基于核心素養(yǎng)的體驗(yàn)式高中物理概念教學(xué)策略

林少顏

摘 ? 要：物理概念教學(xué)是物理教學(xué)的核心和基礎(chǔ)，其教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成程度直接影響到學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握程度。傳統(tǒng)的物理概念教學(xué)往往缺乏行之有效的教學(xué)方式，學(xué)生被動(dòng)地接受物理概念，影響了學(xué)生對(duì)物理概念的理解程度。通過(guò)列舉“前概念”沖突體驗(yàn)、概念形成淵源體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)、生活體驗(yàn)、溫故知新類(lèi)比體驗(yàn)五種體驗(yàn)式教學(xué)方式，探索實(shí)施教學(xué)的策略，以期更好地開(kāi)展高中物理概念教學(xué)。

關(guān)鍵詞：高中物理;概念教學(xué);核心素養(yǎng);體驗(yàn)式教學(xué);教學(xué)策略

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1009-010X（2019）35-0038-04

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀(guān)念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。在物理教學(xué)中，概念教學(xué)具有舉足輕重的作用，在概念教學(xué)中，核心素養(yǎng)體現(xiàn)在方方面面。

物理概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的主陣地，物理概念既是物理知識(shí)的核心，又是構(gòu)成物理規(guī)律，形成物理觀(guān)念的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。但物理概念抽象難懂，且教師在進(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí)往往缺乏行之有效的教學(xué)策略，即常常照本宣科，以“填鴨”的方式教授學(xué)生物理概念，由此導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)地接受概念，以致對(duì)后期的進(jìn)一步學(xué)習(xí)造成了很大的障礙，也大大阻礙了學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

體驗(yàn)式教學(xué)法重視情境體驗(yàn)、情感體驗(yàn)，即教師在教學(xué)過(guò)程中，要從教學(xué)的實(shí)際需要出發(fā)，創(chuàng)設(shè)或模擬與教學(xué)內(nèi)容相適宜的具體場(chǎng)景或情境，引導(dǎo)學(xué)生在親身經(jīng)歷和情感體驗(yàn)中獲得個(gè)人感悟，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)、提升認(rèn)識(shí)、理解教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。體驗(yàn)式概念教學(xué)策略一改被動(dòng)接受概念的方式，即通過(guò)有效的教學(xué)途徑，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念的同時(shí)，能夠親身體驗(yàn)物理概念的建立與形成過(guò)程，幫助學(xué)生輕松有效地理解物理概念，以下介紹幾種典型的體驗(yàn)式物理概念教學(xué)方式。

一、“前概念”沖突體驗(yàn)

前概念又叫前科學(xué)概念，即接受正規(guī)的科學(xué)教育之前所形成的概念。前概念可能是準(zhǔn)確的，也可能是有偏頗的，甚至是錯(cuò)誤的。在教學(xué)過(guò)程中可利用前概念的正向遷移、負(fù)向遷移作用完成知識(shí)遷移，正向遷移完善、深化學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解，負(fù)向遷移修正原有概念，“前概念”沖突體驗(yàn)更多地利用了前概念的負(fù)向遷移作用。在進(jìn)行某一新物理概念的教學(xué)前，教師要進(jìn)行學(xué)情分析，了解學(xué)生的前概念情況，并創(chuàng)設(shè)各種問(wèn)題情境，使學(xué)生無(wú)法利用前概念進(jìn)行解釋?zhuān)纱艘l(fā)學(xué)生的新舊認(rèn)知沖突，然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、比較辨析、概念新解等方式重新建立正確的科學(xué)概念。

