高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的探索與實(shí)踐

摘要：基于對(duì)概念轉(zhuǎn)變的理論學(xué)習(xí)與研究，探索當(dāng)前新課程理念下的中學(xué)物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式是有現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)踐價(jià)值的。本文分析了高中物理教學(xué)中開展概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的必要性，闡述了概念轉(zhuǎn)變的涵義、理論依據(jù)與策略、建構(gòu)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)模型、并以具體實(shí)驗(yàn)案例為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；反思了概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略實(shí)踐中對(duì)師生的要求，以及對(duì)概念轉(zhuǎn)變的結(jié)果的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)等問題。

關(guān)鍵詞：概念轉(zhuǎn)變；教學(xué)策略；物理教學(xué)；實(shí)踐探索

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148(2011)4(S)-0065-4

物理概念學(xué)習(xí)和教學(xué)是物理教育研究的重要內(nèi)容。概念轉(zhuǎn)變研究作為一種新的概念學(xué)習(xí)和教學(xué)策略模型，自于20世紀(jì)的70年代至80年代開始出現(xiàn)各種研究成果， 1982年由康奈爾大學(xué)的Posner等人提出的概念轉(zhuǎn)變模型為這個(gè)領(lǐng)域的研究奠定了基礎(chǔ)。自此，各種研究成果大量涌現(xiàn)，“概念轉(zhuǎn)變”研究成為科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域和物理教育研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。然而對(duì)物理概念轉(zhuǎn)變研究相關(guān)文獻(xiàn)的分析結(jié)果表明，物理概念轉(zhuǎn)變研究雖引起了我國學(xué)者的廣泛關(guān)注，近年來也出現(xiàn)了大量的有關(guān)物理概念轉(zhuǎn)變研究的系統(tǒng)介紹和實(shí)踐報(bào)告， 但由基礎(chǔ)教育教師主動(dòng)學(xué)習(xí)與開展的物理概念轉(zhuǎn)變研究為數(shù)甚少。其主要原因是基礎(chǔ)教育教師缺少時(shí)間、缺乏相應(yīng)的理論與研究方法的支撐。［1］ 因此，探索當(dāng)前新課程理念下的中學(xué)物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式是有現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)踐價(jià)值的。本文在分析高中物理教學(xué)中開展概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的必要性基礎(chǔ)上，闡述在高中物理教學(xué)中實(shí)施概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和點(diǎn)滴思考。

1 高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的必要性

以下三維目標(biāo)的需要，即高中物理教師的專業(yè)發(fā)展需要、新課程教學(xué)模式的創(chuàng)新需要和概念轉(zhuǎn)變理論成果推廣與實(shí)踐需要，決定了高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的必要性。

1.1 高中物理教師的專業(yè)發(fā)展需要

隨著課程改革的逐步推進(jìn)與教師專業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，諸如“教師即研究者”、“教師即行動(dòng)研究者”、“教師應(yīng)成為反思型實(shí)踐者”、“教師應(yīng)成長為專家型、研究型教師”等命題已成為教育領(lǐng)域人們普遍接受的觀點(diǎn)。成長為研究型教師，是課程改革與教師專業(yè)化向縱深發(fā)展對(duì)教師的必然要求。［2］中學(xué)教師善于通過觀察而注意到他所面對(duì)的全體學(xué)生，幫助學(xué)生利用自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)在學(xué)習(xí)過程中獲得意義和理解，也即是把自己的教學(xué)方法與學(xué)生的個(gè)別學(xué)習(xí)需要相協(xié)調(diào)，但中學(xué)教師往往在若干時(shí)期后出現(xiàn)專業(yè)發(fā)展的瓶頸期，許多教師意欲提高自身素質(zhì)而又不得法。［3］其中缺乏理論指導(dǎo)是諸多主要原因之一，因而高中物理教師開展學(xué)科研究課題，有利于滿足高中物理教師順應(yīng)課程改革與謀求專業(yè)發(fā)展的需要，解決高中物理教師在教學(xué)實(shí)踐過程中理論與研究方法支撐不足的現(xiàn)實(shí)問題。

