高中物理概念課堂教學(xué)的四種模式

葉美蓮

【摘 要】闡述高中物理概念課堂教學(xué)的四種模式：“克服與新概念相抵觸的前概念錯(cuò)誤”的模式，“以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)”的模式，引人沖突的設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)物理概念有長時(shí)間的記憶”的模式，“多向交流促進(jìn)對(duì)物理概念理解”的模式。

【關(guān)鍵詞】物理概念 前概念 教學(xué)設(shè)計(jì) 多向交流

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）04B-0140-03

物理概念是反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性，并對(duì)其思維方式、共同性質(zhì)、本質(zhì)特征進(jìn)行抽象化和概括化，是構(gòu)成物理規(guī)律和公式的理論基礎(chǔ)。在某種意義上可以認(rèn)為，高中物理概念是高中物理學(xué)理論的根基和精髓，是高中物理學(xué)大廈的磚石。在高中物理課堂教學(xué)過程中，使高中學(xué)生形成物理概念、掌握物理規(guī)律，并在課堂教學(xué)過程中發(fā)展高中學(xué)生個(gè)體能力是物理課堂教學(xué)的核心問題。因此，在高中物理概念課堂中，構(gòu)建多種教學(xué)模式更好地教授學(xué)生物理規(guī)律、概念、理論。

一、“克服與新概念相抵觸的前概念錯(cuò)誤”的模式

利用實(shí)驗(yàn)和問題的教學(xué)方法，消除與新概念相抵觸的“前概念”的錯(cuò)誤認(rèn)知。在高中物理教學(xué)過程中，把高中生在接受正式的物理概念學(xué)習(xí)之前，在日常生活中形成的習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)、思維方式獲得的一些感性的、缺乏概括性和科學(xué)性的經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)稱為“前科學(xué)概念”，簡稱“前概念”。

在高中物理概念課堂教學(xué)過程中，當(dāng)高中生的“前概念”與新概念相抵觸的情況下，如果直接講授“新概念”，那么引起的教學(xué)反應(yīng)較低，這是因?yàn)楦咧猩鷮?duì)自己在日常生活中總結(jié)、概括形成的物理“前概念”深信不疑。當(dāng)學(xué)生從自身的物理“前概念”出發(fā)，聽物理概念課堂教學(xué)中老師講授的物理“新概念”時(shí)，往往只接納了那些與學(xué)生自身原有的物理概念知識(shí)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)容，而不主動(dòng)接受與學(xué)生原物理概念知識(shí)結(jié)構(gòu)相矛盾的內(nèi)容。由此就會(huì)出現(xiàn)這樣的幾種情況：①未引起注意；②無法理解；③勉強(qiáng)記住新概念；④無法融會(huì)貫通；⑤只能將新記住的物理概念與原來的概念分別擱置；⑥遇到實(shí)際問題時(shí)，仍按原來的概念進(jìn)行思維。

高中物理課堂教學(xué)是一個(gè)師與生、生與生構(gòu)成的動(dòng)態(tài)過程，是克服與新概念相抵觸的前概念的教學(xué)過程。要實(shí)現(xiàn)觀念的轉(zhuǎn)變，需要在高中物理概念教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情景，讓高中生在物理概念認(rèn)識(shí)中產(chǎn)生巨大的心理震顫，以動(dòng)搖學(xué)生頑固的“前概念”的基礎(chǔ)，然后引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，將學(xué)生帶到無盡的高中物理概念的思索當(dāng)中。

例如，在“自由落體運(yùn)動(dòng)”的物理概念教學(xué)中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在課堂上進(jìn)行操作演示，并通過分層設(shè)問進(jìn)行教學(xué)。

（1）課堂實(shí)驗(yàn)：紙巾和粉筆頭由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。（強(qiáng)調(diào)：同時(shí)同高度）

問題設(shè)計(jì)1：哪一個(gè)下落得更快？

學(xué)生會(huì)根據(jù)日常生活觀察經(jīng)驗(yàn)，快速、積極、響亮作答：粉筆頭快，紙巾慢。

問題設(shè)計(jì)2：是不是紙巾輕，才下落得慢？

留1分鐘時(shí)間給學(xué)生思考、討論。

（2）課堂實(shí)驗(yàn)：把同一張紙巾揉搓成一團(tuán)，重復(fù)第一次實(shí)驗(yàn)。（強(qiáng)調(diào)：同時(shí)同高度）

