依托實驗探究走出概念認知誤區

摘要：概念是構成物理學科知識體系的重要內容，物理概念抽象概括，對于初中生而言，物理概念一直是教學難點，學生一旦陷入認知誤區，直接影響后續對物理問題的正確探究與掌握.因此，教師要善用物理探究實驗活動，一方面揭示物理原理，另一方面增強學生對物理概念的正確認知，為學好物理奠定堅實基礎.

關鍵詞：初中物理；概念認知；實驗探究

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）20-0076-03

收稿日期：2024-04-15

作者簡介：張建萍（1981.11—），女，江蘇省南通人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

物理概念是人腦對客觀事物共同物理屬性、本質特征的反映，是建立在科學觀察、實驗基礎上并加以抽象、概括而形成的.在物理學習中，正確、清晰、無誤地理解概念是建構物理學科知識體系的重要條件.

1實驗探究法的教學優勢

1.1促進學生物理學科思維的形成

面對一個概念，教師通過講授，一些學生會慢慢理解，但也有一些學生對物理概念產生歧義，甚至與概念本質“南轅北轍”.對物理概念的錯誤認知，嚴重影響學生對物理學科知識的正確掌握.比如，對于“力是使物體運動狀態改變的原因”認識，一些學生認為，有力的存在，物體會運動，一旦沒有力，物體就不會運動.顯然，該理解是不全面的.原因是學生頭腦中對運動現象的認識，源于生活中所看到的物體，在沒有受力的作用時，都是處于靜止狀態的.因此，要糾正學生對這一物理概念的錯誤認知，教師可以通過實驗探究活動，借助實驗方式，幫助學生建立正確的物理思維，提高物理課堂學習效率［1］.

1.2幫助學生掌握有效的學習方法

學習物理，不能死記硬背，要學習、掌握有效的方法.對物理概念理解不當，也會影響學生對物理方法的掌握，進而導致學生解題出現錯誤.學生對物理概念的錯誤認知，必將降低學生對物理的學習興趣［2］.比如，對于“壓力”概念，從定義看，壓力表現為垂直壓在物體表面的力.如果物體放在傾斜的表面上，一些學生認為壓力是豎直向下的.事實上，壓力還是垂直于接觸面的.對于該問題，教師可以通過物理實驗探究活動，聚焦學生錯誤認知，以實驗觀察、實驗感知等方式，糾正學生對物理概念的錯誤認知.

1.3促進學生物理素養的獲得

學習物理課程，除了認識物理現象、了解物理原理外，還要關注學生物理理性思維、科學精神的培養.理性思維是建立在事實基礎上，通過分析、綜合、推理等過程來提出疑問，最終完成對物理科學概念的建構.比如，對“機械效率”的認識，有學生因對計算機械效率的公式理解不準確，認為同一機械，吊起不同重物，其機械效率不變.事實上，機械效率是有用功與總功的比值.由此，通過實驗探究活動，讓學生親歷實驗過程，對比不同重物被吊起后，所做的額外功相同，但有用功卻增大，吊機的機械效率應該是變大.同樣，也可以結合機械效率公式，分子、分母都增加一個相同的數，其分數值變大.另外，物理實驗探究，有助于發展學生動手、動腦等綜合能力，促進學生全面發展.2實驗探究在物理概念教學中的應用策略

考慮到學生對物理概念產生的錯誤認知，教師要運用實驗探究活動，打破學生固化思維，增進學生對正確概念的理解［3］.

2.1巧用生活類比法，辨析概念內涵

在學習物理概念時，針對學生產生的錯誤認知問題，教師可以通過類比法，以聯系生活的方式，幫助學生糾正不當認知.物理概念與現實生活密切相關，很多概念可以找到與之對應的生活體驗.運用類比法，站在生活視角探究物理概念的本質，促進學生在頭腦中建構正確物理概念［4］.

例如，在學習蘇科版物理“光沿直線傳播”時，該節主要圍繞光的直線傳播展開教學.一些學生對“光在均勻介質中是沿直線傳播的”存在理解偏差，導致在課后習題訓練中出現解題錯誤.對該概念理解不當，直接影響后續對“光的反射”“光的折射”以及“平面鏡”等知識的掌握.因此，有必要對此展開實驗探究活動，讓學生通過類比實驗，在頭腦中形成正確的光沿直線傳播的物理觀.實驗探究實驗前，準備紙杯、蠟燭、刻度尺等材料.先對三個紙杯在前后兩面同一位置打孔.利用尺子在桌面上畫出一條直線.將蠟燭置于直線的一端，在直線上依次放上紙杯.觀察紙杯的位置關系，發現紙杯上的小孔并不處于一條直線.接著點燃蠟燭，轉動紙杯，使其小孔處于同一直線上.在直線的另一端，可以透過小孔看到蠟燭的光線.在該實驗中，蠟燭處于空氣中，光在空氣這一介質中沿直線傳播.利用紙杯上的小孔，觀察蠟燭的光線，體會光沿直線傳播的物理意義.生活類比法，以生活化方式探究物理概念，指導學生從實驗觀察分析中，實現新舊知識的遷移與運用，也讓物理概念更加具象化、直觀化，幫助學生深刻把握物理概念，規避錯誤認知.

