對物理概念教學(xué)的再思考

戴金平

（上海市閔行區(qū)教育學(xué)院，上海 200241）

物理概念反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性，是物理事實(shí)的抽象與概括，是物理學(xué)的基礎(chǔ).物理概念的形成過程一定伴隨著科學(xué)思想與方法，是發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)重要過程.物理概念是學(xué)生形成物理觀念的重要基礎(chǔ).趙凱華教授強(qiáng)調(diào)：物理教學(xué)最重要的任務(wù)是讓學(xué)生真正樹立起正確的物理概念，特別是對初學(xué)物理的人.

在一次區(qū)級評選中，10位青年教師選手在S校集中上8年級物理“慣性”，S校是我區(qū)一所教學(xué)質(zhì)量良好的公辦學(xué)校，上課班級覆蓋了S校8年級所有學(xué)生.一周后針對慣性的概念在S校8年級學(xué)生進(jìn)行了學(xué)生全樣本調(diào)查，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了牛頓第一定律，第3章“運(yùn)動和力”.這次評選活動使筆者有機(jī)會再對物理概念的教學(xué)進(jìn)行較為全面的分析與比較，［1］引發(fā)了筆者對物理概念教學(xué)進(jìn)一步的思考.

1 教學(xué)與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)，簡單的實(shí)驗(yàn)“不簡單”

自然界中一切物體都具有慣性，而人們常常感受不到慣性的存在，將由于慣性帶來的影響歸于外因，如汽車剎車、絆到石頭、被敲打等因素，正如“不識廬山真面目，只緣深在此山中”.在生活中由于慣性的“突發(fā)”現(xiàn)象，人們通常難以仔細(xì)觀察，而實(shí)驗(yàn)可以突出主要因素，排除一些次要因素，凸顯其本質(zhì)屬性.因此，組織學(xué)生在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就非常重要，也非常必要.在上海教育出版社8年級（第一學(xué)期）物理學(xué)習(xí)活動卡（試用本）中有一個經(jīng)典的學(xué)生活動，如圖1所示.

圖1

在這10節(jié)參賽課中，有的課是小組先做實(shí)驗(yàn)，然后小組反饋，教師進(jìn)行點(diǎn)評；有的課是教師先演示，學(xué)生再進(jìn)行活動，抽答反饋.教師們普遍認(rèn)為此學(xué)生活動操作簡單、現(xiàn)象明顯，課堂上推進(jìn)較快，看起來都比較順利.但學(xué)生真地清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了嗎？明白其中的道理嗎？下面是對此進(jìn)行的調(diào)查反饋題.

題1.如圖2所示，小木塊放在小車上，隨小車向右運(yùn)動.當(dāng)運(yùn)動的小車突然停止運(yùn)動時(shí)，請描述小木塊將會發(fā)生什么現(xiàn)象，并解釋其原因.

圖2

該題的學(xué)生答案及分類見表1.

表1

調(diào)查前教師們預(yù)測大多數(shù)學(xué)生解答此題不會有困難，因?yàn)閷W(xué)生在課堂上都做過這個實(shí)驗(yàn)，且調(diào)查時(shí)慣性和牛頓第一定律的新課均已結(jié)束.調(diào)查結(jié)果顯示有30.5%的學(xué)生對本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有錯誤印象，有61.8%的學(xué)生未能理解此實(shí)驗(yàn).這個出乎意料的調(diào)查結(jié)果，帶給我們什么啟示？

“一般說來，教學(xué)方法上的基本錯誤在于假定學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)是可以想當(dāng)然的.我們主張必須有一個實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)情境作為思維的開始階段.”［2］因?yàn)榻處熎毡檎J(rèn)為此實(shí)驗(yàn)比較簡單，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與指導(dǎo)中不夠到位.多數(shù)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)并不明白其操作要領(lǐng)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)桌上拉小車，由于實(shí)驗(yàn)桌面有的地方有凹凸，給此實(shí)驗(yàn)帶來了更多不定因素.其中“另類”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有：① 拉小車時(shí)啟動比較快，小車剛運(yùn)動時(shí)小木塊就往后掉落了；② 拉小車向前運(yùn)動時(shí)，由于桌面不平，小車某個車輪與桌面的凸起發(fā)生碰撞，小車突然抖動或轉(zhuǎn)動，小木塊從旁邊掉落了；③ 用細(xì)線拉小車向前運(yùn)動時(shí)，細(xì)線與車身不平行，導(dǎo)致小車拐彎，小木塊從旁邊掉落了.……

