高中物理概念轉變教學策略研究

孫 成

(江蘇省泗洪姜堰高級中學 223900)

高中物理教學中學生概念的認識與掌握情況，會直接影響到其對教材知識的理解與運用，并且決定著新舊概念是否存在認知沖突，由此凸顯出了概念教學的重要地位.在實際教學中，學生物理概念掌握不清的情況較為普遍，原因主要是學生的邏輯思維有待提升，且其頭腦中有著許多與科學概念不盡相同的固有觀念，對他們接受新概念造成了阻礙.并且在傳統物理教學中，教師在教授概念時認為學生的思維過程能夠達成新概念覆蓋舊概念的結果，最終導致固有觀念與科學概念在學生大腦中同時存在，降低了學生的科學概念理解力.針對以上問題，概念改變理論的提出便顯得十分適當，將其在應用在高中物理教學當中，不僅能夠實現對學生固有觀念的糾正，還能在以學生為中心的前提下，利用科學適當的教學策略來培養學生良好的邏輯思維能力，進而提升教學質量與效率，現實意義顯著.

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1 以情境的創設引發學生的認知沖突

學生頭腦中存在的與科學概念不盡相同的固有觀念具有隱蔽性，其自身往往難以意識到，需要教師在課堂上以恰當的方式引導學生展現出來，通過引發認知沖突而促進學生的思維活動.那么何為“認知沖突”，是指學習者原有的認知結構同新現象間的不能包容的一些矛盾，并且諸多學者達成共識，認為認知沖突具有促進學習者認知發展的作用.因為在學生未進行新概念的學習之前，他們的認知水平相對處在一個較低的狀態，這時候的認知是平衡的.而要是產生了認知上的沖突，學生便會突然意識到舊概念是不夠完整的、存在局限性的，進而打破了認知平衡.當中學生若是想要實現認知的平衡，便會萌生出學習新概念的自主意愿，這種力量會轉變成轉變概念的原動力，促使學生進行認知結構的重構，直至達成較高的認知水平.對于激發學生認知沖突的方法，可采用創設情境的途徑，引導學生將這些固有觀念調用出來，進而與科學概念產生相互作用，經歷概念的轉變過程.在具體的概念教學中，可以創設一些學生一時無法理解的情境，由教師引出學生的疑惑，也就是他們的固有觀念，在與新概念的交匯中發生認知上的沖突.另外，在固有觀念暴露出來后，學生接下來的學習也會存在一定的側重點，學會更為關注一些自己的錯誤點，避免被動與盲目學習，有利于提升教學效率.如此，我們也可將以情境的創設來引發學生的認知沖突作為概念轉變的起始點.在實際教學中，教師教學情境的創設可從以下幾個方面去入手：

一是運用演示實驗展開教學情境創設.演示實驗是一種在課堂上由教師操作、指導與啟發學生展開實驗現象的觀察、概括、分析與總結的教學方式，突出了物理學科的實驗特點.同時借助直觀性的優勢，演示實驗為學生提供了深刻而豐富的感性信息，有利于激發學生的學習興趣與學習思維.曾有研究指出實驗是引發學生認知沖突的有力手段，當實驗結果同與預想結果存在差異，就會對學生的思維產生沖擊，進而思考自己某方面的錯誤認知，發現固有觀念，在與新認知的碰撞中再次達到認知平衡，實現對實驗現象的重新思考.而教師在當中也要進行進一步的引導，為學生進一步學習新概念而提供幫助.

二是運用舉例提問展開教學情境創設.如在教學“靜摩擦力的方向”的相關內容時，部分學生可能受生活經驗的限制或是因個人的主觀臆斷而存在固有觀念，得出“靜摩擦力的方向可能與運動方向存在關系”的結論.教師便可把握住學生的這些特點，將這個問題提出來，接下來進行實驗展示，舉起講桌上的粉筆，再問學生：“大家認為這根粉筆受哪些摩擦力呢？方向又是什么？”學生通過思考與分析，回答是“受摩擦力，呈豎直向上的方向”.再然后教師拿起粉筆逐漸地向四周移動，讓學生對靜摩擦力的方向是否會發生變化而再次展開思考，大多數學生都會認為靜摩擦力的方向是始終沒有發生變化的，也就暴露出了他們觀念同理論分析的矛盾之處.而最后經歷教師的思想引導，學生也會發現靜摩擦力的方向是不變的，進而得到與運動方向不存在關聯的結論.

第一，可通過課堂總結來鞏固新知.課堂總結可分成概括式總結、比較式總結、懸念式總結，其中概括式總結要求學生就所研究問題與知識展開系統概括，建立清晰、系統的整體印象；比較式總結主要是針對對立或是相似的概念，讓學生通過比較而加深記憶；而懸念式總結是對之前設計的懸念的總結，旨在讓學生利用新學知識而自主解釋懸念.雖課堂總結方式較多，但教師需注意無論是哪種方式的運用，都不可自顧自地自說自演，要讓學生積極的參與進來，不斷開拓學生思路.

