初中生對物理概念的認知障礙與解決策略分析

【摘要】物理是初中階段的重難點學科，而概念作為物理學科的基礎知識，其重要性不言而喻。但是初中物理概念較為抽象，對于初次接觸物理知識的初中學生而言，無疑面臨著較大的學習挑戰，可能會產生諸多認知障礙。基于此，本文結合初中物理概念教學的特點，分析學生所面臨的認知障礙，并提出針對性的解決途徑，以期提升學生的認知能力與學習能力，提升物理教學效果。

【關鍵詞】初中物理;物理概念;認知障礙

作者簡介：梁輝（1974—），男，甘肅省慶陽第三中學，一級教師。

引言

物理概念是對物理現象以及過程的特征屬性的概括和描述，是學生探索物理知識的基礎，在初中物理教學體系中有著舉足輕重的地位。學生對物理概念的認知過程也是內化物理知識、探尋物理方法、形成物理思維能力的過程，關乎自身的物理綜合素養的發展。但是就目前而言，抽象、復雜的初中物理概念與初中學生較為薄弱的理解能力及思維能力存在矛盾，致使初中物理概念教學出現教之有難、學之不易的問題。如何幫助學生克服認知障礙、準確理解物理概念是教師需要探究的重要課題。

一、初中物理概念教學的重要地位

對初中物理概念的學習是探索物理學科知識的基礎階段，其重要性不言而喻。第一，就初中物理學科特性而言，在學生學習物理的起始階段，教材在介紹物理知識時大多以定性分析為主，而對定量層面的研究鮮有涉及，對知識應用的講解也停留在較淺的層面。因此，學生在初中階段的物理學習更應該傾向于對物理基礎知識的認知，但是在實際情況中，對高度概括的、抽象的物理概念的教學常常被教師放在首位，這不僅影響學生對物理知識的理解，而且會影響學生對物理學科的總體與宏觀的認知、對物理思維的形成以及對物理學習方法的掌握。第二，就初中生的物理學習而言，嚴謹的物理概念是將物理現象、物理過程以及物理思維抽象化之后形成的載體，是幫助學生探尋物理規律、建立物理方法的體系的重要窗口。初中生若無法準確地理解物理概念，則不利于探究問題，解析物理現象，難以實現高效的物理學習。由此可見，物理概念教學是初中物理教學中不可或缺的環節，加強對概念的解析是教師激發學生的興趣、改善物理學習方法、降低學習難度的有效手段。

二、初中生對物理概念的認知障礙

（一）初中生的認知方式對物理概念學習的影響

初中生的認知方式雖然沒有優劣之分，但是他們在認知方式上的差異從一定程度上決定了自己對物理概念的學習效果的好壞。第一，從認知能力的角度來看，當前大部分初中生對知識的再加工仍然需要依賴教師的引導，欠缺獨立判斷和自主認知的能力，對物理概念的理解需要借助外部信息的支持。從思維能力的角度來看，初中階段的學生正處于由具象思維向抽象思維的模式轉變的關鍵時期，對物理概念的思考較為單一、片面，并且極易受到一些信息節點或外界因素的干擾，產生認知的偏差。初中生在認知能力上的局限性導致學生在學習物理概念時常常感到力不從心。第二，受到應試教育的影響，初中生在學習物理概念的過程中，通常采用死記硬背的方式，盲目進行記憶而缺乏思考，導致學生對物理概念的認知仍然停留在表面上，對概念的內涵的理解不到位，缺乏融會貫通的能力。在此情況下，學生對物理概念的認知無法觸及其本質，只能對具象化、單一化的物理問題進行分析，而很難解決綜合化、抽象化的思維加工類的問題，甚至會因為記憶、理解不清等而出現誤用方法的情況，影響自身物理綜合能力的提升。

（二）初中生的認知結構對物理概念學習的影響

就目前來看，初中生在物理認知方面存在的局限性是影響其物理概念學習的一個重要因素，具體而言，主要表現在以下方面：第一，對物理的認知呈現碎片化與分散化。物理作為在初中階段才開始學習的新科目，學生接觸物理知識的時間較短，知識儲備不足，對物理學科的特點的了解不夠全面。學生在學習物理概念時，僅僅是在頭腦中將知識點進行堆砌，而未能形成系統化的知識網絡，致使學生在遇到物理問題時難以聯想到相關的物理概念，這不利于提升學生提煉關鍵信息的能力以及解決問題的能力。第二，物理認知的方式過于單一。物理認知涵蓋描述性認知、程序性認知以及策略性認知三個層次。由于初中生的思維能力較為薄弱，對物理概念的理解不到位，所形成的物理認知主要體現在對物理現象、物理規律以及具體的解題步驟與方法等的理解，而缺乏對物理思維能力等方面的認知。