問題設(shè)計(jì)1：發(fā)現(xiàn)哪一個(gè)下落得更快呢？

學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象親眼觀察到：幾乎一樣。

物理概念課堂教學(xué)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。

問題設(shè)計(jì)2：物體下落快慢的因素受什么影響？

在“自由落體運(yùn)動(dòng)”的物理概念課堂教學(xué)過程中，教師引發(fā)學(xué)生對(duì)原有物理“前概念”產(chǎn)生懷疑，在心理上使其對(duì)以前的知識(shí)引出的錯(cuò)誤產(chǎn)生巨大的震顫。通過體驗(yàn)教學(xué)形式暴露學(xué)生的錯(cuò)誤的物理“前概念”，引發(fā)學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤的物理“前概念”的思考。消除與新概念相抵觸的前概念的影響，讓事實(shí)說明“實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)勝于經(jīng)驗(yàn)”，給予學(xué)生寬泛、自由的思考和探索的空間。這樣做，有助于學(xué)生建立高中物理概念，對(duì)物理概念有新的、科學(xué)的認(rèn)知，動(dòng)搖學(xué)生頑固的物理“前概念”的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理“前概念”觀念的轉(zhuǎn)變。調(diào)動(dòng)高中生在物理概念課堂教學(xué)的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)有關(guān)物理新概念問題多提問，并善于表達(dá)自己的思考和見解。

二、“以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)”的模式

以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。高中物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。如果高中生在物理概念的學(xué)習(xí)過程中缺乏建立物理概念所需的感性知識(shí)，那么就要通過一些典型的趣味性的物理實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，從而獲得鮮明的感性知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上形成科學(xué)的物理概念。如“機(jī)械波的形成過程及傳播特點(diǎn)”這一節(jié)，對(duì)高中生來說比較抽象，學(xué)生很難從事物本身形成該知識(shí)點(diǎn)的正確的概念，而且又易與“質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)”相混淆。為讓學(xué)生體驗(yàn)和感悟“機(jī)械波的形成條件及其傳播特點(diǎn)”，就要構(gòu)建以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)的模式教學(xué)。在課堂上創(chuàng)設(shè)模擬情景，讓10名身高相近的學(xué)生手肩互搭排成一列，同時(shí)提醒學(xué)生保持連帶關(guān)系，不松手，保持平衡。從左開始讓學(xué)生依次做蹲下、站起運(yùn)動(dòng)，顯現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，且相鄰學(xué)生順次各慢一拍，形成精彩的“人浪”，展現(xiàn)在全班同學(xué)眼前，學(xué)生興趣盎然。在此物理課堂情景下，引導(dǎo)學(xué)生探究：① 10位同學(xué)為什么要“勾肩搭背”？②后一位同學(xué)與前一位同學(xué)相比，有何不同？③“人浪”沿著水平方向傳播，人隨“浪”“漂移”了嗎？在這樣以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)的模式教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生“置身”于一列波的傳播中，“成為”“波”的一部分，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在物理概念課堂教學(xué)過程中從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。

參加表演的學(xué)生在親身體驗(yàn)過程中意識(shí)到自己在波動(dòng)中扮演了一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，體驗(yàn)到自己作為“質(zhì)點(diǎn)”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。領(lǐng)悟到原來手拉手相當(dāng)于彈性介質(zhì)，振動(dòng)在“介質(zhì)”中傳播便形成了“機(jī)械波”。學(xué)生通過“人浪”模擬“波的形成和傳播”過程獲得成功的體驗(yàn)，能更好地掌握個(gè)體的振動(dòng)、集體的運(yùn)動(dòng)，沒有出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，物理概念教學(xué)中的難點(diǎn)在不知不覺中被克服了。

事實(shí)證明，高中物理課堂構(gòu)建“以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立概念所需的感性知識(shí)”的模式教學(xué)，從學(xué)生已有的物理概念基礎(chǔ)知識(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)、生活環(huán)境出發(fā)，將體驗(yàn)教學(xué)融入到高中物理概念教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)貑l(fā)學(xué)生進(jìn)行物理概念思維，并通過多種功能作用于學(xué)生的多個(gè)感官，使學(xué)生處于最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

三、“引人沖突的設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)物理概念有長時(shí)間的記憶”的模式

沖突的詞語解釋中有一條為，對(duì)立的、互不相容的力量或性質(zhì)（如觀念、利益、意志）的互相干擾?！皼_突的教學(xué)設(shè)計(jì)”，是指在高中物理概念課堂教學(xué)過程中，利用師生對(duì)同一事物持有不同的看法、不同的理解方式、不同的態(tài)度，從而對(duì)物理概念的科學(xué)認(rèn)識(shí)產(chǎn)生的矛盾、對(duì)立和激化而設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)。這是一種在概念教學(xué)活動(dòng)過程中，構(gòu)建引人沖突的設(shè)計(jì)來促使學(xué)生對(duì)物理概念有長時(shí)間記憶的模式教學(xué)。這些教學(xué)設(shè)計(jì)可以作為高中物理課堂概念教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的銜接內(nèi)容，以起到承上啟下作用，有效地組織高中生開展討論、交流，消除慣性思維的影響，流暢地形成物理概念。

例如，在“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系”的應(yīng)用中，先作圖，再設(shè)問。

（1）做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，若已知物體的初速度、加速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，能否求出物體運(yùn)動(dòng)的位移？

