物理課堂引導學生自主建構概念的教學策略

賀海軍

（寧波諾丁漢大學附屬中學，浙江寧波 315040）

物理課堂引導學生自主建構概念的教學策略

賀海軍

（寧波諾丁漢大學附屬中學，浙江寧波 315040）

本文圍繞高中物理概念教學，從利用實物觀察、探究實驗、概念起源、思維導圖、認知沖突等方面引導學生自主建構概念的角度，總結了物理概念教學的策略.

自主建構；物理概念；教學策略

課程標準要求學生在高中物理課中“學習終身發展必備的物理基礎知識和技能”.在課程內容上體現“時代性、基礎性、選擇性”.而高中物理教學中，使學生形成概念，掌握規律，并使他們的認識能力在形成概念、掌握規律的過程中得到充分發展，是高中物理教學的核心問題.李政道在回答怎樣才能學好物理這一問題時就曾強調：學習物理的首要問題是要弄清物理學中的基本概念.物理概念教學的效果如何，直接關系到學生對于物理知識的認知程度，進而影響到學生整體知識網絡的構建與拓展，可以說學好物理概念是學好物理的關鍵.但傳統的概念教學往往對概念的形成過程重視不夠，教學過程過于強調物理概念的知識本位，大大壓縮了概念形成過程的教學，在引出概念時沒有給學生足夠的感性認識，而是直接給出概念，其結果是學生只是死記物理學概念的內涵和外延，而沒有真正理解物理學概念的實質.建構主義認為，個體是通過積極主動的心理建構來獲取知識的，教師不可能把知識原樣不變地傳送到學生的頭腦中.筆者在長期的教學實踐中，摸索出幾種引導學生自主地建構概念的教學策略.

1 利用實物觀察，引導學生自主總結形成概念

觀察是一種有意的知覺，也是一種“思維的知覺”.物理學是借“物”求“理”的，細致、大量的觀察是前提.為了形成概念，在高中物理教學中，首先必須給學生提供足夠的感性材料，例如列舉生活中熟悉的實例，或提供模型、實物、掛圖等等，讓學生深入細致地觀察，在學生獲得感性認識的基礎上，提出問題，引導學生進行分析、探究，找出觀察到的現象的共性、本質屬性，概括抽象出本質，從而使學生正確地形成概念，進而導出物理概念的定義式和單位.例如“超重與失重”的教學，學生在剛接觸這些概念的時候常常出現錯誤，可以借助器材演示.取一個勁度系數稍小的彈簧，一個重物，把重物跟彈簧一端連起來，手拉彈簧的另一端，使整個裝置保持豎直狀態.當靜止時，彈簧有一個長度，此時彈簧彈力大小等于重力；然后加速向上運動，觀察彈簧長度的變化情況，判斷出彈力大于重力，從而引導學生理解超重的概念；特別是學習“完全失重”這個概念時，學生更加陌生，除了給學生補充大量的實例外，還可以通過生活中的礦泉水瓶簡單地把這一現象演示出來.具體做法：去掉瓶蓋，在礦泉水瓶的底部打一個小孔，在瓶中裝滿水，讓瓶子靜止，看到水從小孔射出，讓瓶子從高處自由下落，小孔沒有水流出.通過實物的演示，這些概念便從無形中建立起來了.

值得注意的是，形成概念的前提是使學生獲得十分豐富的、有助于形成這個概念的感性材料.從感性認識上升到理性認識，是認識上的飛躍，這個過程只能由學生自己來完成.如果教師包辦代替，在羅列一些物理現象之后，就簡單地把物理概念的定義提出來，學生理解得不充分，就會造成對物理概念囫圇吞棗，死記硬背.

2 經歷探究實驗，引導學生自主驗證形成概念

課程標準明確指出：“將科學探究列入內容標準，旨在將學習的重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究轉化，從學生被動地接受知識向主動獲取知識轉化.”物理是一個以實驗為主的學科，實驗也是揭示物理概念和規律最直接形象的方法.例如，光的反射、光的折射；牛頓第三定律；串、并聯電路的電流、電壓規律等等.要讓學生自主建構這些概念，最好的辦法是為學生提供充分的實驗機會，通過具有強烈的視覺和思維沖擊力的實驗設計，讓學生親歷實驗過程，親見實驗現象，在驗證的基礎上消除前概念的影響，從而形成概念.

案例：在學習“自由落體運動”時，可以引導學生設計并親自進行如下一系列小實驗.第1步，先用一個小鐵球和一張展開的紙片從同一高度同時下落，顯然鐵球先落地.貌似證明了學生的前概念.（暫且讓學生先得意一下）第2步，接著用兩張相同的紙片，將一張紙團起，讓兩者從同一高度同時下落，結果紙團先落了地，即重量相同又不同時落地.（學生開始迷惑，并嘗試思考解釋）第3步，一張小紙片和一張大報紙，將小紙片團起，讓兩者從同一高度同時下落，結果紙團先落了地，即輕物落得快.第4步，取大鋼球和小鋼球，讓兩者從同一高度同時下落，根據落地聲音判斷，兩球幾乎同時落地.通過巧妙的實驗設計，使學生的前概念與實驗現象發生沖突，引起思維的撞擊，幫助學生正確形成自由落體運動的概念.

