物理概念及其教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)初探

何紅華

摘要：本文從“概念”辭源入手，研究與概念相關(guān)心理學(xué)理論，總結(jié)物理概念的形成過程，然后探討物理概念教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，力求將心理學(xué)理論應(yīng)用于物理概念教學(xué)實(shí)踐，使物理概念的教學(xué)活動(dòng)更加科學(xué)。

關(guān)鍵詞：物理概念；形成過程；教學(xué)活動(dòng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-6148(2012)1(S)-0025-3

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)的一些基本概念和規(guī)律”。李政道先生也認(rèn)為“學(xué)習(xí)物理的首要問題是要弄清物理學(xué)中的基本概念”，可見物理概念教學(xué)是物理教學(xué)的核心問題之一。物理概念教學(xué)的效果如何，直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的認(rèn)知程度，進(jìn)而影響到學(xué)生整體知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與拓展?？梢哉f學(xué)好物理概念是學(xué)好物理的關(guān)鍵。中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐表明物理概念是物理中既不易“教”也不易“學(xué)”的內(nèi)容。下面筆者將從“概念”的辭源與概念認(rèn)知心理學(xué)理論人手，研究物理概念的形成的心理學(xué)過程，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)物理概念教學(xué)活動(dòng)，力求提高教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性。

1從“概念”的辭源看物理概念教學(xué)

“概”，形聲字，從“木”“既”音，本義是量米粟時(shí)刮平斗斛用的木板，引申為“大概”?！澳睢?，形聲字，從“心”“今”聲，本義是思念，引申為“觀念”?！案拍睢钡挠⒄Z表達(dá)為“concept”。詞根“con”是“一起”的意思，引申為“共同的”，詞根“cept”是“拿，提取”的意思，單詞的解釋：“A form of thought re－flecting the essential properties，connections，andrelationships of objects and phenomena in theircontradiction and development；an idea or systemof ideas that generalizes and picks out the objectsof a certain class according to certain general fea－tures that，in their totality，are specific to the ob－jects，”從概念在兩種語言中辭源都可得出：把所感知的事物的共同本質(zhì)特點(diǎn)抽象出來，加以概括，形成概念?？梢姼拍钍窃陬^腦里所形成的反映對(duì)象的本質(zhì)屬性的思維形式。因而學(xué)習(xí)概念首先要有一類事物的感性認(rèn)識(shí)作基礎(chǔ)，要經(jīng)歷概念形成的心理過程，概念是一個(gè)結(jié)果，更是一個(gè)過程。在進(jìn)行物理概念的教學(xué)時(shí)只強(qiáng)調(diào)結(jié)果不重視過程的做法是不可取的，這樣既不利于概念作為結(jié)果的真正理解，更不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，無法達(dá)成三維目標(biāo)中的“過程與方法”這一目標(biāo)。

2從認(rèn)知心理學(xué)角度看物理概念的教學(xué)

根據(jù)概念的自然性我們通常把概念分為自然概念和人工概念，自然概念的內(nèi)涵和外延是由事物自身的特征決定的，如聲、光、電、分子、原子等概念：人工概念是在實(shí)驗(yàn)室的條件下，為模擬自然概念的形成過程而人為地制造出的一種概念，它的內(nèi)涵和外延可以人為確定。研究人工概念的～個(gè)重要的意義是探索自然概念的形成規(guī)律。物理概念幾乎都是自然概念，但研究人工概念形成過程對(duì)研究物理的形成過程是很有幫助的。

關(guān)于人工的形成途徑的理論有兩個(gè)，一個(gè)是布魯納的假設(shè)驗(yàn)證說，另一個(gè)是茹什的樣例學(xué)習(xí)說。假設(shè)檢驗(yàn)說認(rèn)為，概念形成的過程是不斷提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)的過程；樣例學(xué)習(xí)說則認(rèn)為自然概念的形成以樣例學(xué)習(xí)為主，即在掌握自然概念時(shí)，不是掌握它的一個(gè)或者幾個(gè)本質(zhì)特征，而是對(duì)概念樣例的記憶。有的物理概念的形成適合選擇假設(shè)驗(yàn)證的方法，如力的概念，我們可以討論多個(gè)關(guān)于力的實(shí)例，研究它們共同特征，應(yīng)用保險(xiǎn)性聚焦的方法得出：發(fā)生力的作用需要兩個(gè)物體，各種力的作用都是相互的，力只是物體間的一種作用。于是就形成力的概念：力是物體間的一種相互作用。而有些物理概念的建立比較適合利用樣例學(xué)習(xí)理論，我們來看密度概念的形成過程，通常是先比較一樣大小的不同的材料的物體的質(zhì)量，說明有引入一個(gè)概念來描述物質(zhì)的這一特征的需要。這里實(shí)際上是通過樣例的比較得出物質(zhì)的一種屬性，解決了“為什么”引進(jìn)概念的問題；然后通過研究一種物體質(zhì)量與體積的關(guān)系，得出質(zhì)量與體積成正比的結(jié)論，進(jìn)而討論質(zhì)量與體積的比值的意義，以此來定義密度的概念，解決密度概念“是什么”的問題；最后應(yīng)用密度來辨別物質(zhì)，解決了引進(jìn)密度概念“干什么”的問題?？梢钥闯雒芏雀拍罱⒌拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)我們都用到了樣例，樣例引領(lǐng)著我們經(jīng)歷密度概念建立的全過程，也是這些樣例讓我們得出密度概念的定義結(jié)果。對(duì)比兩種理論，我們不難發(fā)現(xiàn)，假設(shè)驗(yàn)證需要用樣例做基礎(chǔ)來驗(yàn)證，因此樣例是假設(shè)驗(yàn)證的物理基礎(chǔ)：用樣例來建立概念也需要用假設(shè)驗(yàn)證的方法，假設(shè)驗(yàn)證是用樣例建立概念的手段和方法，這樣看來這兩種理論也不是完全對(duì)立的。

