物理課堂引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念的教學(xué)策略

賀海軍

（寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)，浙江寧波 315040）

物理課堂引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念的教學(xué)策略

賀海軍

（寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)，浙江寧波 315040）

本文圍繞高中物理概念教學(xué)，從利用實(shí)物觀察、探究實(shí)驗(yàn)、概念起源、思維導(dǎo)圖、認(rèn)知沖突等方面引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念的角度，總結(jié)了物理概念教學(xué)的策略.

自主建構(gòu)；物理概念；教學(xué)策略

課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生在高中物理課中“學(xué)習(xí)終身發(fā)展必備的物理基礎(chǔ)知識(shí)和技能”.在課程內(nèi)容上體現(xiàn)“時(shí)代性、基礎(chǔ)性、選擇性”.而高中物理教學(xué)中，使學(xué)生形成概念，掌握規(guī)律，并使他們的認(rèn)識(shí)能力在形成概念、掌握規(guī)律的過(guò)程中得到充分發(fā)展，是高中物理教學(xué)的核心問(wèn)題.李政道在回答怎樣才能學(xué)好物理這一問(wèn)題時(shí)就曾強(qiáng)調(diào)：學(xué)習(xí)物理的首要問(wèn)題是要弄清物理學(xué)中的基本概念.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，可以說(shuō)學(xué)好物理概念是學(xué)好物理的關(guān)鍵.但傳統(tǒng)的概念教學(xué)往往對(duì)概念的形成過(guò)程重視不夠，教學(xué)過(guò)程過(guò)于強(qiáng)調(diào)物理概念的知識(shí)本位，大大壓縮了概念形成過(guò)程的教學(xué)，在引出概念時(shí)沒(méi)有給學(xué)生足夠的感性認(rèn)識(shí)，而是直接給出概念，其結(jié)果是學(xué)生只是死記物理學(xué)概念的內(nèi)涵和外延，而沒(méi)有真正理解物理學(xué)概念的實(shí)質(zhì).建構(gòu)主義認(rèn)為，個(gè)體是通過(guò)積極主動(dòng)的心理建構(gòu)來(lái)獲取知識(shí)的，教師不可能把知識(shí)原樣不變地傳送到學(xué)生的頭腦中.筆者在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中，摸索出幾種引導(dǎo)學(xué)生自主地建構(gòu)概念的教學(xué)策略.

1 利用實(shí)物觀察，引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)形成概念

觀察是一種有意的知覺(jué)，也是一種“思維的知覺(jué)”.物理學(xué)是借“物”求“理”的，細(xì)致、大量的觀察是前提.為了形成概念，在高中物理教學(xué)中，首先必須給學(xué)生提供足夠的感性材料，例如列舉生活中熟悉的實(shí)例，或提供模型、實(shí)物、掛圖等等，讓學(xué)生深入細(xì)致地觀察，在學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、探究，找出觀察到的現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性，概括抽象出本質(zhì)，從而使學(xué)生正確地形成概念，進(jìn)而導(dǎo)出物理概念的定義式和單位.例如“超重與失重”的教學(xué)，學(xué)生在剛接觸這些概念的時(shí)候常常出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以借助器材演示.取一個(gè)勁度系數(shù)稍小的彈簧，一個(gè)重物，把重物跟彈簧一端連起來(lái)，手拉彈簧的另一端，使整個(gè)裝置保持豎直狀態(tài).當(dāng)靜止時(shí)，彈簧有一個(gè)長(zhǎng)度，此時(shí)彈簧彈力大小等于重力；然后加速向上運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧長(zhǎng)度的變化情況，判斷出彈力大于重力，從而引導(dǎo)學(xué)生理解超重的概念；特別是學(xué)習(xí)“完全失重”這個(gè)概念時(shí)，學(xué)生更加陌生，除了給學(xué)生補(bǔ)充大量的實(shí)例外，還可以通過(guò)生活中的礦泉水瓶簡(jiǎn)單地把這一現(xiàn)象演示出來(lái).具體做法：去掉瓶蓋，在礦泉水瓶的底部打一個(gè)小孔，在瓶中裝滿水，讓瓶子靜止，看到水從小孔射出，讓瓶子從高處自由下落，小孔沒(méi)有水流出.通過(guò)實(shí)物的演示，這些概念便從無(wú)形中建立起來(lái)了.

