高中物理概念課堂教學的四種模式

葉美蓮

【摘 要】闡述高中物理概念課堂教學的四種模式：“克服與新概念相抵觸的前概念錯誤”的模式，“以實驗現象建立概念所需的感性知識”的模式，引人沖突的設計使學生對物理概念有長時間的記憶”的模式，“多向交流促進對物理概念理解”的模式。

【關鍵詞】物理概念 前概念 教學設計 多向交流

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）04B-0140-03

物理概念是反映物理現象和過程的本質屬性，并對其思維方式、共同性質、本質特征進行抽象化和概括化，是構成物理規律和公式的理論基礎。在某種意義上可以認為，高中物理概念是高中物理學理論的根基和精髓，是高中物理學大廈的磚石。在高中物理課堂教學過程中，使高中學生形成物理概念、掌握物理規律，并在課堂教學過程中發展高中學生個體能力是物理課堂教學的核心問題。因此，在高中物理概念課堂中，構建多種教學模式更好地教授學生物理規律、概念、理論。

一、“克服與新概念相抵觸的前概念錯誤”的模式

利用實驗和問題的教學方法，消除與新概念相抵觸的“前概念”的錯誤認知。在高中物理教學過程中，把高中生在接受正式的物理概念學習之前，在日常生活中形成的習慣、經驗、思維方式獲得的一些感性的、缺乏概括性和科學性的經驗，統稱為“前科學概念”，簡稱“前概念”。

在高中物理概念課堂教學過程中，當高中生的“前概念”與新概念相抵觸的情況下，如果直接講授“新概念”，那么引起的教學反應較低，這是因為高中生對自己在日常生活中總結、概括形成的物理“前概念”深信不疑。當學生從自身的物理“前概念”出發，聽物理概念課堂教學中老師講授的物理“新概念”時，往往只接納了那些與學生自身原有的物理概念知識結構相同的內容，而不主動接受與學生原物理概念知識結構相矛盾的內容。由此就會出現這樣的幾種情況：①未引起注意；②無法理解；③勉強記住新概念；④無法融會貫通；⑤只能將新記住的物理概念與原來的概念分別擱置；⑥遇到實際問題時，仍按原來的概念進行思維。

高中物理課堂教學是一個師與生、生與生構成的動態過程，是克服與新概念相抵觸的前概念的教學過程。要實現觀念的轉變，需要在高中物理概念教學中創設情景，讓高中生在物理概念認識中產生巨大的心理震顫，以動搖學生頑固的“前概念”的基礎，然后引導學生獨立思考，將學生帶到無盡的高中物理概念的思索當中。

例如，在“自由落體運動”的物理概念教學中，設計實驗，在課堂上進行操作演示，并通過分層設問進行教學。

（1）課堂實驗：紙巾和粉筆頭由靜止開始下落的運動。（強調：同時同高度）

問題設計1：哪一個下落得更快？

學生會根據日常生活觀察經驗，快速、積極、響亮作答：粉筆頭快，紙巾慢。

問題設計2：是不是紙巾輕，才下落得慢？

留1分鐘時間給學生思考、討論。

（2）課堂實驗：把同一張紙巾揉搓成一團，重復第一次實驗。（強調：同時同高度）

問題設計1：發現哪一個下落得更快呢？

學生可根據實驗現象親眼觀察到：幾乎一樣。

物理概念課堂教學繼續深入學習。

問題設計2：物體下落快慢的因素受什么影響？

在“自由落體運動”的物理概念課堂教學過程中，教師引發學生對原有物理“前概念”產生懷疑，在心理上使其對以前的知識引出的錯誤產生巨大的震顫。通過體驗教學形式暴露學生的錯誤的物理“前概念”，引發學生對錯誤的物理“前概念”的思考。消除與新概念相抵觸的前概念的影響，讓事實說明“實驗遠勝于經驗”，給予學生寬泛、自由的思考和探索的空間。這樣做，有助于學生建立高中物理概念，對物理概念有新的、科學的認知，動搖學生頑固的物理“前概念”的基礎，實現對物理“前概念”觀念的轉變。調動高中生在物理概念課堂教學的積極性，鼓勵學生對有關物理新概念問題多提問，并善于表達自己的思考和見解。