通過對(duì)以上認(rèn)知心理學(xué)理論探討，我們認(rèn)為在物理概念教學(xué)中需要注意兩點(diǎn)：其一是不管你用保守性聚焦還是用冒險(xiǎn)性聚焦的方法建立概念，都必須有大量的實(shí)例做樣例，經(jīng)歷一個(gè)歸納的過程，概念教學(xué)的根本不僅是概念的知識(shí)性結(jié)果，更在于形成概念的過程，當(dāng)然引用實(shí)例可以選擇在引入概念的時(shí)候，也可以選擇在運(yùn)用概念的時(shí)候，但是大量的實(shí)例是必要的也是必須的。其二是我們應(yīng)用的樣例最好是生產(chǎn)生活中的實(shí)例，慎用簡(jiǎn)化抽象了的例子，因?yàn)榍罢吒淤N近生活，更具代表性，更有的趣味性。

3物理概念教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

在對(duì)概念的辭源與心理學(xué)理論進(jìn)行了一番研究后，我們?cè)谠O(shè)計(jì)概念的教學(xué)活動(dòng)時(shí)就有了更好的理論支撐。學(xué)習(xí)的過程其實(shí)是知識(shí)自主建構(gòu)的過程，物理概念形成的過程本質(zhì)上也是學(xué)習(xí)概念的過程，可以將教學(xué)活動(dòng)理解為學(xué)生在各種活動(dòng)中去感悟知識(shí)、體會(huì)過程、提升能力的過程。因而我認(rèn)為可以按以下五步設(shè)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，形成物理概念，達(dá)成三維目標(biāo)服務(wù)。

3.1收集信息，創(chuàng)設(shè)情境，營造概念“場(chǎng)”

楊振寧先生說過“讓學(xué)生站在問題開始的地方，要面對(duì)原始的問題?！笨梢妱?chuàng)設(shè)情境是必要的。在物理概念建立時(shí)要先通過實(shí)際的問題樣例，創(chuàng)設(shè)“境”，激發(fā)“情”，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入該物理概念的“場(chǎng)”。創(chuàng)設(shè)情境的過程其實(shí)是教師呈現(xiàn)信息的過程，同時(shí)也是學(xué)生收集信息的過程。教師可以通過口述、閱讀材料、視頻、實(shí)驗(yàn)等途徑呈現(xiàn)信息，引導(dǎo)學(xué)生收集信息。這樣引入不僅能幫助學(xué)生的認(rèn)識(shí)比較容易地進(jìn)入概念，而且能充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)物理概念學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生由好奇轉(zhuǎn)變?yōu)榕d趣愛好，由興趣愛好轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)物理概念知識(shí)的渴求。情境的創(chuàng)設(shè)為概念的形成奠定了基礎(chǔ)，做好了鋪墊。

3.2處理信息，總結(jié)歸納，嘗試定義概念

在學(xué)生收集到足夠的信息后，通過適當(dāng)?shù)膯栴}引導(dǎo)學(xué)生自主分析信息，用科學(xué)的方法處理信息。當(dāng)學(xué)生對(duì)所學(xué)的概念具有較豐富的感性認(rèn)識(shí)

后，教師鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)已有的感性材料進(jìn)行分析、綜合，抽象、概括，嘗試給概念下一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x，從本質(zhì)上講這就是假設(shè)的環(huán)節(jié)。這樣，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的物理素質(zhì)，掌握學(xué)習(xí)物理的方法。在教學(xué)中，只要引導(dǎo)得當(dāng)，很多概念的定義，學(xué)生基本能歸納準(zhǔn)確。