值得注意的是，形成概念的前提是使學(xué)生獲得十分豐富的、有助于形成這個(gè)概念的感性材料.從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，是認(rèn)識(shí)上的飛躍，這個(gè)過(guò)程只能由學(xué)生自己來(lái)完成.如果教師包辦代替，在羅列一些物理現(xiàn)象之后，就簡(jiǎn)單地把物理概念的定義提出來(lái)，學(xué)生理解得不充分，就會(huì)造成對(duì)物理概念囫圇吞棗，死記硬背.

2 經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主驗(yàn)證形成概念

課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：“將科學(xué)探究列入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，旨在將學(xué)習(xí)的重心從過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承和積累向知識(shí)的探究轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化.”物理是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)也是揭示物理概念和規(guī)律最直接形象的方法.例如，光的反射、光的折射；牛頓第三定律；串、并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律等等.要讓學(xué)生自主建構(gòu)這些概念，最好的辦法是為學(xué)生提供充分的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，通過(guò)具有強(qiáng)烈的視覺(jué)和思維沖擊力的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，親見(jiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在驗(yàn)證的基礎(chǔ)上消除前概念的影響，從而形成概念.

案例：在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并親自進(jìn)行如下一系列小實(shí)驗(yàn).第1步，先用一個(gè)小鐵球和一張展開(kāi)的紙片從同一高度同時(shí)下落，顯然鐵球先落地.貌似證明了學(xué)生的前概念.（暫且讓學(xué)生先得意一下）第2步，接著用兩張相同的紙片，將一張紙團(tuán)起，讓兩者從同一高度同時(shí)下落，結(jié)果紙團(tuán)先落了地，即重量相同又不同時(shí)落地.（學(xué)生開(kāi)始迷惑，并嘗試思考解釋）第3步，一張小紙片和一張大報(bào)紙，將小紙片團(tuán)起，讓兩者從同一高度同時(shí)下落，結(jié)果紙團(tuán)先落了地，即輕物落得快.第4步，取大鋼球和小鋼球，讓兩者從同一高度同時(shí)下落，根據(jù)落地聲音判斷，兩球幾乎同時(shí)落地.通過(guò)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生的前概念與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生沖突，引起思維的撞擊，幫助學(xué)生正確形成自由落體運(yùn)動(dòng)的概念.

3 了解概念起源，引導(dǎo)學(xué)生自主深刻領(lǐng)悟概念

每個(gè)物理概念都是人類知識(shí)的結(jié)晶，銘刻著人類思維發(fā)展的烙印.如果我們?cè)谶M(jìn)行物理概念教學(xué)的同時(shí)，能把濃縮在其中的思維歷程充分還原稀釋，讓學(xué)生沿著前人思維活動(dòng)的足跡去重演知識(shí)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程，從中發(fā)現(xiàn)、體驗(yàn)、掌握形成概念的方法和學(xué)習(xí)科學(xué)思維的方法，那就等于教給學(xué)生一把打開(kāi)思維寶庫(kù)的金鑰匙.例如功這個(gè)概念，在查閱資料中，筆者意識(shí)到，不僅可以引導(dǎo)學(xué)生從概念起源的角度學(xué)習(xí)功，更可以在學(xué)習(xí)功的概念中體會(huì)和感悟物理研究的科學(xué)方法.于是筆者從功的起源的角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一系列問(wèn)題：工業(yè)革命中各種蒸汽機(jī)，使用機(jī)械的作用，提升重物干活多少的比較方法等等，使學(xué)生明白功是人為規(guī)定的一個(gè)物理概念，便于形象描述蒸汽機(jī)干活的多少.經(jīng)歷了物理概念起源的剖析和討論，學(xué)生能夠更加深刻領(lǐng)悟功這個(gè)概念.再例如，“動(dòng)量”和“動(dòng)能”是物理學(xué)中兩個(gè)極其重要的概念，它們都和質(zhì)量、速度這兩個(gè)概念有關(guān).如果只講述定義，即使詳細(xì)羅列兩者的區(qū)別，學(xué)生仍不能深刻領(lǐng)會(huì)這兩個(gè)概念的物理本質(zhì).在分析具體問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常會(huì)混淆不清，究竟是動(dòng)量還是動(dòng)能才真正是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的量度呢？這個(gè)問(wèn)題在物理學(xué)史上曾經(jīng)有過(guò)長(zhǎng)期的爭(zhēng)論，在教學(xué)過(guò)程中如能恰當(dāng)?shù)匾靡恍┪锢韺W(xué)史資料，讓學(xué)生在真實(shí)的歷史背景下認(rèn)識(shí)“動(dòng)量”和“能量”這兩個(gè)概念，有時(shí)會(huì)起到意想不到的效果.

