對物理概念教學的再思考

戴金平

（上海市閔行區教育學院，上海 200241）

物理概念反映物理現象和過程的本質屬性，是物理事實的抽象與概括，是物理學的基礎.物理概念的形成過程一定伴隨著科學思想與方法，是發展學生學科核心素養重要過程.物理概念是學生形成物理觀念的重要基礎.趙凱華教授強調：物理教學最重要的任務是讓學生真正樹立起正確的物理概念，特別是對初學物理的人.

在一次區級評選中，10位青年教師選手在S校集中上8年級物理“慣性”，S校是我區一所教學質量良好的公辦學校，上課班級覆蓋了S校8年級所有學生.一周后針對慣性的概念在S校8年級學生進行了學生全樣本調查，此時學生已經學完了牛頓第一定律，第3章“運動和力”.這次評選活動使筆者有機會再對物理概念的教學進行較為全面的分析與比較，［1］引發了筆者對物理概念教學進一步的思考.

1 教學與學生的經驗脫節，簡單的實驗“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”現象，人們通常難以仔細觀察，而實驗可以突出主要因素，排除一些次要因素，凸顯其本質屬性.因此，組織學生在課堂上進行實驗就非常重要，也非常必要.在上海教育出版社8年級（第一學期）物理學習活動卡（試用本）中有一個經典的學生活動，如圖1所示.

圖1

在這10節參賽課中，有的課是小組先做實驗，然后小組反饋，教師進行點評；有的課是教師先演示，學生再進行活動，抽答反饋.教師們普遍認為此學生活動操作簡單、現象明顯，課堂上推進較快，看起來都比較順利.但學生真地清楚實驗現象了嗎？明白其中的道理嗎？下面是對此進行的調查反饋題.

題1.如圖2所示，小木塊放在小車上，隨小車向右運動.當運動的小車突然停止運動時，請描述小木塊將會發生什么現象，并解釋其原因.

圖2

該題的學生答案及分類見表1.

表1

調查前教師們預測大多數學生解答此題不會有困難，因為學生在課堂上都做過這個實驗，且調查時慣性和牛頓第一定律的新課均已結束.調查結果顯示有30.5%的學生對本實驗現象有錯誤印象，有61.8%的學生未能理解此實驗.這個出乎意料的調查結果，帶給我們什么啟示？

“一般說來，教學方法上的基本錯誤在于假定學生的經驗是可以想當然的.我們主張必須有一個實際的經驗情境作為思維的開始階段.”［2］因為教師普遍認為此實驗比較簡單，在實驗準備與指導中不夠到位.多數學生在做實驗時并不明白其操作要領，學生在實驗桌上拉小車，由于實驗桌面有的地方有凹凸，給此實驗帶來了更多不定因素.其中“另類”的實驗現象有：① 拉小車時啟動比較快，小車剛運動時小木塊就往后掉落了；② 拉小車向前運動時，由于桌面不平，小車某個車輪與桌面的凸起發生碰撞，小車突然抖動或轉動，小木塊從旁邊掉落了；③ 用細線拉小車向前運動時，細線與車身不平行，導致小車拐彎，小木塊從旁邊掉落了.……

因為教師都覺得此實驗比較簡單，課堂上預留的時間比較短，實驗后的反饋教師會挑選一些“符合需要”的小組進行反饋，教師進行點評，以為通過點評有些學生存在的問題可得到解決.實事上，那些出現“另類”實驗現象的學生并不知道他們的問題所在，學生的問題并沒有解決且延續下去，給學生造成了新的認知障礙.因此，“簡單的”實驗在準備時也要站在學生立場思考在實驗中可能遭遇的困境.如：每組配一平整的長木板等，檢查每一組的實驗器材，將影響實驗效果的客觀因素降低至最低.課堂上要關注學生遇到的問題，課堂上要給學生充分的時間與空間，讓學生表達自己的困惑，幫助學生解決問題.

學生的經驗是教育教學的基礎，基于教師臆斷的學生經驗，會造成教與學的斷層.課堂中表面上的順利，其實遮蔽了學生該有的認知體悟，降低了教學效果，增加了學生的學習負擔.

2 教學過程學生缺少辨析，概念的內涵難理解

上海教育出版社的8年級（第1學期）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動的，都具有一種維持它原先運動狀態（靜止也是一種運動狀態）的性質，物理學中把這種性質叫做慣性，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動狀態的惰性.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調了慣性是物體的屬性，任何物體在任何時候都具有慣性.學生對慣性概念的理解情況如何？為此設計如下兩道調查題.

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的學生答案及分類見表2.

表2

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

題3的學生答案及分類見表3.