二、“以實驗現象建立概念所需的感性知識”的模式

以實驗現象建立概念所需的感性知識，讓學生實現從感性認識到理性認識的飛躍。高中物理是一門以實驗為基礎的學科。如果高中生在物理概念的學習過程中缺乏建立物理概念所需的感性知識，那么就要通過一些典型的趣味性的物理實驗來讓學生觀察現象，從而獲得鮮明的感性知識，并在此基礎上形成科學的物理概念。如“機械波的形成過程及傳播特點”這一節，對高中生來說比較抽象，學生很難從事物本身形成該知識點的正確的概念，而且又易與“質點的振動”相混淆。為讓學生體驗和感悟“機械波的形成條件及其傳播特點”，就要構建以實驗現象建立概念所需的感性知識的模式教學。在課堂上創設模擬情景，讓10名身高相近的學生手肩互搭排成一列，同時提醒學生保持連帶關系，不松手，保持平衡。從左開始讓學生依次做蹲下、站起運動，顯現上下運動現象，且相鄰學生順次各慢一拍，形成精彩的“人浪”，展現在全班同學眼前，學生興趣盎然。在此物理課堂情景下，引導學生探究：① 10位同學為什么要“勾肩搭背”？②后一位同學與前一位同學相比，有何不同？③“人浪”沿著水平方向傳播，人隨“浪”“漂移”了嗎？在這樣以實驗現象建立概念所需的感性知識的模式教學活動中，讓學生“置身”于一列波的傳播中，“成為”“波”的一部分，實現學生在物理概念課堂教學過程中從感性認識上升到理性認識的飛躍。

參加表演的學生在親身體驗過程中意識到自己在波動中扮演了一個質點，體驗到自己作為“質點”的運動規律。領悟到原來手拉手相當于彈性介質，振動在“介質”中傳播便形成了“機械波”。學生通過“人浪”模擬“波的形成和傳播”過程獲得成功的體驗，能更好地掌握個體的振動、集體的運動，沒有出現質點隨波的傳播而遷移的錯誤認識，物理概念教學中的難點在不知不覺中被克服了。

事實證明，高中物理課堂構建“以實驗現象建立概念所需的感性知識”的模式教學，從學生已有的物理概念基礎知識、生活經驗、生活環境出發，將體驗教學融入到高中物理概念教學中，恰當地啟發學生進行物理概念思維，并通過多種功能作用于學生的多個感官，使學生處于最佳的學習狀態。

三、“引人沖突的設計使學生對物理概念有長時間的記憶”的模式

沖突的詞語解釋中有一條為，對立的、互不相容的力量或性質（如觀念、利益、意志）的互相干擾?！皼_突的教學設計”，是指在高中物理概念課堂教學過程中，利用師生對同一事物持有不同的看法、不同的理解方式、不同的態度，從而對物理概念的科學認識產生的矛盾、對立和激化而設計的教學活動。這是一種在概念教學活動過程中，構建引人沖突的設計來促使學生對物理概念有長時間記憶的模式教學。這些教學設計可以作為高中物理課堂概念教學知識點的銜接內容，以起到承上啟下作用，有效地組織高中生開展討論、交流，消除慣性思維的影響，流暢地形成物理概念。