1.2 新課程教學(xué)模式的創(chuàng)新需要

物理概念是物理學(xué)的基石，是物理定律、原理、公式等基本規(guī)律的基礎(chǔ)。掌握好物理概念是學(xué)習(xí)物理的關(guān)鍵。如何使學(xué)生在原有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上形成正確的物理概念，是中學(xué)物理教學(xué)的核心問題之一。［4］ 在高中物理概念教學(xué)中，存在的主要問題是學(xué)生能力發(fā)展不平衡，知識(shí)面和思維不開闊，演繹思維訓(xùn)練方式占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師對(duì)知識(shí)或方法進(jìn)行概括講解、范例分析、鞏固練習(xí)。用這種教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)時(shí)，學(xué)生不知道學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)在生活、生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用是什么？理論和實(shí)踐相脫節(jié)，已不能適應(yīng)學(xué)生的需求和發(fā)展，學(xué)校教育要適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和要求，就要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。怎樣改革概念教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)探究興趣和能力成為課程改革的重點(diǎn)，這樣的理念自然就要求人們?nèi)ト娴?、深刻地研究揭露物理學(xué)的學(xué)科特性和教育功能。課程標(biāo)準(zhǔn)理念深刻地改變了物理概念教學(xué)的目標(biāo)、性質(zhì)和模式。從單純?yōu)榱藢W(xué)習(xí)知識(shí)解釋現(xiàn)象，轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀娴嘏囵B(yǎng)科學(xué)素質(zhì)為目標(biāo)的課程，提出了“知識(shí)與技能，過程與方法，情感態(tài)度價(jià)值觀”三維教學(xué)目標(biāo)。這樣的物理教學(xué)目標(biāo)決定了物理概念教學(xué)的性質(zhì)、內(nèi)容和模式。

1.3 概念轉(zhuǎn)變理論成果推廣與實(shí)踐需要

自20世紀(jì)70 年代后期至今，國外研究者從不同視角對(duì)概念轉(zhuǎn)變進(jìn)行研究， 提出了多種富有成效的概念轉(zhuǎn)變理論，以揭示概念轉(zhuǎn)變的過程與機(jī)制，這些理論已成為當(dāng)代科學(xué)教學(xué)改革的思想基礎(chǔ)。概念轉(zhuǎn)變理論中關(guān)于重視學(xué)生前科學(xué)概念的思想，為基于概念轉(zhuǎn)變的物理學(xué)科課程開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)概念轉(zhuǎn)變理論，科學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)概念轉(zhuǎn)變過程，科學(xué)教學(xué)就是要促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變。為此，就要堅(jiān)持把“為概念轉(zhuǎn)變而教學(xué)”作為基本的科學(xué)教學(xué)策略。［5］這些策略的主要目的都是幫助學(xué)生建立更科學(xué)的世界觀，所不同的是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的具體途徑。

同時(shí)，概念轉(zhuǎn)變的研究也具有重要的實(shí)踐意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。為什么在接受多年學(xué)校正規(guī)的科學(xué)教育之后，學(xué)習(xí)者依然保持最初的前科學(xué)概念？在實(shí)際教學(xué)中，有哪些因素影響學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變，如何促進(jìn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變？這些問題的探討對(duì)教師教學(xué)工作同樣具有重要的指導(dǎo)意義。

