初中生對物理概念的認(rèn)知障礙與解決策略分析

【摘要】物理是初中階段的重難點(diǎn)學(xué)科，而概念作為物理學(xué)科的基礎(chǔ)知識，其重要性不言而喻。但是初中物理概念較為抽象，對于初次接觸物理知識的初中學(xué)生而言，無疑面臨著較大的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，可能會產(chǎn)生諸多認(rèn)知障礙。基于此，本文結(jié)合初中物理概念教學(xué)的特點(diǎn)，分析學(xué)生所面臨的認(rèn)知障礙，并提出針對性的解決途徑，以期提升學(xué)生的認(rèn)知能力與學(xué)習(xí)能力，提升物理教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】初中物理;物理概念;認(rèn)知障礙

作者簡介：梁輝（1974—），男，甘肅省慶陽第三中學(xué)，一級教師。

引言

物理概念是對物理現(xiàn)象以及過程的特征屬性的概括和描述，是學(xué)生探索物理知識的基礎(chǔ)，在初中物理教學(xué)體系中有著舉足輕重的地位。學(xué)生對物理概念的認(rèn)知過程也是內(nèi)化物理知識、探尋物理方法、形成物理思維能力的過程，關(guān)乎自身的物理綜合素養(yǎng)的發(fā)展。但是就目前而言，抽象、復(fù)雜的初中物理概念與初中學(xué)生較為薄弱的理解能力及思維能力存在矛盾，致使初中物理概念教學(xué)出現(xiàn)教之有難、學(xué)之不易的問題。如何幫助學(xué)生克服認(rèn)知障礙、準(zhǔn)確理解物理概念是教師需要探究的重要課題。

一、初中物理概念教學(xué)的重要地位

對初中物理概念的學(xué)習(xí)是探索物理學(xué)科知識的基礎(chǔ)階段，其重要性不言而喻。第一，就初中物理學(xué)科特性而言，在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的起始階段，教材在介紹物理知識時大多以定性分析為主，而對定量層面的研究鮮有涉及，對知識應(yīng)用的講解也停留在較淺的層面。因此，學(xué)生在初中階段的物理學(xué)習(xí)更應(yīng)該傾向于對物理基礎(chǔ)知識的認(rèn)知，但是在實(shí)際情況中，對高度概括的、抽象的物理概念的教學(xué)常常被教師放在首位，這不僅影響學(xué)生對物理知識的理解，而且會影響學(xué)生對物理學(xué)科的總體與宏觀的認(rèn)知、對物理思維的形成以及對物理學(xué)習(xí)方法的掌握。第二，就初中生的物理學(xué)習(xí)而言，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砀拍钍菍⑽锢憩F(xiàn)象、物理過程以及物理思維抽象化之后形成的載體，是幫助學(xué)生探尋物理規(guī)律、建立物理方法的體系的重要窗口。初中生若無法準(zhǔn)確地理解物理概念，則不利于探究問題，解析物理現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)高效的物理學(xué)習(xí)。由此可見，物理概念教學(xué)是初中物理教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對概念的解析是教師激發(fā)學(xué)生的興趣、改善物理學(xué)習(xí)方法、降低學(xué)習(xí)難度的有效手段。

二、初中生對物理概念的認(rèn)知障礙

（一）初中生的認(rèn)知方式對物理概念學(xué)習(xí)的影響

初中生的認(rèn)知方式雖然沒有優(yōu)劣之分，但是他們在認(rèn)知方式上的差異從一定程度上決定了自己對物理概念的學(xué)習(xí)效果的好壞。第一，從認(rèn)知能力的角度來看，當(dāng)前大部分初中生對知識的再加工仍然需要依賴教師的引導(dǎo)，欠缺獨(dú)立判斷和自主認(rèn)知的能力，對物理概念的理解需要借助外部信息的支持。從思維能力的角度來看，初中階段的學(xué)生正處于由具象思維向抽象思維的模式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期，對物理概念的思考較為單一、片面，并且極易受到一些信息節(jié)點(diǎn)或外界因素的干擾，產(chǎn)生認(rèn)知的偏差。初中生在認(rèn)知能力上的局限性導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念時常常感到力不從心。第二，受到應(yīng)試教育的影響，初中生在學(xué)習(xí)物理概念的過程中，通常采用死記硬背的方式，盲目進(jìn)行記憶而缺乏思考，導(dǎo)致學(xué)生對物理概念的認(rèn)知仍然停留在表面上，對概念的內(nèi)涵的理解不到位，缺乏融會貫通的能力。在此情況下，學(xué)生對物理概念的認(rèn)知無法觸及其本質(zhì)，只能對具象化、單一化的物理問題進(jìn)行分析，而很難解決綜合化、抽象化的思維加工類的問題，甚至?xí)驗(yàn)橛洃?、理解不清等而出現(xiàn)誤用方法的情況，影響自身物理綜合能力的提升。