例如在位移概念的教學(xué)中，教師可以設(shè)置這樣的場(chǎng)景：1.某人繞操場(chǎng)300m跑道跑了一圈，他跑了多遠(yuǎn)？2.某同學(xué)從操場(chǎng)正中央出發(fā)，向東走了5m停下來(lái)，這個(gè)人現(xiàn)在在哪里？學(xué)生的前概念是初中所學(xué)的路程，在回答第一個(gè)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生會(huì)直接答出300m.這時(shí)教師追問(wèn)：3.可我沒(méi)看見(jiàn)他跑，我認(rèn)為他沒(méi)動(dòng)，還在原處啊，你怎么解釋?zhuān)吭诨卮鸬诙€(gè)、第三個(gè)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生開(kāi)始不知所措了，沒(méi)有方向，無(wú)法判定人在哪里，純粹用初中所學(xué)的路程概念無(wú)法解決現(xiàn)在所碰到的難題。要確定人在哪里，需引入方向，位移的概念就是這么產(chǎn)生的。第一個(gè)問(wèn)題引發(fā)沖突體驗(yàn)，人到底走了多遠(yuǎn)，單單用路程的概念解釋不夠;第二個(gè)問(wèn)題引發(fā)沖突體驗(yàn)，沒(méi)有引入方向，無(wú)法判定人的具體位置。在這強(qiáng)烈的沖突體驗(yàn)下，教師引出位移的概念，解決了所提出的問(wèn)題：人繞操場(chǎng)跑一圈，路程是300m，但位移為0;人若從操場(chǎng)中央往東走，則人的位移是5m，方向向東。

有了這樣的“前概念”沖突體驗(yàn)，學(xué)生對(duì)概念的區(qū)分和理解會(huì)更加深刻，也無(wú)形中培養(yǎng)了學(xué)生正確使用物理思維方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、概念形成淵源體驗(yàn)

為了讓物理概念教學(xué)更加生動(dòng)有趣，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡量挖掘概念形成的歷史背景，即讓學(xué)生回到過(guò)去，了解概念誕生的前因后果，然后再以故事性的方式幫助學(xué)生建立物理概念。

以動(dòng)能、動(dòng)量概念的建立為例。高中物理魯科版必修二是這么引入動(dòng)能概念的：以生活實(shí)例流動(dòng)的空氣可以做功，臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等具有巨大的能量作為新課引入，得出動(dòng)能的概念——物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能，然后通過(guò)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)得出影響動(dòng)能大小的因素是質(zhì)量和速度，隨后直接給出動(dòng)能的表達(dá)式。課本是這么引入動(dòng)量概念的：利用控制變量思想，相同速度的小汽車(chē)和貨車(chē)，質(zhì)量大的貨車(chē)比較不容易停下來(lái);相同質(zhì)量的兩輛車(chē)，速度大的比較不容易停下來(lái)，然后直接得出動(dòng)量的概念——?jiǎng)恿渴琴|(zhì)量與速度的乘積。顯然這兩個(gè)物理概念都涉及到了質(zhì)量和速度，那么為什么呈現(xiàn)出兩個(gè)不一樣的概念呢？為什么這么定義呢？教材對(duì)此的定義方式有一些生硬，因此學(xué)生只能教什么背什么。

事實(shí)上，關(guān)于動(dòng)能、動(dòng)量這兩個(gè)概念的建立，是有它的歷史淵源的。這兩個(gè)概念的建立經(jīng)歷了一場(chǎng)漫長(zhǎng)的科學(xué)史上著名的關(guān)于運(yùn)動(dòng)量度的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論——應(yīng)該以mv作為運(yùn)動(dòng)的量度還是以mv2作為運(yùn)動(dòng)的量度。兩派的爭(zhēng)論和對(duì)峙長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)，最后在達(dá)朗貝爾的“判決”中結(jié)束——兩個(gè)量度都有效。再到后來(lái)才有了動(dòng)能、動(dòng)量這兩個(gè)概念，才有了動(dòng)能定理和動(dòng)量定理。

在動(dòng)能、動(dòng)量的概念教學(xué)中加入這樣的物理學(xué)史故事，可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)史上物理學(xué)家的爭(zhēng)論，了解概念的形成歷史，這種情感體驗(yàn)將生硬的物理概念變活了，使其更貼近生活了，也就不再枯燥乏味了。