（三）初中生的認知心理對物理概念學習的影響

對物理概念的學習一般會受到心理認知與思維方式的影響。第一，畏難心理的影響。初中生大多通過感性思維認知事物，情感與態度是決定他們學習的主動性的重要因素。然而物理作為初中生剛接觸不久的綜合性科目，屬于教育的初級階段，學生在對未知世界充滿好奇的同時，或多或少會存在一定的畏難心理。初中物理知識的抽象性、綜合性較強，對于以形象思維為主的初中生而言在理解上具有一定的難度，一些學生難以掌握學習的方法，隨著知識內容的不斷拓展，學生的學習壓力與日俱增，他們甚至會產生抵觸或恐懼心理，進而影響學習效果。第二，前概念的消極影響。雖然前概念可以構建學生的認知支架，但是它也容易讓學生出現認知上的誤區，在對物理新知識的學習中，這種消極影響尤為顯著。比如，學生根據生活經驗形成了“油比水輕、鐵比木頭重”的前概念認知，在學習過程中，會不自覺地形成先入為主的思想，而忽視了“在比較物體的質量時需要保證體積相同”的基本前提。又如，在生活常識的作用之下，學生形成了“力是維持運動或產生運動的原因”這一錯誤的認知，這會對學生理解物理概念造成阻礙。綜上所述，如何立足于學生的認知特點，幫助學生克服心理障礙，糾正誤解，建立系統的認知結構，是物理概念教學的關鍵點。

三、引導初中生克服概念認知障礙的教學策略

（一）借助物理學科特性強化概念認知

對于初中生而言，對物理概念的認知往往以感知活動為起始點，以邏輯性的結構認知為落腳點。因此，物理概念認知離不開與之相契合的物理技能以及物理方法。教師應該根據初中物理概念教學的特點，秉持由簡至繁、由低階到高階發展的教學理念，組織物理概念教學活動，讓學生從感性認知上升為對知識表象的認知，進而形成深刻的概念認知。以“力”的概念教學為例，這一概念為初中物理學習的難點。教師可以開展體驗活動，讓學生將一袋米搬到指定位置，并談談自己有什么感覺。教師由此引申出“力是一種作用，搬運大米是人對大米的作用”，從而幫助學生對“力”的物理概念形成初步認知。然后，教師讓學生進一步思考：“是不是只有人才能對物體施加作用呢？一個物體能否產生力的作用呢？”以此激發學生的好奇心。此時，教師借助多媒體教學設備展示起重機吊運貨物、壓路機整平路面等實例，讓學生分析其中蘊含的力的作用，進一步加深學生對“力”的物理概念的理解。教師通過立足物理學科特性，采取分析式教學的方式，可以優化學生對物理概念的認知過程，幫助學生準確地理解概念。

（二）借助學生認知特點強化概念認知

在核心素養視域下，教學要注重學生的主體性，教師應該結合初中階段的學生的認知特點，立足對知識的理解、鞏固與應用三個環節，形成結構化的教學體系，幫助學生對物理概念進行學習，對概念形成更深層次的認知，使其學會靈活運用。以“力”的概念教學為例，首先，教師在引入概念的環節，可以借助具體的物理現象，讓學生對物理概念形成初步的感知。比如，教師借助日常生活中的坐沙發、鼓掌、提重物等常見動作，滲透“力”的相關概念。教師應該立足學生的最近發展區，將其作為引入物理概念的起始點，會更容易被學生接受。其次，在鞏固概念的環節，教師可從典型的易錯案例著手，對概念進行深入解讀與分析。比如，對于“汽車速度越快，剎車所需要的距離越遠”的生活現象，學生普遍認為物體的慣性與速度有關，或認為慣性只存在于靜止或勻速運動的狀態下，而運動中的物體是不存在慣性的。鑒于此，教師可以借助學生認知的誤區對概念進行反向解讀，利用牛頓第一定律中的“一切物體”“固有屬性”等關鍵詞對這一現象進行分析，以此說明慣性是物體的屬性，與外界因素無關，但慣性會對外界產生影響。教師通過這一個反向教學的活動，加深了學生對物理概念的理解，同時也培養了學生的逆向思維能力。

