基于物理觀念建構的物理概念教學策略研究

楊榮 鄭秋生

【摘 要】“物理觀念”是在新課程改革中提出的物理課程目標的四要素之一。2017版《課程標準》明確要求通過學習促進學生形成相應的“物理觀念”。隨著課程改革的推進，如何更好地將物理觀念的培養與教學實踐相結合成為了教育界亟需解決的問題。《課程標準》明確指出：“物理觀念”是物理概念與規律等在頭腦中的提煉與升華。物理概念是高中物理的重要組成部分，而物理觀念的建構需要以物理概念為基礎。物理概念的學習是培養學生 “物理觀念”的必要途徑。本文通過相關理論研究，結合教學實踐，積極探索物理概念教學的策略，以期促進學生物理觀念的建構。

【關鍵詞】觀念建構;物理概念;教學策略

新課程改革要求在教學物理知識的基礎上，進一步引導學生形成相應的物理觀念。傳統的物理教學往往停留于物理知識的傳授，極少延伸到物理觀念形成的層面。如何在實際教學中將物理觀念的培養落到實處是教學實踐中面臨的一大難題。物理概念是學生學習物理知識的基礎，對物理觀念的形成起著至關重要的作用。基于物理觀念建構的物理概念教學策略探索，有利于促進學生物理觀念的形成。

1? ?觀念及觀念建構

“觀念”指的是人們在對客觀物質深入認識的基礎上，進一步深化、抽象、概括而形成的對客觀事物的認知。馬克思曾指出，觀念的東西不外是移入人的頭腦并在人的頭腦中改造過的物質的東西而已[1]。觀念屬于意識形態的范疇，其形成必須以客觀物質為基礎。北京師范大學教授王磊認為觀念的建構需要學生在有意義的、真實的、具有挑戰性的學習環境中，積極主動地參與具有驅動性的問題和活動，獨立地或者通過學生之間、師生之間的合作探究，發現知識之間的聯系以及隱藏在事實背后的重要思想和觀點，最終建構起自己的觀念體系[2]。觀念的建構過程是一個漸進式、發展式的過程。學生通過學習新知識可以不斷地形成新的觀念，并將這些新的觀念與已有的觀念進行整合。其過程包括對已有的觀念否定、完善和再造等。

2? 物理觀念和物理概念的聯系以及物理觀念形成的建構

2017版《課程標準》將物理觀念界定為：“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等基本認識;是物理概念與規律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎[3]。從《課程標準》對“物理觀念”的描述中可以看出，物理觀念與物理概念之間的聯系。物理概念是人們通過對物質世界的觀察、實驗和研究而形成的基本認識，是物理學家通過大量觀察和實驗，對客觀現象進行分析、研究，將一類現象的共同特征加以總結、概括而建構出來的，具有客觀性、概括性、精確性、發展性等。物理觀念是一種形而上的意識形態，屬于哲學的范疇，具有主觀性、個體性、發展性等特點[4]。從哲學角度來看，物理觀念是客觀物質在人腦中的主觀反映。物理觀念并非空中閣樓，其形成是以物理概念、物理規律為基礎的。按照奧蘇貝爾的有意義學習理論，可以將物理觀念看成是物理概念和物理規律的上位概念。奧蘇貝爾認為：上位概念的形成依賴于下位概念的學習。為了更清晰地認識物理觀念和物理概念、物理規律的異同及其相互聯系，使“培養學生的物理觀念”這一目標能落到實處，有部分學者通過研究提出了物理觀念形成的架構。從現有的研究來看，大家所提出的物理觀念形成的架構基本上大同小異，主要包括客觀事實經驗、物理概念、核心概念、子觀念、物理觀念等要素，如圖1。有研究提出，物理觀念的建構過程是學生先通過學習，將物理概念、物理規律整合為核心概念，并通過核心概念的再運用和遷移，逐步形成相應的物理觀念[5]。物理觀念形成架構的提出將物理觀念的形成和學科能力的培養有機結合，在一定程度上為物理觀念的培養提供了可借鑒的途徑和方法[6]。在實際教學中，教師只考慮如何教是遠遠不夠的。培養學生物理觀念要充分考慮學生自身的特點，照顧個體差異，突出學生的主體地位，發揮學生的主觀能動性，促進學生主動建構物理觀念。

3? ?促進學生物理觀念形成的物理概念教學策略

物理概念是物理學習的基礎，正確掌握物理概念是進一步學習物理的前提條件。在傳統教學中，教師對物理概念的教學存在諸多弊端，不利于學生對物理概念的學習。如物理概念教學往往偏向于教師的講解、分析，過分強調了教師的“教”而忽視了學生的“學”;學生對物理概念的學習往往只是“死記硬背”，無法理解物理概念的真正內涵;教學過程中各個物理概念之間相對獨立，使學生無法厘清概念之間的關系;純粹以高考為教學導向，單一的機械化訓練無法讓學生達到運用物理概念解決實際問題的目的等。2017版《課程標準》對物理概念的教學提出了新的要求，即物理概念的教學不能再停留于過去的理解、掌握和簡單運用，而必須要讓學生將物理概念進行遷移、拓展，并能夠解決實際問題，進一步形成相應的物理觀念。因此，教師必須改變現有的教學方式，也必須積極探索有效的教學策略。