概念形成淵源體驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面也發(fā)揮了極大的作用。在了解相關(guān)物理學(xué)史的過(guò)程中，學(xué)生無(wú)形中建立了物理概念，進(jìn)而形成了大物理觀(guān)念——運(yùn)動(dòng)觀(guān)、守恒觀(guān)等，同時(shí)也體驗(yàn)了科學(xué)概念形成過(guò)程的艱辛，由此可培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精、孜孜不倦追求真理的科學(xué)態(tài)度，以及對(duì)待學(xué)習(xí)、生活的高度責(zé)任感。物理學(xué)史集中體現(xiàn)了人類(lèi)探索客觀(guān)物質(zhì)世界的艱辛歷程，凝聚著偉大物理前人的科學(xué)思維，囊括了大量科學(xué)思維形成和發(fā)展的案例，是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的良好教學(xué)資源。

三、實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)

科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，廣泛應(yīng)用于物理教學(xué)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)教學(xué)可能大部分教師將其應(yīng)用在物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)上，較少落腳于物理概念的建立上。物理概念既是重要的物理知識(shí)，又是探究物理規(guī)律、構(gòu)建物理理論的基礎(chǔ)，同時(shí)物理概念的建立也是物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的前提。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)開(kāi)展物理概念教學(xué)，能有效避免將抽象的物理概念生硬地灌輸給學(xué)生。

在進(jìn)行傳感器這一章節(jié)的教學(xué)前，傳感器的概念對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言，顯得高深莫測(cè)，覺(jué)得傳感器對(duì)他們來(lái)說(shuō)遙不可及，既陌生又難懂，更不用說(shuō)了解傳感器的概念和相關(guān)原理了，因此本章節(jié)的設(shè)計(jì)可以以實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)為基礎(chǔ)逐步開(kāi)展教學(xué)。

首先以視頻《人工智能機(jī)器人》等引入，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)傳感器在人工智能方面的應(yīng)用，這樣學(xué)生對(duì)傳感器就有了初步的認(rèn)識(shí)。接著師生共同體驗(yàn)自制教具“魔術(shù)燈泡”，即干簧管磁控開(kāi)關(guān)控制燈泡亮暗。該環(huán)節(jié)的設(shè)置讓學(xué)生體會(huì)到“高大上”的人工智能原來(lái)離我們很近，我們也可以輕松制作，如此學(xué)生對(duì)傳感器概念的理解就形成了較為深刻的感官認(rèn)知。在此基礎(chǔ)上，教師揭秘“魔術(shù)燈泡”的原理，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到控制燈泡亮暗的核心元件是干簧管，由此使學(xué)生形成對(duì)相關(guān)概念的初級(jí)認(rèn)識(shí)：干簧管的作用是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)關(guān)的通斷。最后學(xué)生觀(guān)察干簧管的結(jié)構(gòu)，并分組設(shè)計(jì)“干簧管控制電路”的小實(shí)驗(yàn)。如此學(xué)生對(duì)干簧管的工作原理就有了深刻的認(rèn)識(shí)，也能將該元件應(yīng)用到簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。

概念教學(xué)與規(guī)律教學(xué)緊密聯(lián)系，接下來(lái)所學(xué)的熱敏電阻、光敏電阻的工作原理，我們以類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)的方式，讓學(xué)生親身經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過(guò)程。有了這么多的實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)后，學(xué)生就能基本掌握幾種典型的傳感器元件工作原理，進(jìn)而得出規(guī)律，總結(jié)出共同特點(diǎn)。如此該章節(jié)的重難點(diǎn)就得到了有效突破，抽象的傳感器概念也就顯得“有血有肉”了。

將實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)應(yīng)用于概念教學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究核心素養(yǎng)方面有較大的教育功能。其更多地關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，凸顯課堂上學(xué)生的主體地位，將物理概念滲透到物理實(shí)驗(yàn)中，由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)它還能讓學(xué)生在自主探究的過(guò)程中，獲取知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)方法，鍛煉科學(xué)思維，進(jìn)而提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、生活體驗(yàn)

