基于認知理論的高中物理概念教學策略研究

【摘要】在教育改革不斷推進的過程中，高中階段的教學逐漸摒棄了以應試教育為中心的模式，完成了向培養學生學科核心素養的轉變.物理這一學科作為高中理科教育的重要組成部分，其教育質量和效果對于學生個人能力以及核心素養的提升具有十分重要的意義.認知理論進入高中物理概念教學中，能夠進一步滿足學生的個性化學習需求，提高學生對于課堂的參與度.本文首先介紹認知理論與物理概念教學的具體情況，指出現階段高中物理概念教學中存在的問題，并提出基于認知理論的高中物理概念教學相關策略.

【關鍵詞】認知理論;高中物理;概念教學

在傳統的高中物理概念教學中，教師更加注重知識的講解，在學生思維能力培養方面的側重并不足以滿足學生個性化學習的需求.教師在課堂中只是向學生講解了物理的相關知識概念和規律，并沒有向學形展示更為完整的知識生成過程，使學生在學習的過程中缺少邏輯思考.片面化的知識理論掌握雖然能夠簡單地應付考試，但是對于學生個人能力提升未能起到積極作用.過往的課堂中，學生將大部分精力用于知識點的死記硬背和煩瑣的題目練習，對于理論知識的理解和應用不夠全面.認知理論更加重視學習者的思維過程，能夠將知識具體化、形象化.因此，認知理論背景下的高中物理概念教學，能夠有效避免單純知識點背誦的弊端，讓學生能夠更加清晰地了解到知識形成的過程以及知識的具體應用.在提高思維能力的同時，也鍛煉了學生的學習能力[1].

1認知理論的概述

認知理論探討的是個體如何通過經歷產生改變的學習觀念.該理論著重于個體對即時環境的洞察，認為感知的驅動力與學習的驅動力是相契合的，致力于將認知過程具象化、生動化.鑒于人類與動物的大腦及神經系統在構造和進化上的差異，二者在理解力上存在顯著區別.認知心理學有時也稱作符號構型理論.在學習過程中，人會構建對其而言有重要意義的周遭環境認知圖，因此，這一學習過程實際上就是認知圖的構建階段[2-3].

2高中物理概念教學中存在的問題

2.1新舊知識點過渡生硬

在傳統的高中物理教學過程中，一些教師在闡述物理概念時往往只是局限于具體問題，忽略了將新舊知識點相互關聯的重要性.這種做法可能會阻礙學生吸收新的知識點，使學生難以將不同的物理概念融合，以深入理解和掌握所學內容，從而難以徹底解決在學習物理過程中遇到的難題和產生的困惑.此外，僅僅針對單一物理概念進行講解，也不利于學生遷移性思維的發展，妨礙學生構建起系統全面的物理知識結構.

2.2教學模式單一

在進行物理概念的教學過程中，有的教師在課本知識內容歸納總結方面的能力較弱，未能將較為抽象的物理概念進行具象化教學.由于受到傳統的教育觀念的制約，這些教師在進行概念教學時，常常忽視了設置情境，仍然是以一種簡單的理論來解釋，從而造成了整個課堂的單調乏味，有些課堂活動的效果很差，有些甚至是沒有效果.而且多數的課堂時間里都是教師在進行知識點的講解和應用方法的傳授，學生對于課堂的參與更多的是集中在不同題型的練習當中.整體的教學目標更傾向于成績的提升，而不是學生認知的豐富和核心素養的提升.單一刻板的概念教學課堂枯燥乏味，也會直接影響到學生的學習興趣.

2.3學生課堂參與度較低

中學的物理教學，對學生的思想素質有比較高的要求，而與其它學科的教學內容相比，也有一定的難度.在概念教學的過程中，有些教師注重對概念的解釋和擴展，以及在解決問題上的實際運用，而忽視了不同學生的差異；因此，要想提高學生對物理概念的掌握程度，提高教學效果是十分必要的.另外，教師和學生之間關于特定的物理觀念的交流很少，也導致學生對課堂教學的積極性有不同程度的下降[4-5].