2 高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的實(shí)踐

2.1 概念轉(zhuǎn)變的涵義

概念轉(zhuǎn)變是對(duì)已有知識(shí)的主要重構(gòu)(major restrucutring)。［6］一般被定義為現(xiàn)有概念的轉(zhuǎn)變(如信念，觀念或思維的方式)?，F(xiàn)有知識(shí)或信念的轉(zhuǎn)變或重構(gòu)是概念轉(zhuǎn)變與其他學(xué)習(xí)方式的區(qū)別。在概念轉(zhuǎn)變情形下，現(xiàn)有概念得到了根本的轉(zhuǎn)變甚至被取代，成為學(xué)生用來解決問題、解釋現(xiàn)象的概念框架。概念轉(zhuǎn)變有兩種途徑，其一是發(fā)生在學(xué)生利用現(xiàn)有的概念來處理新的現(xiàn)象，這種改變稱為同化；而當(dāng)學(xué)生現(xiàn)有的概念，不足以用來處理新的現(xiàn)象與問題時(shí)，這個(gè)時(shí)候就必須要取代或是重新整理他的中心思想，這樣根本上的概念轉(zhuǎn)變稱為順應(yīng)。其中順應(yīng)的觀點(diǎn)較接近于概念轉(zhuǎn)變。［7］

2.2 概念轉(zhuǎn)變教學(xué)理論依據(jù)與策略［8］

(1)以認(rèn)知沖突和解決沖突為基礎(chǔ)的教學(xué)策略

許多促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過程是建立在認(rèn)知沖突基礎(chǔ)上的。 這些過程包括創(chuàng)設(shè)一定的情境，使學(xué)生對(duì)一些現(xiàn)象所持的觀念明朗化，然后直接對(duì)其進(jìn)行挑戰(zhàn)，從而引起認(rèn)知沖突。解決沖突的嘗試為隨后的學(xué)習(xí)提供了前提。

(2) 以發(fā)展學(xué)生與科學(xué)觀點(diǎn)相一致的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)的教學(xué)策略

與引起沖突并要求學(xué)生解決沖突的教學(xué)策略不同，第二類教學(xué)策略是建立在學(xué)生現(xiàn)有觀念基礎(chǔ)之上的。這種策略假定，在學(xué)生掌握定量規(guī)律之前，給學(xué)生提供機(jī)會(huì)建立對(duì)現(xiàn)象的定性直覺的理解，這樣可以促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變。隨后的教學(xué)使學(xué)生的現(xiàn)有觀念向科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展和拓寬。

2.3 概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)模型建構(gòu)

通過概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的理論文獻(xiàn)學(xué)習(xí)、分析與研究，以及從事中學(xué)物理課堂教學(xué)的多年經(jīng)驗(yàn)積累：結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求、物理概念的特點(diǎn)、學(xué)生形成概念的認(rèn)識(shí)過程。筆者初步構(gòu)建了概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)模型（見圖1）。概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)模型的各個(gè)環(huán)節(jié)互相遞進(jìn)，構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的過程與整體。

2.4 高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的實(shí)施案例

下面節(jié)取新課程人教版第四章第四節(jié)《牛頓第三定律》說課稿，作為高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的具體實(shí)驗(yàn)案例，以饗讀者。

說學(xué)情

對(duì)于剛由初中升學(xué)至高一的新生而言，在學(xué)習(xí)高中物理時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的不足之處。

1.前概念——根深蒂固

（1）作用力有先后之分；

（2）作用力與反作用力相等是有條件的；

（3）作用力和反作用力可以相互抵消；

（4）只有接觸的物體間才有作用力和反作用力。

2.前認(rèn)知——先入為主

（1）初中教學(xué)中的不規(guī)范，如壓力等于重力；

（2）平衡力與作用力和反作用力沒有多大的區(qū)別。

3.非智力因素——不容樂觀

（1）缺乏觀察、抽象思維、動(dòng)手、合作等能力；

（2）自主探究的教學(xué)方式可能出現(xiàn)不適應(yīng)現(xiàn)象。

說重點(diǎn)與難點(diǎn)