物理與生活緊密聯(lián)系，互相滲透，互相影響。生活體驗(yàn)直觀(guān)、熟悉、具體、貼近學(xué)生，物理概念抽象、高度概括、難懂。若能把直接的生活體驗(yàn)滲透到物理概念教學(xué)中，那將大大降低物理概念教學(xué)的難度。

在慣性的教學(xué)中，可以設(shè)置小游戲：讓學(xué)生模擬公交車(chē)加速啟動(dòng)、剎車(chē)、左拐、右拐等情況下乘客的狀態(tài)。這些場(chǎng)景大家都有經(jīng)歷，也都很熟悉。通過(guò)模擬場(chǎng)景，學(xué)生總結(jié)規(guī)律，進(jìn)而形成慣性的概念。再比如在機(jī)械振動(dòng)概念的教學(xué)中，教師展示生活場(chǎng)景——樹(shù)枝隨風(fēng)擺動(dòng)、蕩秋千，然后讓學(xué)生演示將刻度尺一端固定在桌子邊沿，另一端壓彎放開(kāi)，尺子上下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。隨后再讓學(xué)生概括這幾個(gè)生活場(chǎng)景的共同特征——能夠在某個(gè)位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此機(jī)械振動(dòng)的概念就生成了。從生活場(chǎng)景到抽象的概念，兩者之間本來(lái)隔著一道鴻溝，經(jīng)過(guò)了生活情境再體驗(yàn)，可使抽象的概念變得具體、生動(dòng)。

五、溫故知新類(lèi)比體驗(yàn)

類(lèi)比法是人們根據(jù)兩個(gè)對(duì)象之間在某些方面的相同或相似，推論出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N認(rèn)識(shí)事物的思維方法，類(lèi)比教學(xué)把學(xué)生不容易理解的問(wèn)題、容易混淆的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)類(lèi)比變得容易。所謂溫故知新類(lèi)比體驗(yàn)就是在教學(xué)中通過(guò)教師引導(dǎo)回顧與新知識(shí)相類(lèi)似的舊知識(shí)，使學(xué)生體會(huì)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，從而形成新認(rèn)知的一種體驗(yàn)式教學(xué)方式。溫故知新類(lèi)比體驗(yàn)教學(xué)同樣適用于物理概念教學(xué)。

例如電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差概念的教學(xué)一直以來(lái)都是教學(xué)的難點(diǎn)，電場(chǎng)本身就很抽象，這幾個(gè)在電場(chǎng)教學(xué)中常用的概念更是陌生、抽象。但如果我們將電勢(shì)能與重力勢(shì)能、電勢(shì)與高度、電勢(shì)差與高度差類(lèi)比，這樣難度就能降一大檔。前者是看不見(jiàn)摸不著，在日常生活中沒(méi)有任何直觀(guān)體驗(yàn)的，后者則貼近我們的生活，且學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中都已經(jīng)掌握清楚了，如此類(lèi)比有利于學(xué)生理解相關(guān)概念。

類(lèi)比體驗(yàn)可以將抽象、難以理解的概念簡(jiǎn)單地表達(dá)清楚，有利于學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識(shí)，也能起到溫故知新的作用。同時(shí)學(xué)生通過(guò)類(lèi)比體驗(yàn)，還能鍛煉科學(xué)思維。

物理概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)成功的關(guān)鍵，物理概念是物理教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。體驗(yàn)式物理概念教學(xué)重在關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的親身體驗(yàn)和情感體驗(yàn)，并真正做到了以學(xué)生為中心，有效培養(yǎng)了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。幾種體驗(yàn)式教學(xué)方式適用于不同的物理概念教學(xué)，也可以交叉使用，由此可實(shí)現(xiàn)高效的物理概念教學(xué)。

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