基于學科核心概念的物理教學策略
——以“電磁感應”概念教學為例

耿會萍

(安徽省臨泉第一中學 236400)

物理是一門基于核心概念的基礎上，通過分析、推理等系列思維方式研究物質的結構、性質、運動規律以及相互作用的學科.電磁感應是電磁學領域中最偉大的成就之一，是高中物理教學中的核心概念，不僅內容抽象易混淆，而且下屬概念多而復雜，因此，以“電磁感應”教學為例，深刻探究選擇什么樣的教學策略來組織實施核心概念具有重要的意義.

一、錯誤前概念致因分析

如果學生所學新知識的結構與前概念一致，則完全可以通過同化作用促進學生理解，如果兩者之間存在著矛盾或者是沖突，則會阻礙學生新概念的形成，因此，在核心概念建構之前，教師應充分了解學生已有的前概念，消除錯誤前概念對學生學習的影響.

1.認知局限所致

學生將學習中的習得和日常生活中的經驗上升到概念和規律時，常常忽視了適用的條件以及范圍，這種直覺致使學生形成一些錯誤的前概念.例如，初中階段電學習磁感應概念時，當有一部分導體切割磁感線運動時，導體回路中就會產生感應電流.而在高中階段，顯然這一概念具有局限性，其初中階段電子感應概念成立的前提條件是導體回路所處的磁場是不發生變化的，顯然這一錯誤前概念對于高中階段電磁感應的學習具有阻礙作用，教師應在核心概念學習時，明確其適用的范圍以及在什么條件下才成立的外延.

2.不恰當的類比所致

為了幫助學生更加形象地去理解一些比較抽象的概念，教師常常利用類比思維進行推理，但如果使用不當，則會在理解核心概念時產生錯誤.例如，在勻強磁場中，當導體棒做平動切割磁感線時所產生的電動勢為BLv，當導體棒做轉動切割磁感線時，由于部分學生沒有完全理解概念的內涵，錯誤地利用不恰當類比推理，相當然地得出導體棒做轉動切割磁感線所產生的電動勢也為BLv.

3.知識遷移不當所致

不同知識之間存在著相互影響，如果知識遷移不當，則會發生相互干擾，導致核心概念錯誤.例如，在磁場中計算導體切割磁感線所產生的電動勢時，其計算公式為ε=nBLv.在磁場中計算矩形線框所受安培力，其計算公式為F=nBIL.受這些概念遷移的影響，在計算穿過線圈回路的磁通量時，部分學生也誤乘以線框匝數n.

二、基于核心概念的物理教學策略

1.激發認知沖突

當學生意識到自己原有的知識和經驗不能同化和順應新知識，學生就會產生探究的欲望，教師應充分借助這一現象，利用科學史、學生錯誤、前概念、合作學習等方式創設認知矛盾沖突或不平衡的環境，不斷建構或優化新的認知結構.

例如，在學習“電磁感應”時，根據學生對于自由落體運動的認知，筆者創設了如下探究性試驗：在兩個相同的銅管中分別從同一高度靜止釋放磁塊和鋁塊，判斷其落地速度是否相同.在實驗開始之前，幾乎所有學生根據自由落體規律推測出兩者下落的快慢程度是一致的.隨后，邀請學生進行實驗實踐，但出乎意料的是較輕的鋁塊下降速度比較重的磁塊下落快，原有學生的認識遇到了極大挑戰，從而激發了學生的認知沖突，構建出科學概念體系.

2.構建概念關聯架構

概念之間不是相互孤立的，教師應幫助學生圍繞核心概念，順藤摸瓜展開概念關聯研究，通過細化分解核心概念、建構核心概念知識網絡、利用“概念圖”展開概念關聯等方式建立相互概念之間的層次結構.

例如，在學習“電磁感應”知識時，筆者按照“現象-規律-本質-作用”的順序呈現知識結構，在核心概念的統攝下，重構了學生的認知結構.電流的周圍可以產生磁場，那么磁能否產生電，從而引出“電磁感應現象”時，什么情況下才發生電磁感應現象，從而獲得“磁通量”的概念，既然產生了感應電流，感應電流的方向如何判斷，從而獲得“感應電動勢”的概念，感應電流方向如何判斷，從而獲得“楞次定律”、“左手定則”，感應電動勢大小如何判斷，從而得出“法拉第電磁感應定律”，并分別展示出“互感現象”、“自感現象”、“渦流”、“電磁阻尼”等電磁感應在生活中的具體應用.

3.創設教學情境

在核心概念學習過程中，當規律的抽象性超出了學生的認知能力時，就會出現學生信心不足的現象，嚴重阻礙了學生對新事物的同化與順應，因此，教師應圍繞核心概念分析學生的學情和認知，通過創設科學史情境、科學探究情境、問題情境等方式完成對相關知識的意義建構.

例如，在組織學生學習《楞次定律》時，筆者創設了如下科學探究情境：首先，提出磁鐵對鋁有沒有磁場力作用，并隨機邀請學生實驗演示，得出磁鐵確實對鋁環沒有吸引力作用；其次，將強磁鐵靠近封閉的鋁環并迅速提起，通過實驗觀察在提起磁鐵的同時，鋁環也被提了起來.通過這種教學前創設的教學情境，有效激發了學生探究的興趣，激勵了學生科學積極的思維.

4.應用類比思維

教師應充分將抽象的物理概念與學生大腦中原有的直覺知識經驗進行類比，在遇到物理現象、概念、規律和模型等具體問題時，靈活運用類比思維，有效促進概念轉變.

例如，在學習“磁通量”概念時，筆者充分結合學生室外接雨的生活經驗來促進學生形象類比理解“磁通量”概念.下雨時，探討什么情況下雨水接的最多？當雨量和盆子面積一定時，應用那種方式可以使接到的雨水最多.并將盛雨量的大小類比磁場的強弱，盆平面的面積類比回路平面的面積，盆平面與雨下落方向垂直時接到的雨最多類比回路平面與磁場方向垂直時磁通量最大，有效化解了磁通量概念教學的難點.

5.注重思踐結行

習得知識只有通過實踐應用，才能發現問題，形成感悟，教師應幫助學生全方位、多層次、多角度去感知和深化理解核心概念的本質.

例如，在組織學生掌握《楞次定律》知識后，筆者設計了如下“思踐結行”情境.首先，組織學生思考楞次定律內容中是什么阻礙了什么，阻礙的內容又是什么，究竟是如何阻礙的；其次，通過變式題目深化對楞次定律內容的理解；最后，總結運用楞次定律解決問題的思維方法.

綜上所述，在高中物理核心概念學習中，教師應充分分析學生的前概念和錯誤認識，在此基礎上通過激發認知沖突、構建概念關聯架構、創設教學情境、應用類比思維、注重思踐結行等概念轉變策略不斷提升思維方式，促進學生科學構建物理概念體系.