由教材分析，學(xué)生學(xué)情分析不難得出。

重點(diǎn)：牛頓第三定律的理解與應(yīng)用。

難點(diǎn)：作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別。

說教法與學(xué)法

教學(xué)策略：實(shí)驗(yàn)探究、自主構(gòu)建相結(jié)合；教師引導(dǎo)、學(xué)案輔助相結(jié)合。

學(xué)習(xí)策略：自主探究、合作交流相結(jié)合；小組反饋、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)相結(jié)合。

說教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)分三個(gè)方面展開。

1、結(jié)合生活、生產(chǎn)實(shí)際，引入新課。

（1）采用《幸福拍手歌》為音樂背景，請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)演唱——主體參與策略；師生鼓掌共同贊揚(yáng)，手掌的疼痛感引出物體的作用是相互的——個(gè)體激勵(lì)策略。

理論依據(jù)：物理課變?yōu)榱艘魳放c游戲方式，學(xué)生一開始就被吸引到課堂之中，縮短進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的時(shí)間。很多學(xué)生心理就會(huì)產(chǎn)生疑慮：老師葫蘆里倒底裝的是什么藥？符合教育心理學(xué)：原有的思維模式被打破，認(rèn)知結(jié)構(gòu)失去平衡，就有強(qiáng)烈要求重新平衡的求知欲望，讓學(xué)生在情感上產(chǎn)生共鳴，提高了學(xué)習(xí)熱情和興趣。

（2）情景展示。①人在劃船時(shí)，用槳推河岸；②河中兩只小船，用力推另外一只船；③放于浮子上的兩磁極間相互作用。

學(xué)生相互討論，分組探究，小組匯報(bào)。前兩個(gè)案例在接觸的前提下才有相互作用，而第三個(gè)案例則突破了空間的局限，即物體間不接觸也存在相互作用，不受空間限制，前概念（4）推翻。結(jié)論：［板書］一、作用力與反作用力的概念。

2.運(yùn)用“科學(xué)探究”教學(xué)模式探究牛三定律。

探究實(shí)驗(yàn)1：兩人一組，兩只同型號(hào)的彈簧秤，兩人對(duì)拉，平衡后讀數(shù)。

結(jié)論：大小相等，方向相反，不可抵消（前概念（3）推翻）

探究實(shí)驗(yàn)2：兩人一組，兩只同型號(hào)的彈簧秤，一只彈簧秤固定，另一只可動(dòng)，一人做，一人觀察記數(shù)。

結(jié)論：同一直線，動(dòng)態(tài)變化，作用力與反作用力無先后（前概念（1）推翻）

探究實(shí)驗(yàn)3：利用力學(xué)傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

師生歸納總結(jié)：［板書］二、牛頓第三定律。（1）內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。（2）表達(dá)式：F=-F′（“－”表示方向）

解釋說明：①兩個(gè)力與兩個(gè)物體的區(qū)別；②總是——任何物體，任何條件；③同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失；④同種性質(zhì)的力。

引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用關(guān)鍵詞檢索法進(jìn)行研究：兩個(gè)力、兩個(gè)物體、總是。解釋說明中的第二點(diǎn)又將前概念（2）推翻。而第三、四兩點(diǎn)則是引出作用力和反作用力與平衡力之間的區(qū)別。

探究實(shí)驗(yàn)4：平衡力與作用力和反作用力的區(qū)別。在講臺(tái)上構(gòu)建如圖2所示情景。學(xué)生分組探究，歸納總結(jié)，完成表1。分析重力的反作用力。

3.回歸社會(huì)和生活，展示牛三定律的運(yùn)用。

（1）卵擊石（2）馬拉車（3）掰手腕（4）拔河賽。

對(duì)于拔河賽可以采用兩種方式進(jìn)行探究，一種是課堂內(nèi)小個(gè)子同學(xué)與大塊頭同學(xué)進(jìn)行比賽，并以小個(gè)子同學(xué)輕松取勝來揭示其中的奧秘；另一種是作為課后研究性學(xué)習(xí)課題，將本課時(shí)的內(nèi)容延伸至課外。