筆者認(rèn)為在分析和處理信息的過程中教師不要過多的語言干預(yù)，可以通過學(xué)案導(dǎo)學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)，教師的語言其實(shí)有時(shí)是干擾了學(xué)生的思維活動(dòng)，降低了學(xué)習(xí)的效率。心理學(xué)研究表明：像這樣學(xué)生通過自己的努力所獲得的知識(shí)，掌握更牢固、記憶更持久。

3.3交換信息，修改完善，科學(xué)規(guī)范概念

經(jīng)過第一、二個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生基本上可以從文字語言描述和數(shù)學(xué)語言描述物理概念；但由于學(xué)生所具有的物理知識(shí)不足和思維的局限性，所下的定義不一定完整，甚至下出錯(cuò)誤的定義。這時(shí)，教師不必急于糾正，而是讓學(xué)生展示自己的思維過程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。在討論中使學(xué)生相互啟發(fā)，不斷糾正錯(cuò)誤，直至得出完整、準(zhǔn)確的定義。這就是驗(yàn)證假設(shè)的過程。同時(shí)，教師適當(dāng)點(diǎn)撥，使學(xué)生抓住概念中的關(guān)鍵字、詞、句，更準(zhǔn)確地理解概念。這個(gè)環(huán)節(jié)仍然是學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師只是一個(gè)特殊的參與者，教師要在必要的時(shí)候才說話，話不在多而在精，起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

3.4重置信息，廣泛聯(lián)系，進(jìn)行概念分化

分化即與相關(guān)的概念進(jìn)行比較，以使學(xué)生達(dá)到更深入的理解。對(duì)一些相近的、易混淆的概念進(jìn)行比較，明確它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，是幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤概念、深入理解、鞏固新概念的有力措施。同時(shí)，也要對(duì)概念進(jìn)行泛化，辨認(rèn)概念內(nèi)所包括各種事物或事實(shí)的不同特征，進(jìn)一步明確概念的外延。從概念形成的過程我們可以看出，一個(gè)科學(xué)概念的形成，歸根結(jié)底是在感知的基礎(chǔ)上，通過分析綜合等思維過程，把一類事物最一般的本質(zhì)的屬性抽象出來給予定義，然后再推廣到同一類事物上去的過程。

3.5內(nèi)化信息，解決問題，靈活運(yùn)用概念

學(xué)習(xí)概念的目的在于應(yīng)用。所以，在此環(huán)節(jié)，筆者從多角度提供概念的變式，讓學(xué)生判斷，或創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)階梯式問題，讓學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，逐步理解，深化提高，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在設(shè)計(jì)問題時(shí)既要有唯一答案的簡(jiǎn)單問題，也要有開放性的創(chuàng)新性問題，這樣設(shè)計(jì)有利于概念的記憶，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。問題設(shè)計(jì)要充分利用變式，有效利用正反例驗(yàn)證概念，促進(jìn)概念的形成。學(xué)生通過解決實(shí)際問題，鞏固提高了對(duì)概念的理解，學(xué)生在解決問題的過程中對(duì)物理概念運(yùn)用自如。

教學(xué)有法，但無定法，概念的教學(xué)不要追求一個(gè)統(tǒng)一的模式，應(yīng)因概念的不同，而有所不同。我們只有把握不同概念的特點(diǎn)，才能選擇適用于該概念的教學(xué)方法。學(xué)生學(xué)習(xí)概念的過程其實(shí)是相關(guān)信息在學(xué)生神經(jīng)系統(tǒng)流通的過程，我們應(yīng)幫助學(xué)生疏通信息流通的渠道，確保信息流通順暢。教學(xué)活動(dòng)是教師設(shè)計(jì)并組織教學(xué)活動(dòng)的過程，更應(yīng)該是學(xué)生真正參與活動(dòng)的過程，這一過程是學(xué)生在活動(dòng)中獲取知識(shí)的過程，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師的主導(dǎo)作用應(yīng)發(fā)揮在學(xué)生活動(dòng)的設(shè)計(jì)與組織上，我們應(yīng)該把概念作為一個(gè)過程來理解，這樣更有利于學(xué)生掌握概念。概念形成的過程也是學(xué)生心理活動(dòng)的過程，掌握概念的辭源，按認(rèn)知心理學(xué)規(guī)律組織教學(xué)活動(dòng)才更加科學(xué)。我們這樣做不是簡(jiǎn)單地將概念灌輸給學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生積極探索，使學(xué)生在探索過程中形成概念、掌握概念，發(fā)展學(xué)生的多種能力。這樣，才能有效地提高物理教學(xué)質(zhì)量。