（三）借助多元實驗強化概念認知

實驗教學是初中物理教學中的重要內容，對于初中物理概念教學而言，實驗同樣具有輔助作用。因此，教師應該充分發揮實驗教學的優勢，幫助學生形成對于物理概念的準確認知。以“密度”的概念教學為例，教師可讓學生通過實驗探究物體質量與體積之間的關系，強化其對概念的認知。首先，在開展實驗之前，教師提出問題，如具有相同體積的物體，其質量是否一定相同？引導學生以生活常識及固有知識為基礎，發表自己的看法，提出合理的物理猜想。然后，教師組織學生通過科學實驗的方式驗證自己的猜想，如提供銅、鋁、水和煤油等實驗材料，讓學生通過天平測量的方式，分別在體積相同以及體積不同的前提條件下，比較幾種不同物質的質量;并且在實驗記錄清單上進行數據的匯總與歸納，進而得出科學的物理實驗結論，從而形成對“單位體積的質量大小與物質的種類有關”的初步認知。教師借助實驗操作，可以轉變學生死記硬背的概念學習方式，通過質疑、探索、思考、交流等一系列活動，完成對物理概念的教學，讓學生在理解的基礎上達到強化記憶的目的。

（四）借助知識正遷移強化概念認知

初中物理知識并不是獨立存在的，各種概念之間存在著一定的聯系。基于此，教師借助知識之間的關聯性以及知識的正遷移，引出新的概念，這樣既可以幫助學生快速領會新知識的內涵，又可以突出物理知識的內在關聯性，幫助學生形成結構化的概念體系，對提升學生的物理綜合素養具有積極的作用。首先，教師可采取概念對比的方法，引導學生學會梳理與歸納物理知識，有意識地挖掘物理概念之間的聯系。如對于“速度”與“功率”這兩個相關聯的物理概念，教師可以引導學生制作概念對比的圖表，從概念定義、物理意義、探究問題的方向以及探究問題的方法等方面進行總結歸納。學生通過對比分析，能夠明確不同物理概念的特性，避免在應用時出現混淆。然后，教師可采用比值定義法，將抽象化的物理概念以學生所熟知的比值關系的形式呈現出來，如“速度是路程與時間的比值，壓強是壓力與受力面積的比值，而功率則是功與時間的比值”，以此將晦澀難懂的物理概念用直白的方式表達出來，降低學生理解的難度。最后，教師可以從物質的特性或屬性的角度對物理概念進行解析。如“密度”和“比熱容”都是反映物質的某種特性的物理概念，學生對二者的共通之處以及區別進行分析，實現知識的遷移，借助固有的知識經驗將未知的物理概念內化，能更深刻地理解物理概念。

（五）借助鞏固練習強化概念認知

正所謂熟能生巧，對于抽象性、綜合性較強的初中物理學科而言，精準、高效的反復鞏固練習是加深對概念的理解、反映認知矛盾、提升應用能力的有力手段。因此，教師應該根據學生的認知需求，堅持由淺入深的原則，設置必要的物理概念的專項練習題。以“電壓電阻”的教學為例，教師可以根據由準確理解到靈活運用的認知次序設計題目，促使學生實現對物理概念的融會貫通，學會解決物理實際問題。首先，教師可借助比較簡單的解讀類題目了解學生對物理概念表面的理解是否到位。如電壓與電流存在怎樣的關系？影響電阻大小的因素有哪些？然后在此基礎上，教師可對易混淆或易考查的知識點進行針對性的強化訓練，如“有電壓一定有電流，有電流一定有電壓”的說法是否正確？為什么？如何判斷電壓表的測量對象？“電阻與電壓成正比，與電流成反比”的說法是否正確？為什么？教師通過問答式的練習，打破學生死記硬背的概念學習方式，讓學生在理解中加強記憶，為后續深入探究奠定基礎。最后，教師可以綜合型題目引導學生突破知識的表象，做到學以致用。教師借助貼近生活的問題激發學生的興趣，可以讓學生在分析問題的過程中掌握物理概念，實現教學主體與客體的融合。

結語

總而言之，初中物理概念教學作為重要的教學環節，是打開物理世界大門的鑰匙。但是學生在實際的學習過程中，對物理概念的學習由于受到自身的認知方式以及認知結構等因素的影響，面臨諸多阻礙，因此，教師應該立足于學生的成長特性以及物理概念認知規律，適時調整教學方式，幫助學生沖破層層阻礙，準確理解物理概念。

【參考文獻】

[1]鄭宏志.初中物理概念教學課堂導入方法的研究[J].科學咨詢：教育科研，2020（04）：201.

[2]陳懋.基于理性思維的初中物理概念教學[J].物理教師，2020，41（05）：37-39，42.

[3]崔北元.中學物理教學中概念的教學策略研究[J].科教文匯（中旬刊），2018（03）：121-122.

[4]陳宗成.初中物理概念建構思維可視化策略：以浮力概念的建構為例[J].教學與管理，2019（31）：72-75.