助學生構建概念體系的同時，還要引導學生努力尋找與這一概念相關的知識，使學生知識體系中已有概念網絡得以延伸和擴展，形成更為完整的知識網絡，便于運用時提取所需的信息.

例如學習電勢能的概念時，首先要激活電荷、電勢、電勢差、電場線等概念，同時把重力做功與重力勢能的變化作為先行組織者，把“重力做功”和“電場力做功”進行類比，得出電場力做功與電勢能變化的關系.

自主構建概念體系，找到新概念的懸掛點，在網絡體系中激活任意一個點，都將引出相關的聯想.隨著知識的積累，網絡的編織將更加完善，有利于新概念的鞏固.構建概念體系的過程既是學生理解概念、準確運用概念解決問題的過程，也是提高學生自主學習能力的過程.

3 創設多種情景運用概念，提高學生自主學習的能力

在中學物理教學中經常會遇到這樣的情況：上課內容都聽的懂，而課后卻做不出練習題.筆者認為現在的學生不善于分析某一特定情景中的物理知識，特別是物理概念的運用，從而造成對物理問題“一聽就懂，一看就會，一做就錯”這種現象的出現.教師要引導學生自主呈現生活情景、通過演示實驗自主設計情景、根據問題自主創造情景，在情景中運用概念、掌握概念.

3.1 根據生活實際創設物理情境

師生結合物理概念在生活、生產及科學技術中的應用呈現針對性的情景，有助于學生獲得必要的感性認識，使學生感到親切，容易接受，有利于培養他們自主觀察、自主思考、自主分析的能力.

例如在學習“交變電流”后，讓學生思考：如何來解釋在有日光燈的房間里開、關電風扇時，其扇葉看起來有時是靜止的，有時是正向轉動或反向轉動的.通過自主分析生活現象既讓學生體會學習物理知識的價值和意義，又從中培養了學生自主分析問題、解決問題的能力.

3.2 基于實驗創設物理情境

有些概念所涉及的物理現象和過程不是學生在日常生活中常見的，僅僅依靠學生已有的經驗是不夠的，這時教師就要運用實驗創設物理情境，將生活、生產實踐中不易觀察到的物理現象顯示出來.

例如在“電磁感應現象的運用——變壓器”這節課中，首先給學生出示變壓器的模型，并介紹變壓器左右兩邊纏有不同匝數的線圈，右邊線圈接1節干電池，組成閉合電路.教師閉合電鍵后讓兩個學生手拉手分別接觸左邊的線圈的兩端，并讓學生說出自己體驗到的感覺.然后突然斷開開關，學生感到瞬間發麻就本能地斷開原來拉著的手，他們告訴全班學生被電擊的感覺.真實的感受具有很強的說服力和感染力，能激發起學生自主進行實驗的興趣，能調動起他們自主探究的熱情.學生運用物理概念自主開發、設計課堂小實驗，是學生自主學習的能力提高的表現，也為他們今后在學習、生活、生產實踐中解決實際問題打下良好的基礎.

3.3 利用網絡資源創設物理情境

學生在生活中所見的物理情境比較分散，若不加以再現、比較、提煉，難以分析出其中包含的物理概念及規律.網絡的出現，使得在課堂上展示多種物理情境成為了可能.例如，加速度的概念離學生的生活經驗比較遠，學生在運用時容易犯錯.教師可以指導學生自主查找網絡資源，在課堂上展示：撲蝶可以徒手，而打蒼蠅不僅要用蒼蠅拍，動作還必須敏捷；載重汽車、小轎車在紅燈變綠燈后的快速啟動；遇到緊急情況下的急剎車等等.通過情境再現，學生便容易從對比中理解這些物體速度變化快慢的不一樣：在以上情景中蒼蠅比蝴蝶速度變化快，小轎車比載重汽車速度變化快.顯然，利用網絡資源再現物理情境，同樣有助于學生正確地運用物理概念，從中也可以提高學生搜集、處理信息的能力.

筆者在物理概念教學實踐中注重學生自主學習能力的培養.在課堂上創造讓學生主動參與的教學情景和氣氛，激發學生思維的火花，在教學過程中起到引路人的作用.而學生的主動參與、自主預習，通過各種途徑搜集資料、提出自己的觀點、看法并積極討論以及合作學習和自主評價等活動，使他們逐步地成為了學習的主人，他們的學習主動性、能動性和獨立性都有了較大程度的提高.

1 閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論.北京：高等教育出版社，2005.

2 劉力.新課程理念下的物理教學論.北京：科學出版社，2007.

3 孫孜.變式教學應注意的幾個問題.教育實踐與研究，2009（6B）：36－38

4 王學文，趙永華.探究物理概念的基本特征.物理通報，2007（11）.