4 利用思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行概念生成

思維導(dǎo)圖又叫“概念圖”，是一種基于圖式理論，用節(jié)點(diǎn)代表概念，連線代表概念間關(guān)系的圖示法，是指學(xué)習(xí)者對(duì)特定主題建構(gòu)的知識(shí)結(jié)構(gòu)的一種視覺(jué)化表征，是人們將某一領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)元素按其內(nèi)在關(guān)聯(lián)建立起來(lái)的一種可視化語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò).在概念學(xué)習(xí)中有較大的優(yōu)勢(shì)：（1）它順應(yīng)了大腦的自然思維模式，可以讓我們的各種觀點(diǎn)自然地在圖上表達(dá)出來(lái).（2）能夠加強(qiáng)記憶.（3）激發(fā)右腦，因?yàn)樵趧?chuàng)作導(dǎo)圖的時(shí)候還使用顏色、形狀和想象力.例如在學(xué)習(xí)離心運(yùn)動(dòng)這個(gè)概念時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周的切線方向飛出的傾向，它之所以沒(méi)有飛出是因?yàn)橛辛Τ掷m(xù)地把物體拉到圓周上來(lái)，使物體同圓心的距離保持不變，如圖1所示第3種情況；若力突然消失，物體將沿切線方向飛出，離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)，如圖1所示第1種情況；若在合力不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體同樣會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心，這時(shí)物體雖然不會(huì)沿切線方向飛出，但合力不足以把它拉到圓周上來(lái)，物體就沿著切線和圓周之間的某條曲線運(yùn)動(dòng)，離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)，如第2種情況，用圖示來(lái)表示簡(jiǎn)單明了，如果進(jìn)一步借助計(jì)算機(jī)軟件來(lái)做思維導(dǎo)圖，效果將更加顯著.

5 利用認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生自主完成概念轉(zhuǎn)變

生成性教學(xué)在物理教學(xué)中最直接的體現(xiàn)是“概念變化”.所謂概念變化，是指學(xué)生在新的學(xué)習(xí)中，不同程度地?cái)U(kuò)展、更改或重組頭腦中的已有概念以適應(yīng)科學(xué)概念，從而構(gòu)建自己的知識(shí)的過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，如果能夠很好地利用認(rèn)知沖突理論，物理概念教學(xué)的有效性和高效性將大大提高.教學(xué)時(shí)，可以利用前概念創(chuàng)設(shè)“認(rèn)知沖突”，還可以借助實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)“認(rèn)知沖突”，還可以利用數(shù)學(xué)方法創(chuàng)設(shè)“認(rèn)知沖突”，也可以利用類比的方法創(chuàng)設(shè)“認(rèn)知沖突”，伴隨“認(rèn)知沖突”，學(xué)生本能地會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)烈的平衡需求，進(jìn)而通過(guò)認(rèn)知學(xué)習(xí)，同化或順應(yīng)新知識(shí)，達(dá)到新的“認(rèn)知平衡”.例如“加速度”的概念，既可以從數(shù)學(xué)運(yùn)算中產(chǎn)生沖突，也可以與直觀熟悉的事物進(jìn)行類比產(chǎn)生沖突，正是在這種“認(rèn)知沖突”到“認(rèn)知平衡”轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生完成概念的轉(zhuǎn)變.

教學(xué)既是科學(xué)，又是藝術(shù)，教無(wú)定法，但教學(xué)有法.在物理概念教學(xué)過(guò)程中，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)，選用不同的適用于該概念的教學(xué)方法，才能最大限度地讓學(xué)生充分理解概念的內(nèi)涵，把握概念的實(shí)質(zhì)，為靈活運(yùn)用概念打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).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(guò)程中形成概念、掌握概念，發(fā)展學(xué)生的多種能力.同時(shí)，也能有效地提高物理教學(xué)質(zhì)量.

圖1

1 李尚仁.高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)教師讀本［M］.武漢：華中師范大學(xué)出版社，2003.

2 郝瑞玲，樊曉莉.五步教學(xué)法初探［J］.甘肅教育，1999，（Z2）：68.

3 樊偉新.“加速度概念”探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)思路［J］.物理教學(xué)，2005（3）：17－18.

2016－11－30）