基于學(xué)生前概念設(shè)計(jì)新課導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)

王　碩　趙　瑩

(1. 北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京　100875；2. 首都師范大學(xué)物理系，北京　100048)

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基于學(xué)生前概念設(shè)計(jì)新課導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)

王碩1趙瑩2

(1. 北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京100875；2. 首都師范大學(xué)物理系，北京100048)

恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課可以讓學(xué)生在課堂的伊始狀態(tài)，對(duì)新課產(chǎn)生濃厚的興趣及飽滿的學(xué)習(xí)情緒，為整堂課的成功教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ).而導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)如能充分關(guān)注前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，則能更好地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變和物理知識(shí)的建構(gòu)，提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的效果.

前概念；新課導(dǎo)入；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；概念轉(zhuǎn)變

“新課導(dǎo)入”是課堂教學(xué)的第一環(huán)節(jié)，“新課導(dǎo)入”是否得法關(guān)系到課堂教學(xué)的成敗.若在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)巧妙安插實(shí)驗(yàn)則可激發(fā)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的興趣，為整堂課的成功教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)，并可以優(yōu)化中學(xué)物理課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)效益.

1　利用演示實(shí)驗(yàn)，提高新課導(dǎo)入效果

中學(xué)物理課堂教學(xué)的導(dǎo)入方法多種多樣，常用的方法有：直接導(dǎo)入法、銜接導(dǎo)入法、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入法、經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)入法、認(rèn)知沖突導(dǎo)入法、問(wèn)題導(dǎo)入法、直觀導(dǎo)入法、故事事例導(dǎo)入法、科學(xué)猜想導(dǎo)入法和活動(dòng)導(dǎo)入法[1].其中實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入法憑借實(shí)驗(yàn)形象直觀、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)一直是課堂導(dǎo)入的寵兒，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)導(dǎo)入新課，更能吸引學(xué)生的注意力，豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣和自覺(jué)性，激發(fā)其探索新知識(shí)的欲望[2]，幫助他們實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，從而提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，達(dá)到事半功倍的效果.

2　完善實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變

學(xué)生在步入物理課堂之前，都會(huì)或多或少的在實(shí)際生活和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)特定的物理現(xiàn)象產(chǎn)生一定的認(rèn)識(shí)，即學(xué)生的頭腦中存在前概念.前概念具有廣泛性、自發(fā)性、頑固性、隱蔽性和層次復(fù)雜性等特點(diǎn)[3]，這些特點(diǎn)被很多教師所忽視，而在教學(xué)中是可以好好加以利用的.將實(shí)驗(yàn)作為前概念轉(zhuǎn)變的載體，既符合物理學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，又能將抽象的物理概念生動(dòng)形象化，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.當(dāng)學(xué)生原有的知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生矛盾時(shí)，學(xué)生便會(huì)產(chǎn)生一種心理距離，也就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果使學(xué)生心理產(chǎn)生了不平衡感.為了重新達(dá)到平衡狀態(tài)，學(xué)生便會(huì)試圖利用已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，這就使學(xué)生產(chǎn)生了心理期待，并能夠積極、主動(dòng)地發(fā)散思維，從而構(gòu)建新的知識(shí)[4].所以筆者認(rèn)為，如果教師在新課導(dǎo)入過(guò)程中，能夠針對(duì)學(xué)生前概念設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并使其產(chǎn)生與學(xué)生前概念相悖的現(xiàn)象，即創(chuàng)造一個(gè)能容納新刺激物的新圖式，便可引起主體原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化，實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)識(shí)的質(zhì)的飛躍，從而達(dá)到更加理想的教學(xué)效果.

3　把握前概念來(lái)源，有的放矢設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在進(jìn)行某個(gè)物理概念學(xué)習(xí)之前，學(xué)生存在著多種多樣的前概念，其來(lái)源也不盡相同，主要源于日常生活經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)舊知識(shí)、概念不全面的認(rèn)識(shí)[5].這些先入為主的日常生活經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的負(fù)遷移和舊概念的局限以及由于詞語(yǔ)帶來(lái)的誤解進(jìn)行不恰當(dāng)類比而產(chǎn)生的與科學(xué)概念相似或相悖的理解，對(duì)中學(xué)生學(xué)習(xí)物理有很大的影響.

3.1針對(duì)日常生活的前概念

從日常生活經(jīng)驗(yàn)獲得的前概念，因?yàn)橹袑W(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的理解停留于表面化，不能把握現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的聯(lián)系以及現(xiàn)象背后的物理本質(zhì).

在學(xué)習(xí)“壓強(qiáng)”一節(jié)之前，學(xué)生知道力會(huì)使物體發(fā)生形變.但是物體發(fā)生形變的程度與哪些因素有關(guān)，學(xué)生對(duì)此還不清楚.所以可以利用如下實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入：將報(bào)紙綁在倒置的課桌的桌腳上并使其盡量平整.此時(shí)用手將磚塊平躺放置在報(bào)紙上，發(fā)現(xiàn)報(bào)紙撐住了磚塊.之后再將磚塊豎直放置在報(bào)紙上，放置前詢問(wèn)此時(shí)報(bào)紙是否還能撐得住磚塊？學(xué)生此時(shí)會(huì)對(duì)此具有極大的好奇心并注意力十分集中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)操作表明報(bào)紙已經(jīng)可以撐住磚塊后，會(huì)有更多的學(xué)生認(rèn)為此時(shí)報(bào)紙還可以撐得住磚塊.這時(shí)教師松手，報(bào)紙破裂，磚塊砸落到課桌上，發(fā)出巨大聲響，并會(huì)讓所有學(xué)生都瞠目結(jié)舌.