（二）初中生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對物理概念學(xué)習(xí)的影響

就目前來看，初中生在物理認(rèn)知方面存在的局限性是影響其物理概念學(xué)習(xí)的一個重要因素，具體而言，主要表現(xiàn)在以下方面：第一，對物理的認(rèn)知呈現(xiàn)碎片化與分散化。物理作為在初中階段才開始學(xué)習(xí)的新科目，學(xué)生接觸物理知識的時間較短，知識儲備不足，對物理學(xué)科的特點(diǎn)的了解不夠全面。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念時，僅僅是在頭腦中將知識點(diǎn)進(jìn)行堆砌，而未能形成系統(tǒng)化的知識網(wǎng)絡(luò)，致使學(xué)生在遇到物理問題時難以聯(lián)想到相關(guān)的物理概念，這不利于提升學(xué)生提煉關(guān)鍵信息的能力以及解決問題的能力。第二，物理認(rèn)知的方式過于單一。物理認(rèn)知涵蓋描述性認(rèn)知、程序性認(rèn)知以及策略性認(rèn)知三個層次。由于初中生的思維能力較為薄弱，對物理概念的理解不到位，所形成的物理認(rèn)知主要體現(xiàn)在對物理現(xiàn)象、物理規(guī)律以及具體的解題步驟與方法等的理解，而缺乏對物理思維能力等方面的認(rèn)知。

（三）初中生的認(rèn)知心理對物理概念學(xué)習(xí)的影響

對物理概念的學(xué)習(xí)一般會受到心理認(rèn)知與思維方式的影響。第一，畏難心理的影響。初中生大多通過感性思維認(rèn)知事物，情感與態(tài)度是決定他們學(xué)習(xí)的主動性的重要因素。然而物理作為初中生剛接觸不久的綜合性科目，屬于教育的初級階段，學(xué)生在對未知世界充滿好奇的同時，或多或少會存在一定的畏難心理。初中物理知識的抽象性、綜合性較強(qiáng)，對于以形象思維為主的初中生而言在理解上具有一定的難度，一些學(xué)生難以掌握學(xué)習(xí)的方法，隨著知識內(nèi)容的不斷拓展，學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力與日俱增，他們甚至?xí)a(chǎn)生抵觸或恐懼心理，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。第二，前概念的消極影響。雖然前概念可以構(gòu)建學(xué)生的認(rèn)知支架，但是它也容易讓學(xué)生出現(xiàn)認(rèn)知上的誤區(qū)，在對物理新知識的學(xué)習(xí)中，這種消極影響尤為顯著。比如，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)形成了“油比水輕、鐵比木頭重”的前概念認(rèn)知，在學(xué)習(xí)過程中，會不自覺地形成先入為主的思想，而忽視了“在比較物體的質(zhì)量時需要保證體積相同”的基本前提。又如，在生活常識的作用之下，學(xué)生形成了“力是維持運(yùn)動或產(chǎn)生運(yùn)動的原因”這一錯誤的認(rèn)知，這會對學(xué)生理解物理概念造成阻礙。綜上所述，如何立足于學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，幫助學(xué)生克服心理障礙，糾正誤解，建立系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，是物理概念教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)。