3基于認知理論的高中物理概念教學策略

3.1合理設置學習任務

在高中階段，物理學科因其理論性強、邏輯嚴密且學習難度較高等特點而顯得較為深奧.假如學生未能事先對即將學習的新課程內容進行預習，那么部分學生在課堂上可能會遇到種種難題.比如，可能會感到課程內容難以理解，教師的授課速度難以跟上，或是感到學習目標不明確，難以辨別出課程中的關鍵知識點.指導學生進行課前預習，明確學習目標，并制定相應的學習計劃，可以有效解決學生在新課程學習中遇到的困難.此外，明確學習任務并指導學生預習，能夠提高學生的學習效率并擴充學生的認知知識庫.教師在每堂課開始前，可以給學生分配預習任務，并提供預習思維導圖作為輔助工具.在思維導圖中，教師可以展示新課的難點、學習目標等關鍵內容，使學生能夠依據思維導圖先行了解新課資料，并將預習過程中發現的疑問和難點整理出來，制定學習計劃.上課時，學生可以根據這一計劃有針對性地解決預習時遇到的問題，從而提升課堂學習效率.對于難度較低的新課內容，教師也可以直接在課件中展示學習的重點和任務，讓學生在正式開始新課學習前，對學習目標和知識要點有一個初步的認識.

例如以滬科版高中物理必修三第十二章“能源與可持續發展”為例，在教學過程中就可以根據各個小節布置學習任務.在任務完成的過程中，教師可以進行適當的指導，引導學生根據自身對課本知識的理解制定適合自己的學習計劃.在提高學習效率的同時，也能夠讓整體的課程推進更有規劃[6].

3.2正確利用思維導圖

多數物理教材設有單元歸納部分，教師可以對單元內容進行歸納，將其作為學生的課后思考題目或作業，促使學生依托教材的章末匯總進行復習思考，評估學習成效，及時調整并反思，從而掌握學習策略，增強認知技能.學生在構建知識思維導圖時，對已學內容進行再次認知與分析，整合知識點，可以構建起相對完善的物理知識體系.制作思維導圖的過程，也是學生回顧與反思物理學習狀況的過程，重溫學習過的內容，識別未掌握的部分，從而加深對知識的理解和記憶.教師同樣可以在授課時使用繪制思維導圖的方式，帶領學生梳理課堂所學內容.

例如以滬科版高中物理必修三第九章“靜電場”為例，這一單元共由七節組成，在正式開展教學之前可以根據這七節內容繪制思維導圖，讓學生根據思維導圖首先認識到本單元的學習內容，然后對單元內容進行系統梳理，讓學生可以對單元知識點進行總結分析，便于后續的復習和筆記整理.在思維導圖繪制和講解的過程中，學生能夠更加深入地對本單元知識點進行整理，同時也能加深對知識的掌握程度.

3.3提高學生課堂參與度

認知理論的應用能夠有效喚起學生的學習熱情，提升學生的自信心，進而推動學習進程.在教學實踐中，應當設法提升學生參與課堂的積極性，讓學生親身體驗知識誕生的各個環節，避免簡單地進行知識填鴨.教師還需不斷給予學生正面激勵，維護學生的積極情緒.比如，在授課過程中，可以引入時效性強的教學材料，增設趣味實驗等互動環節，以此增加學生動手操作的機會，進而激發學生的學習興趣.教師需密切關注學生的反應，一旦發現學生注意力不集中，可通過提問等方式引導學生回歸課堂.面對學生在課堂練習中遇到的困難，教師時刻應留意并及時給予鼓勵和幫助，同時可以采用小組合作討論的形式，讓這部分學生融入討論之中.由于學生在課堂上的狀態是動態變化的，教師需要隨時調整教學策略，確保學生能夠獲得愉悅而有效的學習體驗.