表3

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

課堂上，每位教師始終強調慣性是物體保持原有運動狀態的性質.請學生用慣性解釋相關現象時，時有學生將慣性描述成“慣性力”，教師會及時糾正或提醒是“慣性”，不是“力”.調查結果顯示，慣性是物體較為抽象的本質屬性，學生要理解它并不是一件容易的事.學生缺乏理解時，教師的強調或糾正并不能有效消除學生原有的錯誤認識.

3 科學思維的過程被虛化，學生的思維欠發展

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，抽象事物的本質特征的過程，物理概念的學習過程是促進學生科學思維發展最好時機之一.“慣性”的教學是由個別事例開始，從固體逐漸擴大至液體、氣體，直至推至一切物體具有慣性，主要應用歸納推理法.隨后用慣性去分析或解決實際問題，可加深對慣性的內涵與外延的理解.用物理概念去解決新的問題，通常是從一般到特殊，主要應用演繹推理法.

題4主要是調查學生如何應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.

該題的學生答案及分類見表4.

表4

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

學生的思維欠發展與教學過程學生缺少思維過程有關.在10節參賽課中有2節課，教師僅舉出一個事例就得出慣性的概念，其他8節課是教師舉出幾個實例后由教師概括出慣性的概念（或讓學生讀課本上的定義），學生普遍缺少概括事物的共同屬性、抽象事物的本質特征的過程.在應用概念或規律去解決問題時，教師缺乏演繹推理的示范與指導.課后筆者詢問上課教師：為什么不讓學生去概括慣性的概念？教師們回答非常一致：擔心時間不夠，任務完不成.這種現象不僅體現在大賽課上，平時的課堂更是如此.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學生思維能力的極好時機，但被教師忽視了.說明教師心目中非常看重知識的傳授，但對學生思維能力的培養重視不夠.

4 思考與建議

物理概念是構筑物理大廈的基石，學生對物理概念理解的水平，直接影響物理學科的學習質量.整體來看，概念教學依然是初中物理教學的薄弱環節之一，與當前提倡發展學生的核心素養的要求還有相當的距離.筆者根據上述課例分析和平時大量的聽課反饋，認為存在以下主要原因并提出改進建議.

（1）學情判別主觀臆斷，教學評價主體錯位.

凡事預則立，不預則廢.無論是平時的隨堂課還是各類參賽課，課前必須完成教學設計.需要分析課標、教材和學情，確定教學目標，選擇教學方式，設計教學過程和課后作業.筆者在各類聽課中發現，不管學生出現的情況是否在預料之內，絕大多數教師仍以原來所設計的進程進行推進，不在學生困惑（或障礙）之處多做停留.

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

筆者建議在教學設計中要加強評價這一要素，對課堂教學的主要活動要有相應的評價方式和評價指標.各類評比中，尤其是重大評比要突顯對全體學生的學習評價，引導上課和聽課教師關注全體學生，把優質課優在學生身上.當前教師評價意識和評價素養較為缺乏，在各級各類教師培訓中應加大關于評價的培訓，提高教師的評價意識和評價能力.

（2）對學生的科學思維能力培養重視不夠，學生缺少辨析的時空.

物理概念教學是發展學生核心素養的重要途徑，讓學生親歷物理概念建立和發展過程，促使學生在深入理解物理概念的同時，逐漸習得伴隨物理概念建立過程的科學方法.“太多一知半解的知識是悲哀的，理論和實踐不應該混為一談，兒童在證明和利用某個知識的時候，應該毫不懷疑地知道什么時候是在證明，什么時候是在利用”.［3］從題4的調查來看，約80%的學生還不知道慣性的概念“什么時候是在證明，什么時候是在利用”.從當前教學現狀來看，培養學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.物理擔負著培養學生科學思維的使命，教師應充分重視學生的科學思維培養，并努力將其落到實處.

學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，學生是帶著先前獲得的觀念進入科學課堂學習的.這些觀念以各種方式影響他們從新的經驗中獲取信息.這些觀念包括對事件的觀察方式、對觀察結果的解釋方式以及從課本和實驗中獲取新信息的學習策略.［4］物理概念是客觀物理事件的本質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，不同的學生在頭腦中的反映是不同的.當學生形成了錯誤認識時，“教師講述的那些知識挑戰不了這些觀點.討論和反思與學生觀點對立的觀察結果才是最需要的.如果兒童沒有機會去思考如何理解一個與自己的觀點有明顯沖突的觀察結果，他們只會把沖突作為一個異常現象而置之不理.對觀察結果的討論需要在一個接受、追問和質疑各種觀點的環境下進行”.［4］10節參賽課中學生普遍缺乏討論、質疑的時空，一些學生的錯誤認識（如題2和題3）沒有得到及時糾正；在平時的課堂中，學生討論、辨析的時空也同樣缺乏.建議在教學設計中加強學生討論的設計，課堂上給學生更多的時空，引導學生進行辨析，促進學生對概念內涵的理解，同時提高思維能力.