3.1? 遵循學生的認知規律，促進學生對物理概念的理解

物理概念是經過物理學家多次觀察、實驗、研究并提煉總結出來的。物理概念的表述往往具有概括性、抽象性等特點。學生對新事物的認知一般會經歷由具體到抽象、由感性到理性的過程。因此很多學生覺得高中物理概念特別抽象。教學過程中，如果教師純粹通過“講”傳授物理概念，將不利于學生對物理概念的學習和理解。教師應當盡量提供適當的感性材料，充分促進學生的感性認知。如在概念教學時，教師可以利用多媒體提供圖像、聲音、視頻等感性材料，從多方面刺激學生的感官，并在此基礎上讓學生更好地記憶、理解物理概念。

3.2? 關注學生的前概念，促進學生物理概念的形成

前概念是前科學概念的簡稱，建構主義認知心理學又形象地稱之為日常概念。它是指個體在沒有接受正式的科學概念教育之前，對日常生活中所感知的現象，通過長期的經驗積累與辨別式學習而形成的對事物的非本質的認識[7]。建構主義認為，學習是學習者主動建構知識的過程。學生在學習之前，已經擁有了一定的經歷，積累了一定的經驗，對許多事物已經形成了自己的理解。學生的這些前概念包括正確的、零碎的、或者錯誤的概念，體現了學生已有的認知水平。在學習過程中，學生的這些已有經驗將會和新知識發生相互作用，影響學生知識的建構。這要求教師在教學中要關注學生的前概念，想辦法轉變學生錯誤的前概念，從而更好地促進學生形成正確的物理概念。

3.3? 適當融入物理學史，讓學生體驗物理概念形成、發展歷程

物理學史是關于物理這門學科的發展歷史。在高中物理教學過程中，物理學史是極其重要的教學資源。從現行使用的各個版本的高中物理教材來看，物理學史都是教材的重要組成部分之一。物理概念、規律具有發展性，其建立往往會是一個曲折的過程。一個物理概念從提出到驗證再到完善，需要物理學家付出巨大的努力和辛勞。如牛頓第一定律的建構就先后經過了亞里士多德、伽利略、笛卡爾等一代代物理學家的努力，最后牛頓才在前人研究的基礎上提出了牛頓第一定律現有的表征形式。牛頓第一定律的整個形成過程單從時間來看就經歷了兩千多年，其艱辛可想而知。在教學中融入物理學史可以讓學生體驗物理概念、物理規律的形成過程，更好地理解物理概念和規律，是一種重要的教學手段。

3.4? 適當運用思維可視化工具，促進概念體系構建

物理概念不是孤立的個體，各個概念之間總會存在各種聯系。如質點、參考系、位移、速度、加速度等這些概念之間會有其各自的聯系。在物理概念教學中，可以利用思維可視化工具進行輔助。概念圖作為思維可視化工具中的一種，不僅包含了各個概念，還能夠通過連接詞對概念之間的關系進行精確的描述[8]。利用概念圖輔助學生學習物理概念，能夠幫助學生在理解各個概念的基礎上，進一步挖掘各個物理概念之間的聯系，促進學生物理概念體系的構建。

3.5? 創設物理情境，加強物理概念的運用

物理概念的學習不能停留在記憶、理解和簡單運用的初級階段。按照新課程標準的要求，學生要能夠運用所學的物理概念、規律解釋自然現象和解決實際問題。物理概念具有概括性和抽象性，其來源于實際，但是又高于實際。學生在學習物理概念、規律時，總會覺得相關內容特別抽象，與生活實際脫離聯系，甚至覺得所學的知識沒用。在教學中，教師應當利用相關教學工具創設物理情境，將物理規律與實際生活相結合。這樣不僅有利于學生對物理概念的理解，更能培養學生利用物理概念解決實際問題的能力，使學生在解決實際問題的過程中，進一步加深對相關物理概念的理解。

3.6? 制定適當的評價方案，引導學生學習

評價具有檢查、反饋、激勵、研究、定向以及管理等方面的功能。適當的評價體系能夠引導學生的學習，促進教學質量的提高。隨著新課程標準的改變，現有的評價方式出現了諸多局限之處，需要及時做出調整和改變。在評價過程中，要將診斷性評價、形成性評價和終結性評價有機結合，采取教師評價、學生互相評價以及學生自我評價等多種評價方式，使用觀察、紙筆測試、作業檢測、概念圖等多種評價方法，將定量評價與定性評價有效融合。如通過概念圖評價學生物理概念的學習，能夠了解學生對各個物理概念的掌握以及概念之間的聯系建構情況，還能夠及時反饋學生的學習情況，引導學生學習以及促進教師自身教學的改進。

總之，通過對物理概念的相關教學策略的探索，希望在教學中，讓學生在理解各個物理概念的基礎上，進一步挖掘各個物理概念之間的內在聯系，將相關物理概念融合起來，形成核心物理概念，并在不斷利用物理概念解釋自然現象和解決實際問題的過程中，逐步形成物理觀念。

【參考文獻】

[1]中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局.馬克思恩格斯選集第2卷[M].北京：人民出版社，2012.

[2]王磊，張毅強，喬敏.觀念建構為本的化學教學設計研究[J].化學教育，2008（6）.

[3]普通高中物理課程標準[S]，2017.

[4]馬亞鵬.物理觀念”辯”與”立”[J].物理教師，2019（7）.

[5]林婷婷.基于“運動與相互作用觀念”建構的教學實踐研究[D].閩南師范大學，2019.

[6]蔡鐵權，鄭瑤.物理觀念的內涵、層次和架構，關于物理觀念教育的思考[J].物理教學，2019（6）.

[7]趙強，劉炳升.建構與前概念[J].物理教師，2001（7）.

[8]郭斌.可視化教學在高中物理教學中的應用[D].哈爾濱師范大學，2019.