因?yàn)榻處煻加X得此實(shí)驗(yàn)比較簡單，課堂上預(yù)留的時(shí)間比較短，實(shí)驗(yàn)后的反饋教師會挑選一些“符合需要”的小組進(jìn)行反饋，教師進(jìn)行點(diǎn)評，以為通過點(diǎn)評有些學(xué)生存在的問題可得到解決.實(shí)事上，那些出現(xiàn)“另類”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的學(xué)生并不知道他們的問題所在，學(xué)生的問題并沒有解決且延續(xù)下去，給學(xué)生造成了新的認(rèn)知障礙.因此，“簡單的”實(shí)驗(yàn)在準(zhǔn)備時(shí)也要站在學(xué)生立場思考在實(shí)驗(yàn)中可能遭遇的困境.如：每組配一平整的長木板等，檢查每一組的實(shí)驗(yàn)器材，將影響實(shí)驗(yàn)效果的客觀因素降低至最低.課堂上要關(guān)注學(xué)生遇到的問題，課堂上要給學(xué)生充分的時(shí)間與空間，讓學(xué)生表達(dá)自己的困惑，幫助學(xué)生解決問題.

學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)是教育教學(xué)的基礎(chǔ)，基于教師臆斷的學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，會造成教與學(xué)的斷層.課堂中表面上的順利，其實(shí)遮蔽了學(xué)生該有的認(rèn)知體悟，降低了教學(xué)效果，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān).

2 教學(xué)過程學(xué)生缺少辨析，概念的內(nèi)涵難理解

上海教育出版社的8年級（第1學(xué)期）物理課本對慣性的闡述是：大量事例說明，一切物體不論它是靜止的還是運(yùn)動的，都具有一種維持它原先運(yùn)動狀態(tài)（靜止也是一種運(yùn)動狀態(tài)）的性質(zhì)，物理學(xué)中把這種性質(zhì)叫做慣性，在拉丁語中它的意思是惰性.也就是說，一切物體都具有一種不愿改變它們原先運(yùn)動狀態(tài)的惰性.慣性是物體本身固有的一種屬性.

教材對慣性的闡述清晰明了，課堂上每位教師都從不同角度強(qiáng)調(diào)了慣性是物體的屬性，任何物體在任何時(shí)候都具有慣性.學(xué)生對慣性概念的理解情況如何？為此設(shè)計(jì)如下兩道調(diào)查題.

題2.有人說“物體的慣性是一種力”，這種說法是否正確，請簡要說明理由.

題2的學(xué)生答案及分類見表2.

表2

題3.有人說“物體的慣性有時(shí)有，有時(shí)沒有.”這種說法是否正確，請簡要說明理由.

題3的學(xué)生答案及分類見表3.

表3

上面調(diào)查說明有18.7%的學(xué)生將慣性與力相混淆，有29.7%的學(xué)生還不能明確分辨“物體的慣性是一種力”說法錯在哪；有32.5%的學(xué)生不能正確理解物體時(shí)刻都具有慣性，有些學(xué)生將“運(yùn)動狀態(tài)”與“運(yùn)動”相混淆；從題2的調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，57.7%的學(xué)生從定義中去說明慣性與力的區(qū)別，從其他角度去辨析慣性與力的概念的學(xué)生非常少.

課堂上，每位教師始終強(qiáng)調(diào)慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì).請學(xué)生用慣性解釋相關(guān)現(xiàn)象時(shí)，時(shí)有學(xué)生將慣性描述成“慣性力”，教師會及時(shí)糾正或提醒是“慣性”，不是“力”.調(diào)查結(jié)果顯示，慣性是物體較為抽象的本質(zhì)屬性，學(xué)生要理解它并不是一件容易的事.學(xué)生缺乏理解時(shí)，教師的強(qiáng)調(diào)或糾正并不能有效消除學(xué)生原有的錯誤認(rèn)識.