三、引導(dǎo)初中生克服概念認(rèn)知障礙的教學(xué)策略

（一）借助物理學(xué)科特性強(qiáng)化概念認(rèn)知

對于初中生而言，對物理概念的認(rèn)知往往以感知活動為起始點(diǎn)，以邏輯性的結(jié)構(gòu)認(rèn)知為落腳點(diǎn)。因此，物理概念認(rèn)知離不開與之相契合的物理技能以及物理方法。教師應(yīng)該根據(jù)初中物理概念教學(xué)的特點(diǎn)，秉持由簡至繁、由低階到高階發(fā)展的教學(xué)理念，組織物理概念教學(xué)活動，讓學(xué)生從感性認(rèn)知上升為對知識表象的認(rèn)知，進(jìn)而形成深刻的概念認(rèn)知。以“力”的概念教學(xué)為例，這一概念為初中物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。教師可以開展體驗(yàn)活動，讓學(xué)生將一袋米搬到指定位置，并談?wù)勛约河惺裁锤杏X。教師由此引申出“力是一種作用，搬運(yùn)大米是人對大米的作用”，從而幫助學(xué)生對“力”的物理概念形成初步認(rèn)知。然后，教師讓學(xué)生進(jìn)一步思考：“是不是只有人才能對物體施加作用呢？一個物體能否產(chǎn)生力的作用呢？”以此激發(fā)學(xué)生的好奇心。此時，教師借助多媒體教學(xué)設(shè)備展示起重機(jī)吊運(yùn)貨物、壓路機(jī)整平路面等實(shí)例，讓學(xué)生分析其中蘊(yùn)含的力的作用，進(jìn)一步加深學(xué)生對“力”的物理概念的理解。教師通過立足物理學(xué)科特性，采取分析式教學(xué)的方式，可以優(yōu)化學(xué)生對物理概念的認(rèn)知過程，幫助學(xué)生準(zhǔn)確地理解概念。

（二）借助學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)強(qiáng)化概念認(rèn)知

在核心素養(yǎng)視域下，教學(xué)要注重學(xué)生的主體性，教師應(yīng)該結(jié)合初中階段的學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，立足對知識的理解、鞏固與應(yīng)用三個環(huán)節(jié)，形成結(jié)構(gòu)化的教學(xué)體系，幫助學(xué)生對物理概念進(jìn)行學(xué)習(xí)，對概念形成更深層次的認(rèn)知，使其學(xué)會靈活運(yùn)用。以“力”的概念教學(xué)為例，首先，教師在引入概念的環(huán)節(jié)，可以借助具體的物理現(xiàn)象，讓學(xué)生對物理概念形成初步的感知。比如，教師借助日常生活中的坐沙發(fā)、鼓掌、提重物等常見動作，滲透“力”的相關(guān)概念。教師應(yīng)該立足學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，將其作為引入物理概念的起始點(diǎn)，會更容易被學(xué)生接受。其次，在鞏固概念的環(huán)節(jié)，教師可從典型的易錯案例著手，對概念進(jìn)行深入解讀與分析。比如，對于“汽車速度越快，剎車所需要的距離越遠(yuǎn)”的生活現(xiàn)象，學(xué)生普遍認(rèn)為物體的慣性與速度有關(guān)，或認(rèn)為慣性只存在于靜止或勻速運(yùn)動的狀態(tài)下，而運(yùn)動中的物體是不存在慣性的。鑒于此，教師可以借助學(xué)生認(rèn)知的誤區(qū)對概念進(jìn)行反向解讀，利用牛頓第一定律中的“一切物體”“固有屬性”等關(guān)鍵詞對這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，以此說明慣性是物體的屬性，與外界因素?zé)o關(guān)，但慣性會對外界產(chǎn)生影響。教師通過這一個反向教學(xué)的活動，加深了學(xué)生對物理概念的理解，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的逆向思維能力。

（三）借助多元實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化概念認(rèn)知

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，對于初中物理概念教學(xué)而言，實(shí)驗(yàn)同樣具有輔助作用。因此，教師應(yīng)該充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢，幫助學(xué)生形成對于物理概念的準(zhǔn)確認(rèn)知。以“密度”的概念教學(xué)為例，教師可讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究物體質(zhì)量與體積之間的關(guān)系，強(qiáng)化其對概念的認(rèn)知。首先，在開展實(shí)驗(yàn)之前，教師提出問題，如具有相同體積的物體，其質(zhì)量是否一定相同？引導(dǎo)學(xué)生以生活常識及固有知識為基礎(chǔ)，發(fā)表自己的看法，提出合理的物理猜想。然后，教師組織學(xué)生通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證自己的猜想，如提供銅、鋁、水和煤油等實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生通過天平測量的方式，分別在體積相同以及體積不同的前提條件下，比較幾種不同物質(zhì)的質(zhì)量;并且在實(shí)驗(yàn)記錄清單上進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總與歸納，進(jìn)而得出科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而形成對“單位體積的質(zhì)量大小與物質(zhì)的種類有關(guān)”的初步認(rèn)知。教師借助實(shí)驗(yàn)操作，可以轉(zhuǎn)變學(xué)生死記硬背的概念學(xué)習(xí)方式，通過質(zhì)疑、探索、思考、交流等一系列活動，完成對物理概念的教學(xué)，讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上達(dá)到強(qiáng)化記憶的目的。

