認(rèn)知理論視角下高中物理概念教學(xué)的有效策略研究

認(rèn)知理論認(rèn)為，理論知識的學(xué)習(xí)其實是一個主動建構(gòu)知識的過程，需要學(xué)生在知識學(xué)習(xí)的過程中不斷地將新知識與原有的知識體系進行有效聯(lián)系，從而形成一個新的認(rèn)知結(jié)構(gòu).將這一理論應(yīng)用于高中物理概念教學(xué)的實施過程中，往往能夠更好地理解并掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)特點及認(rèn)知規(guī)律，從而制定更加符合學(xué)生學(xué)習(xí)及認(rèn)知需求的課堂教學(xué)策略，幫助學(xué)生充分理解并掌握物理概念，為其創(chuàng)新能力與科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ).

1認(rèn)知理論與高中物理概念學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)性

認(rèn)知理論是心理學(xué)領(lǐng)域的重要理論之一，與高中物理概念學(xué)習(xí)之間存在著緊密的關(guān)聯(lián)性.這一關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)在多個方面，對于幫助學(xué)生逐步深化物理概念的理解、提升學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效率、培養(yǎng)良好的科學(xué)思維具有至關(guān)重要的作用與價值，

認(rèn)知理論能夠為物理概念的學(xué)習(xí)提供堅實的理論基礎(chǔ).這一理論主要強調(diào)學(xué)生在認(rèn)知過程中的主動建構(gòu)及加工，認(rèn)為理論知識的學(xué)習(xí)不僅僅是被動接受知識，而是能夠基于自身的經(jīng)驗來完成知識的理解及內(nèi)化.在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，物理概念是知識體系的基礎(chǔ)，其學(xué)習(xí)的過程會涉及較多的認(rèn)知理論原則，這有助于教師在教學(xué)過程中設(shè)計更加符合學(xué)生認(rèn)知特點的教學(xué)策略.

認(rèn)知理論能夠進一步揭示高中物理概念學(xué)習(xí)的內(nèi)在機制.物理概念的學(xué)習(xí)不僅僅是要求學(xué)生記憶并且背誦物理定義，更為重要的是要求其充分理解定義背后所蘊含的物理意義及應(yīng)用場景.認(rèn)知理論中的建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)其實是通過個體與環(huán)境之間所存在的相互作用，在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上主動建構(gòu)新的知識意義的過程，這一觀點在高中物理概念的學(xué)習(xí)過程中極其適用.學(xué)生往往需要在教師的針對性引領(lǐng)之下，通過案例分析與實驗操作等多樣化的方法，將原本抽象的概念與具體的物理現(xiàn)象進行有效結(jié)合，從而逐步深化對物理概念的理解與認(rèn)知.

認(rèn)知理論能夠為物理概念的學(xué)習(xí)與探究提供有效的策略.認(rèn)知負荷理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負荷是對學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量與效率產(chǎn)生影響的重要因素.因此，在設(shè)計教學(xué)活動時，要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知負荷，避免出現(xiàn)信息過載的現(xiàn)象，同時通過分段教學(xué)與逐步深入等方式來幫助學(xué)生理解并掌握物理概念.所以，教師在物理概念教學(xué)的設(shè)計與實施過程中，要注重運用認(rèn)知理論，設(shè)計符合學(xué)生學(xué)習(xí)需求與認(rèn)知特點的教學(xué)活動，促進其對物理概念的深層次理解和應(yīng)用.

2基于認(rèn)知理論的高中物理概念教學(xué)實踐策略

2.1 利用先行組織者，激活已有認(rèn)知

先行組織者是先于學(xué)習(xí)任務(wù)本身呈現(xiàn)的一種引導(dǎo)性材料，要比原學(xué)習(xí)任務(wù)本身有更高的抽象、概括和包容水平，并且能清晰地與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的觀念和新的學(xué)習(xí)任務(wù)關(guān)聯(lián).教師在高中物理概念教學(xué)中可通過多樣化的方式來呈現(xiàn)先行組織者，將新知識與知識經(jīng)驗建立緊密聯(lián)系，有效降低學(xué)習(xí)過程中可能遇到的各項困難.