3 了解概念起源，引導學生自主深刻領悟概念

每個物理概念都是人類知識的結晶，銘刻著人類思維發展的烙印.如果我們在進行物理概念教學的同時，能把濃縮在其中的思維歷程充分還原稀釋，讓學生沿著前人思維活動的足跡去重演知識的產生與發展過程，從中發現、體驗、掌握形成概念的方法和學習科學思維的方法，那就等于教給學生一把打開思維寶庫的金鑰匙.例如功這個概念，在查閱資料中，筆者意識到，不僅可以引導學生從概念起源的角度學習功，更可以在學習功的概念中體會和感悟物理研究的科學方法.于是筆者從功的起源的角度進行教學設計，設計了一系列問題：工業革命中各種蒸汽機，使用機械的作用，提升重物干活多少的比較方法等等，使學生明白功是人為規定的一個物理概念，便于形象描述蒸汽機干活的多少.經歷了物理概念起源的剖析和討論，學生能夠更加深刻領悟功這個概念.再例如，“動量”和“動能”是物理學中兩個極其重要的概念，它們都和質量、速度這兩個概念有關.如果只講述定義，即使詳細羅列兩者的區別，學生仍不能深刻領會這兩個概念的物理本質.在分析具體問題時，經常會混淆不清，究竟是動量還是動能才真正是機械運動的量度呢？這個問題在物理學史上曾經有過長期的爭論，在教學過程中如能恰當地引用一些物理學史資料，讓學生在真實的歷史背景下認識“動量”和“能量”這兩個概念，有時會起到意想不到的效果.

4 利用思維導圖，引導學生自主進行概念生成

思維導圖又叫“概念圖”，是一種基于圖式理論，用節點代表概念，連線代表概念間關系的圖示法，是指學習者對特定主題建構的知識結構的一種視覺化表征，是人們將某一領域內的知識元素按其內在關聯建立起來的一種可視化語義網絡.在概念學習中有較大的優勢：（1）它順應了大腦的自然思維模式，可以讓我們的各種觀點自然地在圖上表達出來.（2）能夠加強記憶.（3）激發右腦，因為在創作導圖的時候還使用顏色、形狀和想象力.例如在學習離心運動這個概念時，做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周的切線方向飛出的傾向，它之所以沒有飛出是因為有力持續地把物體拉到圓周上來，使物體同圓心的距離保持不變，如圖1所示第3種情況；若力突然消失，物體將沿切線方向飛出，離圓心越來越遠，如圖1所示第1種情況；若在合力不足以提供物體做圓周運動所需的向心力時，物體同樣會逐漸遠離圓心，這時物體雖然不會沿切線方向飛出，但合力不足以把它拉到圓周上來，物體就沿著切線和圓周之間的某條曲線運動，離圓心越來越遠，如第2種情況，用圖示來表示簡單明了，如果進一步借助計算機軟件來做思維導圖，效果將更加顯著.

5 利用認知沖突，引導學生自主完成概念轉變

生成性教學在物理教學中最直接的體現是“概念變化”.所謂概念變化，是指學生在新的學習中，不同程度地擴展、更改或重組頭腦中的已有概念以適應科學概念，從而構建自己的知識的過程.在這個過程中，如果能夠很好地利用認知沖突理論，物理概念教學的有效性和高效性將大大提高.教學時，可以利用前概念創設“認知沖突”，還可以借助實驗創設“認知沖突”，還可以利用數學方法創設“認知沖突”，也可以利用類比的方法創設“認知沖突”，伴隨“認知沖突”，學生本能地會產生一種強烈的平衡需求，進而通過認知學習，同化或順應新知識，達到新的“認知平衡”.例如“加速度”的概念，既可以從數學運算中產生沖突，也可以與直觀熟悉的事物進行類比產生沖突，正是在這種“認知沖突”到“認知平衡”轉換的過程中，引導學生完成概念的轉變.

教學既是科學，又是藝術，教無定法，但教學有法.在物理概念教學過程中，應因概念的不同而有所不同.我們只有把握不同概念的特點，選用不同的適用于該概念的教學方法，才能最大限度地讓學生充分理解概念的內涵，把握概念的實質，為靈活運用概念打下堅實的基礎.不是簡單地將概念灌輸給學生，而是引導學生積極探索，使學生在探索過程中形成概念、掌握概念，發展學生的多種能力.同時，也能有效地提高物理教學質量.

圖1

1 李尚仁.高中物理課程標準教師讀本［M］.武漢：華中師范大學出版社，2003.

2 郝瑞玲，樊曉莉.五步教學法初探［J］.甘肅教育，1999，（Z2）：68.

3 樊偉新.“加速度概念”探究式教學的設計思路［J］.物理教學，2005（3）：17－18.

2016－11－30）