（四）借助知識正遷移強(qiáng)化概念認(rèn)知

初中物理知識并不是獨(dú)立存在的，各種概念之間存在著一定的聯(lián)系。基于此，教師借助知識之間的關(guān)聯(lián)性以及知識的正遷移，引出新的概念，這樣既可以幫助學(xué)生快速領(lǐng)會新知識的內(nèi)涵，又可以突出物理知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的概念體系，對提升學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)具有積極的作用。首先，教師可采取概念對比的方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會梳理與歸納物理知識，有意識地挖掘物理概念之間的聯(lián)系。如對于“速度”與“功率”這兩個相關(guān)聯(lián)的物理概念，教師可以引導(dǎo)學(xué)生制作概念對比的圖表，從概念定義、物理意義、探究問題的方向以及探究問題的方法等方面進(jìn)行總結(jié)歸納。學(xué)生通過對比分析，能夠明確不同物理概念的特性，避免在應(yīng)用時出現(xiàn)混淆。然后，教師可采用比值定義法，將抽象化的物理概念以學(xué)生所熟知的比值關(guān)系的形式呈現(xiàn)出來，如“速度是路程與時間的比值，壓強(qiáng)是壓力與受力面積的比值，而功率則是功與時間的比值”，以此將晦澀難懂的物理概念用直白的方式表達(dá)出來，降低學(xué)生理解的難度。最后，教師可以從物質(zhì)的特性或?qū)傩缘慕嵌葘ξ锢砀拍钸M(jìn)行解析。如“密度”和“比熱容”都是反映物質(zhì)的某種特性的物理概念，學(xué)生對二者的共通之處以及區(qū)別進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)知識的遷移，借助固有的知識經(jīng)驗(yàn)將未知的物理概念內(nèi)化，能更深刻地理解物理概念。

（五）借助鞏固練習(xí)強(qiáng)化概念認(rèn)知

正所謂熟能生巧，對于抽象性、綜合性較強(qiáng)的初中物理學(xué)科而言，精準(zhǔn)、高效的反復(fù)鞏固練習(xí)是加深對概念的理解、反映認(rèn)知矛盾、提升應(yīng)用能力的有力手段。因此，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知需求，堅(jiān)持由淺入深的原則，設(shè)置必要的物理概念的專項(xiàng)練習(xí)題。以“電壓電阻”的教學(xué)為例，教師可以根據(jù)由準(zhǔn)確理解到靈活運(yùn)用的認(rèn)知次序設(shè)計(jì)題目，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)對物理概念的融會貫通，學(xué)會解決物理實(shí)際問題。首先，教師可借助比較簡單的解讀類題目了解學(xué)生對物理概念表面的理解是否到位。如電壓與電流存在怎樣的關(guān)系？影響電阻大小的因素有哪些？然后在此基礎(chǔ)上，教師可對易混淆或易考查的知識點(diǎn)進(jìn)行針對性的強(qiáng)化訓(xùn)練，如“有電壓一定有電流，有電流一定有電壓”的說法是否正確？為什么？如何判斷電壓表的測量對象？“電阻與電壓成正比，與電流成反比”的說法是否正確？為什么？教師通過問答式的練習(xí)，打破學(xué)生死記硬背的概念學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在理解中加強(qiáng)記憶，為后續(xù)深入探究奠定基礎(chǔ)。最后，教師可以綜合型題目引導(dǎo)學(xué)生突破知識的表象，做到學(xué)以致用。教師借助貼近生活的問題激發(fā)學(xué)生的興趣，可以讓學(xué)生在分析問題的過程中掌握物理概念，實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體與客體的融合。

結(jié)語

總而言之，初中物理概念教學(xué)作為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是打開物理世界大門的鑰匙。但是學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中，對物理概念的學(xué)習(xí)由于受到自身的認(rèn)知方式以及認(rèn)知結(jié)構(gòu)等因素的影響，面臨諸多阻礙，因此，教師應(yīng)該立足于學(xué)生的成長特性以及物理概念認(rèn)知規(guī)律，適時調(diào)整教學(xué)方式，幫助學(xué)生沖破層層阻礙，準(zhǔn)確理解物理概念。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄭宏志.初中物理概念教學(xué)課堂導(dǎo)入方法的研究[J].科學(xué)咨詢：教育科研，2020（04）：201.

[2]陳懋.基于理性思維的初中物理概念教學(xué)[J].物理教師，2020，41（05）：37-39，42.

[3]崔北元.中學(xué)物理教學(xué)中概念的教學(xué)策略研究[J].科教文匯（中旬刊），2018（03）：121-122.

[4]陳宗成.初中物理概念建構(gòu)思維可視化策略：以浮力概念的建構(gòu)為例[J].教學(xué)與管理，2019（31）：72-75.