例如以滬科版高中物理必修三第十章“電路及其應用”為例，在進行概念教學的過程中，教師可以利用實驗讓學生更加直觀地感受到電路串聯和并聯的概念.條件允許的情況下，也可以準備更多的實驗，讓學生在實驗室內進行本單元的學習.實際的動手操作讓學生對課堂的參與度有了大幅度的提升.而且在操作過程中，學生的注意力也會更加集中，教師的及時指導也能夠給學生更好的課堂體驗[7-8].

3.4豐富教學環節

針對同一物理難題，常常存在多種多樣的解答路徑.然而，在實際操作中，不少學生僅探索出一條解題思路，一旦得出結果便止步不前，這種做法往往限制了思維發展.在課堂教學過程中，教師可以將某個物理問題作為討論核心，鼓勵學生之間開展協作交流，從不同層面進行思考，從而探索出解題的多樣化途徑，以此拓寬學生的思維視野.若學生在面對同一物理問題時，采用不同方法得出了相異的解答，這便能揭示出學生在學習過程中的不足之處.此時，教師應指導學生進行反思：“為何結果不同？問題出在哪里？”鼓勵學生繼續對解題過程進行評價和反饋，以便發現并糾正錯誤，增強對學習過程的把控，進而提升學生的認知監控技能.此外，教師還需指導學生篩選最佳解題策略.盡管解題方法眾多，但并非每一種都同樣適用.在解決同一物理問題時，不同的方法將帶來不同的解題效率，有的快速高效，有的則耗時耗力.因此，教師不僅要引導學生總結解題方法，還要教會他們如何選擇最合適的策略，以提升學習效率.課堂討論應以學生為核心，教師負責引導學生探究和解決問題，讓學生在學習的過程中積累積極的認知經驗，喚起學生對學習的熱情.

例如在學習“能源與可持續發展”這一單元時，針對第一小節的“能源及其應用”內容，可以就能源的應用進行題目的設置，讓學生分組討論現實生活中的能源應用，之后組織課堂交流.交流的過程中，學生可以從更多的角度了解到能源應用相關知識，在拓寬知識面的同時，也能夠讓學生學會從多角度思考問題.

4結語

綜上所述，在現階段的高中物理概念教學中，傳統的教學模式和應試教育已經不適應快速發展的現代教育體系，學生在學習方面的個性化需求也需要得到足夠的重視.認知理論的出現并應用于高中物理概念教學中，能夠進一步加快傳統教學模式向培養學生學科核心素養的轉變.在提高課堂教學有效性的同時，學生的主體地位也能夠進一步凸顯.且基于認知理論的高中物理概念教學過程中，學生的課堂參與度有了明顯的提升，不管是學習能力還是實際操作能力都得到了更好的鍛煉.

參考文獻：

[1]周海旸.例談基于具身認知理論的中學生物學主題學習開發與設計[J].生物學教學，2024，49（07）：26-29.

[2]蔡支坤.基于具身認知理論的高中物理概念教學策略——以“彈力”一課為例[J].湖南中學物理，2024，39（06）：19-22.

[3]榮爭輝，姚蕊.具身認知下高職院校基礎課程學習方法的研究——以物理課程為例[J].科技風，2024（14）：22-24.

[4]沈陽，紀海林，葉心怡，等.虛擬現實沉浸式學習中的人機交互技術研究——以K12物理實驗教學為例[J].電化教育研究，2023，44（10）：87-94+120.

[5]華彬.基于元認知理論下的現代技術在物理學習中的應用[J].廣西物理，2023，44（01）：224-226.

[6]雷雪峰，馬軍現，梁銳杰，等.思維導圖在物理化學知識體系構建中的應用[J].廣州化工，2022，50（11）：168-170.

[7]朱英，馮杰.以單元目標為導向的初中物理學習活動設計——以“大氣壓強”為例[J].物理教師，2022，43（04）：50-53.

[8]邢紅軍，趙玉萍，龔文慧.論物理概念與規律的認知機制：深化與發展[J].課程.教材.教法，2022，42（03）：124-130.