2 以矛盾的探究構建物理科學概念

二是以類比來進行科學概念的構建.物理學中的一些概念、知識及研究方法是存在一定相似性的，針對于這一部分內容，教師的教學可通過尋找相似之處來進行理論的遷移，進而得到新的概念與規律，這種也是避免學生死記硬背與減輕學生學習負擔的一種有效方法.如速度、電阻、功率等一些概念，可利用比值定義法來輕松地掌握相關要點，并做到很快判斷不同物理量間的關系.還有一些抽象的物理概念，可讓學生通過與生活經驗的類比，增強其感性認知，在實現抽象概念與生活實例相結合的基礎上，降低學生概念理解難度.如對于“磁場”相關概念的教學，教師便可結合“指南針”的實例，要求學生進行類比理解，以磁場類比成指南針的功效，對磁場建立更為形象的理解.

三是以搭建物理模型來進行科學概念的構建.在研究物理學科的過程中，人們常常為方便研究而忽略當中的次要因素，將主要因素極大地凸顯，或者是說將抽象理論轉化為形象的理論，這一過程便是搭建物理模型的過程，而依照所研究問題的差異性，也可將物理模型進行分類，得到條件模型、過程模型與實物模型，學生借此可有效抓住所研究問題的本質，并簡化問題研究的過程.如此看來，以合適的模型進行新概念學習是十分有必要的.

2.嚴格要求。對學生而言，許多良好的行為習慣的養成需要一個由被動到主動的轉化過程，而在這個轉化過程中，嚴格要求是完全必要的。在作業方面我努力從以下兩方面來體現這種充滿愛意的嚴格要求：

當學生意識到自身的固有觀念后，便需要教師引導學生順應認知來進行原有概念的轉變，進而在解決該認知沖突的過程中構建起物理科學概念.關于物理科學概念的構建，可從以下三個方面來入手：

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3 以練習與總結強化物理概念認知

當學生順利解決認知沖突后，其頭腦中便已經建構起了物理概念的對應框架，但由于剛剛學習，可能對其的理解與掌握還無法穩定，需要采用練習與總結的方法來強化學生的概念理解能力，實現徹底的概念轉變.

三是以學生的合作分享學習來創設教學情境.合作分享學習中學生觀點的碰撞，能夠將其固有觀念有效暴露出來，通過與他人觀點做對比，進行自身想法的重新反思，力求找到自身的問題所在.同時在遇到他人觀點無法說服自己的情況，學生還可尋找一些新觀點或者想法來展開爭辯，建立新的認知平衡，逐漸靠近科學概念.

一是以探究性實驗來進行科學概念的構建.傳統的探究性實驗教學中物理教師習慣用大量的時間進行知識概念的講授，這樣就會減少學生實驗操作的機會，或者是進行實驗時間的壓縮，從而限制高中生的思維發展，導致不能真正地掌握物理科學概念.而為使學生對物理概念做到更好的學習，便要發揮探究性實驗的作用，引導學生參與到具體的實驗活動來，在發現問題、分析問題后實現問題的解決.當中學生認知上的沖突會使其不斷地深入探究，最終在解決認知沖突的基礎上構建起科學概念.如在完成“分力與合力”中的相關概念時，部分學生可能認為合力就是代數相加的關系，針對這種固有觀念，教師可運用彈簧測力計展開演示實驗引發學生的認知沖突，得到兩個彈簧測力計示數示數之和同鉤碼重力不相等的結果，之后針對這一問題，便可組織學生展開探究實驗的設計與參與，這一過程中不僅可以讓學生更加明確的知曉實驗所需的儀器，還能知道要做什么、如何做，確保物理概念的科學性.

第二，可通過課堂練習來強化學生的概念應用.概念學習的最終目的就是讓學生將概念成為自己頭腦中的一部分，并實現在實際問題中的應用.因此當完成一些科學概念的教學后，教師可嘗試設置一些練習題，要求學生利用新掌握的概念來解決情境下的問題，在幫助學生加深印象的同時，提升其知識的應用能力.另外不同類型的習題可能對同一概念的考察角度不同，也能進一步增強學生的科學概念認知，讓他們通過抓住本質與要點，順利解決各種類型題目.

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第三，可通過思維導圖來幫助完善學生的認知結構.思維導圖是一種利用直觀圖像而展現知識聯系的方法，將其應用于概念教學中，可以將人的思維脈絡形象地展現出來，當中需要教師引導學生先確定一個主題，再圍繞主題延伸出不同的分支，構建成相對發散的立體結構，并且碎片化、分散的知識點間是存在聯系的，這也顯示了其在知識整合、總結方面的突出優勢.思維導圖一般可通過手繪或者使用軟件的方式，在描繪過程中還可加入生動貼切的圖示或是增添一些色彩，讓思維導圖更加直觀和美觀.

總之，采用概念轉變的教學策略對改善學生物理學習積極性、提升學生思維能力與學習效率有著重要的作用，需要教師在具體的概念教學中通過挖掘學生的固有觀念來與新概念產生認知沖突，繼而引導他們借助視頻講解、實驗探究方式來解決認知上的沖突，從真正意義上對概念進行掌握.另外需要注意的是，教師應充分尊重學生在整個課堂活動中的主體地位，要讓學生具備自主學習的意識與能力，這樣才能達成理想教學目標，促進學生的物理核心素養.