例如在\"拋體運動的規(guī)律”這一課時的教學(xué)過程中，教師可以嘗試采用先行組織者的課堂教學(xué)策略，即正式引入拋體運動規(guī)律的相關(guān)概念之前，可以借助多媒體設(shè)備播放射擊比賽中運動員射擊時的精彩視頻，并要求學(xué)生仔細觀察子彈在射出槍口后的飛行過程.教師在完成視頻播放后可以提出一系列具有啟發(fā)性的問題，如：子彈在空中的飛行軌跡是怎樣的？可以嘗試將其運動進行怎樣的分解？在分解后的兩個方向上，其運動的情況與哪些運動相似？學(xué)生在問題思考與探究的過程中會聯(lián)想到之前學(xué)習(xí)過的勻速直線運動及自由落體運動的知識，如：子彈在水平方向上不受力的作用，其運動狀態(tài)可以類比為在光滑水平面上勻速滑行的物體的勻速直線運動；而在豎直方向上僅受重力作用，其運動狀態(tài)如同被釋放的物體所做的自由落體運動.接下來，教師可以繼續(xù)強調(diào)拋體運動其實可以分解為水平方向上的勻速直線運動及豎直方向上的自由落體運動.這一教學(xué)方法能夠充分發(fā)揮先行組織者的優(yōu)勢，激活學(xué)生已有的認(rèn)知，為后續(xù)展開更深層次的學(xué)習(xí)與探究打下堅實基礎(chǔ).

2.2運用類比推理，促進概念理解

在高中物理概念教學(xué)中，類比推理作為一種極其重要的思維方式，為教師的教學(xué)設(shè)計與實施提供了獨特的優(yōu)勢.這一方法主要是指基于兩個或者兩類對象在某些方面的相似性，判斷它們在其他方面也可能存在相似性.這一方法的應(yīng)用能夠引導(dǎo)學(xué)生將新知識與熟悉的生活場景或者已掌握的知識進行巧妙結(jié)合，通過已知來探索未知，以此來加深學(xué)生對于知識的理解與掌握.

例如在\"電容器的電容”這一課時的教學(xué)過程中，電容對高中階段的學(xué)生而言是相對抽象的概念，理解起來頗有挑戰(zhàn).因此，教師在課堂上便可以嘗試巧妙運用類比推理的教學(xué)方式，將其與水桶儲水的過程進行對比，逐步加深學(xué)生對于物理概念的理解與掌握.水桶在日常生活中大多用于儲存水，這是一種極其常見并且直觀的生活現(xiàn)象，而電容器在電學(xué)的領(lǐng)域之中也扮演著儲存電荷的重要角色.水桶容積的大小直接決定其能夠容納水的量；而電容器兩極板間的正對面積、極板間的距離等因素，共同決定了它所能儲存電荷的容量，兩者在概念上有著相似的邏輯.除此之外，水庫有水位的概念，水位的高低將會直接體現(xiàn)水所具有的勢能大小；電學(xué)中的電容器也存在一個類似的量，即電壓，電壓的高低將直接反映電容器儲存電荷的多少.學(xué)生通過細致且深入的類比推理，能夠?qū)⒊橄蟮碾娙萜骱碗娙莸母拍畛晒D(zhuǎn)化為實際生活中常見的場景，并根據(jù)自身積累的認(rèn)知與經(jīng)驗來直觀理解物理概念，逐步提升學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效率.

2.3借助實驗探究，深化概念認(rèn)知

實驗探究是高中物理教學(xué)中極其重要的一個環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的設(shè)計與實施旨在讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的具體過程，逐步實現(xiàn)觀察能力、問題分析能力及問題解決能力的培養(yǎng).在概念教學(xué)實施的過程中，通過設(shè)計并且開展物理實驗，學(xué)生能夠仔細觀察實驗的現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)并且分析結(jié)果，快速得出最終的物理概念與規(guī)律，深化對物理概念的理解及認(rèn)知.

例如在\"摩擦力”這一課時的教學(xué)過程中，教師可以組織學(xué)生積極參與實驗探究活動.在此次實驗過程中，教師應(yīng)注重為學(xué)生呈現(xiàn)所要使用的實驗器材，如不同粗糙程度的木板、彈簧測力計、砝碼等.在具體實施的過程中，可以先要求學(xué)生自主完成實驗方案的設(shè)計，以此來探究不同表面粗糙程度下摩擦力的大小.學(xué)生在實驗操作的過程中，可以通過用彈簧測力計水平拉動放在木板上的砝碼，緩慢并且勻速地拉動木板，以此來觀察彈簧測力計的示數(shù)變化.在實驗操作結(jié)束之后，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生對實驗所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開展深層次的分析與探究.學(xué)生在探究過程中發(fā)現(xiàn)，木板的表面越粗糙，其受到的摩擦力越大.接下來，教師便可以引導(dǎo)學(xué)生進一步探究摩擦力與壓力之間的關(guān)系，如通過增加或者減少砝碼的質(zhì)量來改變壓力的大小，再次進行實驗操作并完成數(shù)據(jù)的分析.在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生能夠得出壓力越大摩擦力越大的結(jié)論.學(xué)生通過這樣的實驗探究過程，不僅能夠更深入地理解并且掌握“摩擦力”這一物理概念，還能夠達成實驗操作能力與科學(xué)思維的培養(yǎng)目標(biāo)，從而充分發(fā)揮認(rèn)知理論在物理概念教學(xué)中運用的作用與價值.