學(xué)生可隨即作答：用位移公式來計(jì)算。

（2）若已知物體的初速度、末速度和加速度，能否求出物體的位移？

學(xué)生可由 v=v0+at 求出時(shí)間 t，再代入位移公式，即可求出位移。

利用學(xué)生的解題思路，小結(jié)。我們可以用分步的方式解決問題，求出一個(gè)中間量—— 時(shí)間。引人沖突的教學(xué)設(shè)計(jì)：

（3）假若“時(shí)間”不是我們必要的結(jié)果，怎樣選擇放棄代入數(shù)據(jù)的步驟，消去“時(shí)間”這個(gè)物理量？（根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握情況，預(yù)留給三分鐘時(shí)間思考）

學(xué)生建立物理概念的新知識(shí)：把 v=v0+at 變形得，并把它代入位移公式，即可整理得到一個(gè)不含時(shí)間的關(guān)系式，位移和速度的關(guān)系式：vt2-v02=2as。

在這一節(jié)構(gòu)建“沖突的教學(xué)設(shè)計(jì)”中，通過已知條件求解位移的兩種方法，形成沖突，可達(dá)到三個(gè)目的：①完成“速度—位移公式”的推導(dǎo)過程；②學(xué)生對(duì)“速度—位移公式”產(chǎn)生記憶；③長時(shí)間記住兩個(gè)公式的應(yīng)用范疇。

四、“多向交流促進(jìn)對(duì)物理概念理解”的模式

“多向交流”，在高中物理概念課堂教學(xué)活動(dòng)中，以交流為主，教師可自由發(fā)揮的一種教學(xué)方法，可有針對(duì)性、科學(xué)性、多樣性地根據(jù)不同的物理概念，采取不同的手段，進(jìn)行協(xié)調(diào)、合理的優(yōu)化與組合。因此，構(gòu)建“多向交流促進(jìn)對(duì)物理概念的理解”的模式教學(xué)，能為學(xué)生提供主動(dòng)探索與合作交流的空間，給學(xué)生多一些自由的體驗(yàn)，多一些思維上的想象?！岸嘞蚪涣鳌痹试S學(xué)生從不同的角度認(rèn)識(shí)問題，采用不同的方式表達(dá)自己的想法，運(yùn)用不同的知識(shí)與方法解決問題，鼓勵(lì)解決問題策略的多樣化，給不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生得到不同程度的發(fā)展。

例如，在進(jìn)行“失重和超重”的概念教學(xué)活動(dòng)中，展示演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行討論、歸納。

演示實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)完全相同的條形磁鐵，放在平板AB上，磁鐵的N、S極間隔一定距離。剛開始，平板及磁鐵都處于水平位置，且靜止不動(dòng)。將平板AB從原來位置突然向下平移。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩條形磁鐵吸在一起。

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，情緒積極，在內(nèi)心產(chǎn)生疑問。此時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容，再次演示，學(xué)生就更易理解。

分析原因：平板AB由靜止到突然向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生向下的加速度從而使物體處于失重狀態(tài)，且磁鐵與平板間的最大靜摩擦力減小。當(dāng)最大靜摩擦力小于磁鐵間的吸引力時(shí)，兩磁鐵相互吸引。

將平板AB從原來位置突然向上平移。

學(xué)生猜想，大多數(shù)會(huì)回答“磁鐵不會(huì)吸引”。

學(xué)生分析：物體處于超重狀態(tài)，則最大靜摩擦力會(huì)增大。

完成演示實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生驚奇地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩條形磁鐵吸在一起。為增加實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，請一位同學(xué)上講臺(tái)再次演示，得出相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

由此，學(xué)生的探究興趣被吸引，就勢指導(dǎo)學(xué)生小組合作、討論。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩條形磁鐵由運(yùn)動(dòng)到突然停止的過程也會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：站在體重計(jì)上完成上蹲、下蹲動(dòng)作。

實(shí)驗(yàn)觀察：體重計(jì)指針的擺動(dòng)情況。讓學(xué)生回答。

可見，構(gòu)建“多向交流促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的理解”的模式教學(xué)，從學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”出發(fā)，設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的實(shí)際實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)“從生活到物理，從物理到社會(huì)”的新課改理念，既生動(dòng)又形象，使學(xué)生在分工合作，觀察、記錄、分析、描述、討論等過程中獲得與概念、規(guī)律相聯(lián)系的感性認(rèn)識(shí)，有效地提高學(xué)生的分析問題的能力。

在高中物理概念課堂構(gòu)建多種模式教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生探索知識(shí)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、思考、討論，通過認(rèn)知、情感、意志、態(tài)度來學(xué)習(xí)，獲得精神上的成長，從而將新知識(shí)內(nèi)化到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。通過多種教學(xué)模式、體驗(yàn)多種教學(xué)方法，使高中物理概念教學(xué)課堂充滿生命的氣息，讓學(xué)習(xí)成為一種生命的需要。

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（責(zé)編 盧建龍）