3 科學(xué)思維的過程被虛化，學(xué)生的思維欠發(fā)展

物理概念的形成是在多種客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征的過程，物理概念的學(xué)習(xí)過程是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展最好時(shí)機(jī)之一.“慣性”的教學(xué)是由個別事例開始，從固體逐漸擴(kuò)大至液體、氣體，直至推至一切物體具有慣性，主要應(yīng)用歸納推理法.隨后用慣性去分析或解決實(shí)際問題，可加深對慣性的內(nèi)涵與外延的理解.用物理概念去解決新的問題，通常是從一般到特殊，主要應(yīng)用演繹推理法.

題4主要是調(diào)查學(xué)生如何應(yīng)用慣性的概念去分析具體的事例.

題4.人有慣性么？請簡要說明你的理由.

該題的學(xué)生答案及分類見表4.

表4

學(xué)完慣性后，我們希望學(xué)生能認(rèn)識“一切物體都具有慣性”，會應(yīng)用演繹推理法分析具體物體的慣性現(xiàn)象，但實(shí)際上并不如意.從調(diào)查中可知，學(xué)生都知道人有慣性，但能居高臨下去認(rèn)識人有慣性的學(xué)生還只占19.1%；54.5%的學(xué)生還停留在個別事例上，有24%學(xué)生對“人有慣性”還說不出所以然.

學(xué)生的思維欠發(fā)展與教學(xué)過程學(xué)生缺少思維過程有關(guān).在10節(jié)參賽課中有2節(jié)課，教師僅舉出一個事例就得出慣性的概念，其他8節(jié)課是教師舉出幾個實(shí)例后由教師概括出慣性的概念（或讓學(xué)生讀課本上的定義），學(xué)生普遍缺少概括事物的共同屬性、抽象事物的本質(zhì)特征的過程.在應(yīng)用概念或規(guī)律去解決問題時(shí)，教師缺乏演繹推理的示范與指導(dǎo).課后筆者詢問上課教師：為什么不讓學(xué)生去概括慣性的概念？教師們回答非常一致：擔(dān)心時(shí)間不夠，任務(wù)完不成.這種現(xiàn)象不僅體現(xiàn)在大賽課上，平時(shí)的課堂更是如此.物理概念的形成過程與用物理概念去分析解決問題的過程均是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的極好時(shí)機(jī)，但被教師忽視了.說明教師心目中非?？粗刂R的傳授，但對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)重視不夠.

4 思考與建議

物理概念是構(gòu)筑物理大廈的基石，學(xué)生對物理概念理解的水平，直接影響物理學(xué)科的學(xué)習(xí)質(zhì)量.整體來看，概念教學(xué)依然是初中物理教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)之一，與當(dāng)前提倡發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)的要求還有相當(dāng)?shù)木嚯x.筆者根據(jù)上述課例分析和平時(shí)大量的聽課反饋，認(rèn)為存在以下主要原因并提出改進(jìn)建議.

（1）學(xué)情判別主觀臆斷，教學(xué)評價(jià)主體錯位.

凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢.無論是平時(shí)的隨堂課還是各類參賽課，課前必須完成教學(xué)設(shè)計(jì).需要分析課標(biāo)、教材和學(xué)情，確定教學(xué)目標(biāo)，選擇教學(xué)方式，設(shè)計(jì)教學(xué)過程和課后作業(yè).筆者在各類聽課中發(fā)現(xiàn)，不管學(xué)生出現(xiàn)的情況是否在預(yù)料之內(nèi)，絕大多數(shù)教師仍以原來所設(shè)計(jì)的進(jìn)程進(jìn)行推進(jìn)，不在學(xué)生困惑（或障礙）之處多做停留.

近幾年筆者聽課后會將全體學(xué)生的學(xué)習(xí)卡（或練習(xí)卷）收集察看，一些貌似順利而效果不錯的課，常發(fā)現(xiàn)如題1中學(xué)生答案分類5的一些簡單而又普遍錯誤，上課教師自己也感到吃驚.這些錯誤會給后續(xù)學(xué)習(xí)帶來很大障礙，降低了教與學(xué)的成效，增加教與學(xué)的成本.為什么會經(jīng)常出現(xiàn)此類低效益、高成本的教學(xué)行為？主要是上課和聽課教師對課的評價(jià)常以課堂教學(xué)設(shè)計(jì)為參照，觀察課堂上教師講解是否清晰科學(xué)準(zhǔn)確，課堂氣氛是否活躍，教學(xué)過程是否順暢，教學(xué)任務(wù)是否順利完成等來進(jìn)行評價(jià).上課和聽課教師對課的評價(jià)主要依靠主觀印象，忽視觀察全體學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn).因此，上課教師和聽課教師并不知道學(xué)生有多少種錯誤及其錯誤的人數(shù)，學(xué)生不清楚自己是否錯了，或者學(xué)生知道錯了但不知道錯因在哪.教師盲目、學(xué)生茫然，從而造成教學(xué)效率低下，無謂增加教與學(xué)的成本.