2.4 設(shè)計問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

認(rèn)知沖突是個體意識到個人認(rèn)知結(jié)構(gòu)與環(huán)境，或是個人認(rèn)知結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同成分之間存在不一致時所形成的狀態(tài).在高中物理概念教學(xué)中，問題情境的創(chuàng)設(shè)往往能夠有效引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及探究的欲望，促使其逐漸學(xué)會通過自身的努力來分析并且解決矛盾，進一步加深自身對物理概念的理解和掌握.

例如在\"圓周運動”這一課時的教學(xué)過程中，教師可以通過創(chuàng)設(shè)如下問題情境來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突：在水平的地面上放一個圓盤，在圓盤上放置一個可以繞中心軸自由轉(zhuǎn)動的小物塊.當(dāng)圓盤快速轉(zhuǎn)動時，圓盤上的小物塊會跟隨其一起轉(zhuǎn)動，但如果圓盤突然停止轉(zhuǎn)動，此時小物塊可能會飛出去.教師提問：為何圓盤在停止轉(zhuǎn)動時小物塊沒有立即停止，而是飛出去呢？針對這一問題，學(xué)生可以結(jié)合自身已有的知識及經(jīng)驗來進行分析，如可能會認(rèn)為小物塊和圓盤是一體的，所以在圓盤停止時小物塊也應(yīng)該停止.但是實際呈現(xiàn)的現(xiàn)象并非如此，這會引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突.為了實現(xiàn)認(rèn)知的同化，學(xué)生在此環(huán)節(jié)會積極主動地思考小物塊飛出去的原因，如：小物塊之所以做圓周運動是因為受到了圓盤的向心力作用，但是當(dāng)圓盤停止轉(zhuǎn)動時，向心力便會消失，小物塊由于慣性仍然沿用原本的運動方向做圓周運動，又因為沒有足夠的約束力，所以便會沿著切線的方向飛出去.對于高中生來說，這一認(rèn)知沖突的引發(fā)與解決能夠進一步加深其對物理概念的理解和認(rèn)知，并為后續(xù)展開更深層次的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ).

2.5構(gòu)建概念圖表，促進知識整合

在高中物理學(xué)習(xí)過程中，概念圖表的構(gòu)建是一種極其有效的知識整理和歸納方法.這一方法的應(yīng)用能夠?qū)⒃境橄蟮奈锢砀拍钔ㄟ^直觀形象的方式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更好地梳理概念之間的關(guān)系，從而逐步促進知識的整合與運用.

例如在\"電場 電場強度”這一課時的教學(xué)過程中，該課時的內(nèi)容聚焦于電場及電場強度等抽象的電學(xué)概念.為了幫助學(xué)生理解物理概念之間的關(guān)系，教師可構(gòu)建概念圖表.在圖表的構(gòu)建過程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生針對電場這一核心概念產(chǎn)生清晰的理解與認(rèn)知：電場是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，雖然看不見、摸不著，卻能對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用；電場強度其實是用于描述電場力的性質(zhì)的物理量.在概念圖表構(gòu)建的過程中，教師可以電場為中心節(jié)點，將電場的強度作為重要的分支來進行詳細闡述，同時注重通過舉例說明的方式來加深學(xué)生對概念的理解.

3結(jié)語

在認(rèn)知理論的視角之下，通過積極主動地落實上述教學(xué)策略，能夠有效促進學(xué)生對物理概念的理解和掌握.這些策略的設(shè)計與實施可顯著提升學(xué)生對物理概念學(xué)習(xí)的興趣和熱情，還能夠幫助其更好地理解和掌握物理概念，實現(xiàn)創(chuàng)新能力與科學(xué)思維的培養(yǎng).因此，在未來的教學(xué)中，教師需要繼續(xù)深化對認(rèn)知理論的研究，不斷探索更適用于概念教學(xué)的有效策略，為提高高中物理概念教學(xué)的質(zhì)量與效率提供有力支撐.

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