例如，在“勻變速直線運動的位移與時間的關系”的應用中，先作圖，再設問。

（1）做勻變速直線運動的物體，若已知物體的初速度、加速度和運動時間，能否求出物體運動的位移？

學生可隨即作答：用位移公式來計算。

（2）若已知物體的初速度、末速度和加速度，能否求出物體的位移？

學生可由 v=v0+at 求出時間 t，再代入位移公式，即可求出位移。

利用學生的解題思路，小結。我們可以用分步的方式解決問題，求出一個中間量—— 時間。引人沖突的教學設計：

（3）假若“時間”不是我們必要的結果，怎樣選擇放棄代入數據的步驟，消去“時間”這個物理量？（根據學生學習掌握情況，預留給三分鐘時間思考）

學生建立物理概念的新知識：把 v=v0+at 變形得，并把它代入位移公式，即可整理得到一個不含時間的關系式，位移和速度的關系式：vt2-v02=2as。

在這一節構建“沖突的教學設計”中，通過已知條件求解位移的兩種方法，形成沖突，可達到三個目的：①完成“速度—位移公式”的推導過程；②學生對“速度—位移公式”產生記憶；③長時間記住兩個公式的應用范疇。

四、“多向交流促進對物理概念理解”的模式

“多向交流”，在高中物理概念課堂教學活動中，以交流為主，教師可自由發揮的一種教學方法，可有針對性、科學性、多樣性地根據不同的物理概念，采取不同的手段，進行協調、合理的優化與組合。因此，構建“多向交流促進對物理概念的理解”的模式教學，能為學生提供主動探索與合作交流的空間，給學生多一些自由的體驗，多一些思維上的想象?！岸嘞蚪涣鳌痹试S學生從不同的角度認識問題，采用不同的方式表達自己的想法，運用不同的知識與方法解決問題，鼓勵解決問題策略的多樣化，給不同學習層次的學生得到不同程度的發展。

例如，在進行“失重和超重”的概念教學活動中，展示演示實驗，引導學生觀察現象，從實驗現象中得出實驗結果，并進行討論、歸納。

演示實驗：兩個完全相同的條形磁鐵，放在平板AB上，磁鐵的N、S極間隔一定距離。剛開始，平板及磁鐵都處于水平位置，且靜止不動。將平板AB從原來位置突然向下平移。

實驗現象：兩條形磁鐵吸在一起。

學生觀察實驗現象時，情緒積極，在內心產生疑問。此時，引導學生學習教材相關內容，再次演示，學生就更易理解。

分析原因：平板AB由靜止到突然向下運動時，產生向下的加速度從而使物體處于失重狀態，且磁鐵與平板間的最大靜摩擦力減小。當最大靜摩擦力小于磁鐵間的吸引力時，兩磁鐵相互吸引。

將平板AB從原來位置突然向上平移。

學生猜想，大多數會回答“磁鐵不會吸引”。

學生分析：物體處于超重狀態，則最大靜摩擦力會增大。

完成演示實驗操作，學生驚奇地觀察到實驗現象：兩條形磁鐵吸在一起。為增加實驗的真實性，請一位同學上講臺再次演示，得出相同的實驗結果。

由此，學生的探究興趣被吸引，就勢指導學生小組合作、討論。得出實驗結論：兩條形磁鐵由運動到突然停止的過程也會產生失重現象。

學生實驗：站在體重計上完成上蹲、下蹲動作。

實驗觀察：體重計指針的擺動情況。讓學生回答。

可見，構建“多向交流促進學生對物理概念的理解”的模式教學，從學生的“最近發展區”出發，設計貼近學生生活的實際實驗，體現“從生活到物理，從物理到社會”的新課改理念，既生動又形象，使學生在分工合作，觀察、記錄、分析、描述、討論等過程中獲得與概念、規律相聯系的感性認識，有效地提高學生的分析問題的能力。

在高中物理概念課堂構建多種模式教學，引領學生探索知識本質，引導學生對現象進行觀察、思考、討論，通過認知、情感、意志、態度來學習，獲得精神上的成長，從而將新知識內化到已有的認知結構中。通過多種教學模式、體驗多種教學方法，使高中物理概念教學課堂充滿生命的氣息，讓學習成為一種生命的需要。

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（責編 盧建龍）