2.2抓住認知沖突，感知物理概念本質

面對物理概念，學生一旦出現認知偏差，就會得出錯誤的推論.教師在講解物理概念時，借助學生對物理概念產生的認知沖突，以此為突破口，引領學生去思考并解決問題.認知沖突，反映了學生對同一事物的不同理解，認知沖突的產生，有助于抓住學生的學習動機，幫助學生樹立辯證統一的物理觀.

例如，在學習蘇科版初中物理“氣體的壓強”時，該節內容有兩個重點概念.一個是“大氣中存在的物體，接受來自大氣的壓強，就是大氣壓強”；另一個是“流體具備的流速越大，流體的壓強越小”.針對壓強概念，在前面學習過液體壓強、固體壓強等知識，學生對壓強概念有所了解.但面對“氣體的壓強”，生活中，空氣看不到也摸不到，一些學生對“大氣中是否真的有大氣壓強”產生疑惑.同樣，對于流體壓強與流速的關系，很多學生只能采用死記硬背的方式，無法結合實際問題，透徹理解兩者的關系，導致在解題時，無法建立正確的解題思路.鑒于此，教師可以抓住認知沖突，組織學生參與物理實驗探究過程，深化對相關概念的正確理解.在實驗前，做好相關材料的準備，包括水、易拉罐、橡皮泥、鐵絲、蠟燭等.在實驗中，拿出易拉罐，在其中注入少量水，然后，利用鐵絲，固定在鐵架臺上，點燃蠟燭，對易拉罐底部進行加熱.觀察易拉罐罐口，當有白色氣體冒出時，迅速接觸鐵絲，將易拉罐罐口部分倒置于水中，這時，易拉罐會迅速出現變癟.觀察易拉罐變癟過程，提出疑問，為什么易拉罐會變癟？請學生對之展開探究.通過實驗探究，讓學生明白大氣中確實存在大氣壓強.同時，認知沖突教學法的應用，借助真實物理實驗現象，激發學生對物理問題的探究熱情，讓學生深切體會學習物理的樂趣，也讓物理概念教學更直觀、更生動.

2.3強調問題驅動法，促進概念正向遷移

學貴有疑，學貴有問.在學習物理概念時，一旦發現學生對某一概念產生錯誤認知，教師不妨利用問題驅動法，借助問題，撥開困擾學生認知的“陰霾”，指引學生正確認識物理概念，探究物理學科的本質.問題驅動法的關鍵在于設置相應的問題，通過實驗探究活動，將問題融入實驗中，促進學生對正確概念的遷移運用.

例如，在蘇科版初中物理學習“浮力”知識時，浮力相關概念是本節教學重點，也是學生學習難點.學生對浮力概念及其內涵的理解不透徹，也不準確.分析其原因，主要是這些知識點與現實生活關聯性不強，學生無法直觀去感受，更無法對浮力概念的內涵進行有效探究.為此，依托問題驅動法，帶領學生參與浮力相關的物理實驗探究過程，從實驗中去認識浮力，感知浮力，明晰浮力的內涵.在實驗前，先做好相關材料、器材的準備，水、塑料袋、水盆、彈簧測力計等.在實驗中，將適量的水放入塑料袋，利用彈簧測力計對其重力進行測算得出數據，接著，放置好水盆，將裝有水的塑料袋懸掛于測力計，并緩慢浸入水盆中，觀察測力計的讀數變化.這一環節非常重要，教師要不斷提問學生，著重強調學生認真、細致地觀察測力計的讀數.通過暫停，讓學生分次記下相應的測力計讀數值.對比每一次暫停時測力計上的讀數有何變化，顯然，在塑料袋入水過程中，測力計的讀數會慢慢變小，說明受到了浮力作用，且所受浮力隨著入水深度的增加而逐漸變大.然后，當塑料袋中的水與水盆中的水保持相平時，測力計上的讀數變為0.再次引出問題：測力計示數為0，說明什么？讓學生認識到塑料袋中的水所受重力與水盆中的水對塑料袋向上托的浮力大小相等.再者，用手將塑料袋中的水在水盆中不斷向下移動，觀察測力計上的示數有何變化，通過對照，測力計上的讀數并未發生變化，說明在浸入水盆后，塑料袋中的水所受浮力并未發生變化，即浮力的大小與其排開液體部分所受重力的大小相等，不會受浸入深度變化而變化.

3結束語

在物理概念學習中，對概念產生誤解是正常的，對物理概念的透析理解，也非一蹴而就.實驗探究法為學生創設“做物理”情境，從實驗觀察、動手實踐中辨析物理概念，理解和掌握物理概念.教師要結合不同概念，立足學情，做好實驗探究活動的設計，通過實驗來影響、糾正學生對物理概念的認知，提高學生物理學習興趣.教師要認識到學生對物理概念錯誤認知的反復性，還要耐心地充分了解學生認知疑難點，巧用方法，引領學生走出概念學習誤區，讓學生真正學懂、學會物理知識.參考文獻：

［1］ 耿春山.提升初中學生物理實驗設計能力策略的研究［J］.數理天地（初中版），2023（16）：62-64.

［2］ 許忠林.基于深度思維的初中物理實驗教學策略研究［J］.新課程導學，2023（21）：61-64.

［3］ 張也.初中物理教學中生活小實驗的應用思考［J］.學周刊，2023（23）：90-92.

［4］ 李曉春.初中物理實驗教學與信息技術融合初探［J］.學周刊，2023（23）：42-44.

［責任編輯：李璟］