筆者建議在教學(xué)設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)評價(jià)這一要素，對課堂教學(xué)的主要活動要有相應(yīng)的評價(jià)方式和評價(jià)指標(biāo).各類評比中，尤其是重大評比要突顯對全體學(xué)生的學(xué)習(xí)評價(jià)，引導(dǎo)上課和聽課教師關(guān)注全體學(xué)生，把優(yōu)質(zhì)課優(yōu)在學(xué)生身上.當(dāng)前教師評價(jià)意識和評價(jià)素養(yǎng)較為缺乏，在各級各類教師培訓(xùn)中應(yīng)加大關(guān)于評價(jià)的培訓(xùn)，提高教師的評價(jià)意識和評價(jià)能力.

（2）對學(xué)生的科學(xué)思維能力培養(yǎng)重視不夠，學(xué)生缺少辨析的時(shí)空.

物理概念教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，讓學(xué)生親歷物理概念建立和發(fā)展過程，促使學(xué)生在深入理解物理概念的同時(shí)，逐漸習(xí)得伴隨物理概念建立過程的科學(xué)方法.“太多一知半解的知識是悲哀的，理論和實(shí)踐不應(yīng)該混為一談，兒童在證明和利用某個知識的時(shí)候，應(yīng)該毫不懷疑地知道什么時(shí)候是在證明，什么時(shí)候是在利用”.［3］從題4的調(diào)查來看，約80%的學(xué)生還不知道慣性的概念“什么時(shí)候是在證明，什么時(shí)候是在利用”.從當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀來看，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力無論是教師的顯性行為還是隱性的思考都較為薄弱.物理擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的使命，教師應(yīng)充分重視學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)，并努力將其落到實(shí)處.

學(xué)生的頭腦不是白紙一張，能夠以中立的方式接受任何教育；恰恰相反，學(xué)生是帶著先前獲得的觀念進(jìn)入科學(xué)課堂學(xué)習(xí)的.這些觀念以各種方式影響他們從新的經(jīng)驗(yàn)中獲取信息.這些觀念包括對事件的觀察方式、對觀察結(jié)果的解釋方式以及從課本和實(shí)驗(yàn)中獲取新信息的學(xué)習(xí)策略.［4］物理概念是客觀物理事件的本質(zhì)屬性在人們頭腦中的主觀反映，是一種思維形式.同樣的事實(shí)，不同的學(xué)生在頭腦中的反映是不同的.當(dāng)學(xué)生形成了錯誤認(rèn)識時(shí)，“教師講述的那些知識挑戰(zhàn)不了這些觀點(diǎn).討論和反思與學(xué)生觀點(diǎn)對立的觀察結(jié)果才是最需要的.如果兒童沒有機(jī)會去思考如何理解一個與自己的觀點(diǎn)有明顯沖突的觀察結(jié)果，他們只會把沖突作為一個異?，F(xiàn)象而置之不理.對觀察結(jié)果的討論需要在一個接受、追問和質(zhì)疑各種觀點(diǎn)的環(huán)境下進(jìn)行”.［4］10節(jié)參賽課中學(xué)生普遍缺乏討論、質(zhì)疑的時(shí)空，一些學(xué)生的錯誤認(rèn)識（如題2和題3）沒有得到及時(shí)糾正；在平時(shí)的課堂中，學(xué)生討論、辨析的時(shí)空也同樣缺乏.建議在教學(xué)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)學(xué)生討論的設(shè)計(jì)，課堂上給學(xué)生更多的時(shí)空，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辨析，促進(jìn)學(xué)生對概念內(nèi)涵的理解，同時(shí)提高思維能力.