3 高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的幾點(diǎn)思考

3.1 概念轉(zhuǎn)變研究的四個(gè)反思

概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模型的提出，對(duì)科學(xué)教育研究領(lǐng)域產(chǎn)生了非常重要的影響。在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模型取得一定研究成果的同時(shí)，有研究者開始反思并對(duì)概念轉(zhuǎn)變模型提出質(zhì)疑和批評(píng)，主要的觀點(diǎn)概括起來大致有以下幾點(diǎn)：（1）過于關(guān)注學(xué)習(xí)者前概念對(duì)知識(shí)建構(gòu)的負(fù)面影響， 忽視前概念中的積極成分。（2）概念轉(zhuǎn)變發(fā)生在復(fù)雜的教育、社會(huì)和文化背景下， 是一個(gè)社會(huì)建構(gòu)的過程。（3）不要過于強(qiáng)調(diào)兒童日常經(jīng)驗(yàn)中的核心信念對(duì)具體概念的限制， 概念轉(zhuǎn)變常常并不是隨核心信念的改變而整個(gè)地改頭換面， 而是一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行的。（4）概念轉(zhuǎn)變并不一定是一步完成的， 它是一個(gè)漸進(jìn)的過程， 有時(shí)兩種概念同時(shí)存在和使用。指向概念轉(zhuǎn)變過程的理論研究，首先應(yīng)該考慮哪些因素、以何種方式影響具體概念的轉(zhuǎn)變？概念生態(tài)的研究是否能夠給概念轉(zhuǎn)變?nèi)娴闹С?？?］

3.2 概念轉(zhuǎn)變的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)問題

學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)業(yè)成績進(jìn)行評(píng)價(jià)，怎樣才能作出比較準(zhǔn)確的判斷呢？目前我國物理課程的評(píng)價(jià)現(xiàn)狀表明，教師雖然認(rèn)同此次課程改革的理念，但面對(duì)升學(xué)考試的壓力，以及多年的教學(xué)習(xí)慣，評(píng)價(jià)的實(shí)踐基本仍是應(yīng)試模式，基本仍以“知識(shí)與技能”的單一目標(biāo)為核心。［10］物理教育研究領(lǐng)域欠缺對(duì)概念轉(zhuǎn)變過程的評(píng)價(jià)機(jī)制研究，而概念轉(zhuǎn)變模型的研究僅指向概念發(fā)生轉(zhuǎn)變的條件。也就是說，概念轉(zhuǎn)變模型初步確定了概念轉(zhuǎn)變的條件，而目前需要對(duì)如何達(dá)到已轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念做出評(píng)價(jià)上的回答。以貼近學(xué)習(xí)者生活實(shí)際的問題檢測(cè)概念建立情況的基本原則。更值得深入思考的、更深層次的問題是：學(xué)習(xí)者達(dá)到怎樣的狀態(tài)， 才能表明概念轉(zhuǎn)變真的發(fā)生了？新的概念如何才能得以穩(wěn)固？

3.3 概念轉(zhuǎn)變教學(xué)對(duì)師生的要求［11］

概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略要求教師對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)和理解做出反應(yīng)。這種反應(yīng)可以采用不同的途徑和方法，因而對(duì)教師的要求也有所不同。 例如：（1） 所教的科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)；（2）在這一領(lǐng)域中學(xué)生們所傾向使用的概念；（3）在教學(xué)過程中學(xué)生傾向于使用的概念發(fā)展方式等。不同的教學(xué)策略對(duì)學(xué)生的認(rèn)知要求是不同的。無論采用哪種策略，從學(xué)生的角度來看，一個(gè)主要的特征在于，知識(shí)不是提供給他們的“現(xiàn)成的東西”，他們自己需要對(duì)理解學(xué)習(xí)活動(dòng)負(fù)最終的責(zé)任。

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(欄目編輯張正嚴(yán))

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文