在學(xué)習(xí)“碰撞”時(shí)，可以先利用如下實(shí)驗(yàn)來(lái)向?qū)W生展示碰撞過(guò)程的內(nèi)力有多大：教師將鐵塊B和鐵塊C并排緊靠擺好，讓鐵塊A沿鐵塊B和鐵塊C連線方向撞擊鐵塊B.實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)鐵塊A和鐵塊B靜止，鐵塊C沿鐵塊A的方向運(yùn)動(dòng).然后教師讓班中力氣最大的同學(xué)用力按住鐵塊B，重復(fù)上述操作，并讓同學(xué)們?cè)僖淮尾聹y(cè)會(huì)出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象.大多數(shù)同學(xué)會(huì)認(rèn)為大力士同學(xué)會(huì)牢牢按住鐵塊B從而導(dǎo)致三個(gè)鐵塊都會(huì)靜止.實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與之前相同.這是由于雖然大力士同學(xué)按住了鐵塊B，但是碰撞的作用時(shí)間極短而且相互作用強(qiáng)度極大，所以人無(wú)法阻止碰撞過(guò)程中鐵塊的移動(dòng).此實(shí)驗(yàn)之后便可以讓學(xué)生真正體會(huì)碰撞過(guò)程當(dāng)中的內(nèi)力之大，并幫助其理解為什么碰撞過(guò)程可以看做是動(dòng)量守恒的過(guò)程.

3.2針對(duì)舊知識(shí)、概念認(rèn)識(shí)不全面的前概念

之前學(xué)習(xí)的舊知識(shí)同樣會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生物理學(xué)習(xí)的前概念.這是由于之前學(xué)過(guò)的知識(shí)比較淺顯、特殊，不具有一般性.或者學(xué)生對(duì)該知識(shí)所成立的物理背景并沒(méi)有深刻地理解.

圖1

在講授“自感和互感”這一節(jié)課時(shí)可設(shè)計(jì)如下導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)(如圖1).教師把播放器的音頻輸出端與原線圈相連，而副線圈則與揚(yáng)聲器相連.當(dāng)播放器播放歌曲時(shí)，從揚(yáng)聲器中聽(tīng)到了歌聲.該實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈之間并未直接相連，是學(xué)生們一直認(rèn)為的“斷路”狀態(tài)，但是電路中卻產(chǎn)生了電流，這與學(xué)生的前概念是完全相悖的.抓住這一點(diǎn)，用該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課堂導(dǎo)入，會(huì)讓學(xué)生從剛一開(kāi)始就對(duì)本節(jié)課產(chǎn)生極大的興趣，并且?guī)椭鷮W(xué)生對(duì)互感現(xiàn)象進(jìn)行更深入的探究.

圖2

在導(dǎo)入“沖量”概念時(shí)，可以通過(guò)圖2所示實(shí)驗(yàn)，了解力的作用效果與作用時(shí)間的關(guān)系，教師用手拉住下端繩子并提問(wèn)：若手用力拉繩子，哪一根繩子會(huì)先斷？如果學(xué)生回答上方繩子先斷，則快速拉繩子，發(fā)現(xiàn)下方繩子先斷.如果學(xué)生回答下方繩子先斷，則輕拉繩子并逐漸增大拉力，發(fā)現(xiàn)上方繩子先斷.之后重新固定好鐵塊，再提問(wèn)幾個(gè)同學(xué)，通過(guò)操作使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總是與學(xué)生所預(yù)測(cè)的現(xiàn)象相反.很少有同學(xué)會(huì)意識(shí)到不同的用力方式，也就是力的作用時(shí)間不同會(huì)導(dǎo)致不同的作用效果.該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)一直與同學(xué)的預(yù)測(cè)相反，因此學(xué)生會(huì)對(duì)此實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生極大的興趣，使得學(xué)生從一開(kāi)始便被強(qiáng)烈吸引，達(dá)到很好的教學(xué)效果.

4　結(jié)語(yǔ)

建構(gòu)主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是主體對(duì)知識(shí)主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程，學(xué)生是認(rèn)知信息的加工者、認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動(dòng)接受者和知識(shí)的灌輸對(duì)象.在物理教學(xué)過(guò)程中，教師的活動(dòng)不應(yīng)是生硬的填鴨式講授，而應(yīng)是調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)地跟著教師一同學(xué)習(xí)物理，從導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)開(kāi)始享受一堂又一堂有趣味并且有意義的物理課.誠(chéng)然，對(duì)學(xué)生前概念進(jìn)行充分的分析，并針對(duì)前概念進(jìn)行導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)浩大而繁復(fù)的工程，但是這項(xiàng)工程對(duì)于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念、解決物理問(wèn)題、建構(gòu)物理知識(shí)框架以及提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)有著重大的意義.

[1] 閆桂琴,孫枝蓮.中學(xué)物理教學(xué)論[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010：175-193.

[2] 齊玉梅.談物理教學(xué)中學(xué)生興趣的激發(fā)[J].黑龍江教育,2000,(1):81.

[3] 李靜.初中力學(xué)教學(xué)促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的策略研究[D].北京：首都師范大學(xué),2007.

[4] 俞立先,周蓉娟.小議演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生認(rèn)知建構(gòu)的意義[J].現(xiàn)代物理知識(shí),2005,(6):47-48.

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