基于學(xué)科核心概念的物理教學(xué)策略
——以“電磁感應(yīng)”概念教學(xué)為例

耿會萍

(安徽省臨泉第一中學(xué) 236400)

物理是一門基于核心概念的基礎(chǔ)上，通過分析、推理等系列思維方式研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、運(yùn)動規(guī)律以及相互作用的學(xué)科.電磁感應(yīng)是電磁學(xué)領(lǐng)域中最偉大的成就之一，是高中物理教學(xué)中的核心概念，不僅內(nèi)容抽象易混淆，而且下屬概念多而復(fù)雜，因此，以“電磁感應(yīng)”教學(xué)為例，深刻探究選擇什么樣的教學(xué)策略來組織實(shí)施核心概念具有重要的意義.

一、錯(cuò)誤前概念致因分析

如果學(xué)生所學(xué)新知識的結(jié)構(gòu)與前概念一致，則完全可以通過同化作用促進(jìn)學(xué)生理解，如果兩者之間存在著矛盾或者是沖突，則會阻礙學(xué)生新概念的形成，因此，在核心概念建構(gòu)之前，教師應(yīng)充分了解學(xué)生已有的前概念，消除錯(cuò)誤前概念對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響.

1.認(rèn)知局限所致

學(xué)生將學(xué)習(xí)中的習(xí)得和日常生活中的經(jīng)驗(yàn)上升到概念和規(guī)律時(shí)，常常忽視了適用的條件以及范圍，這種直覺致使學(xué)生形成一些錯(cuò)誤的前概念.例如，初中階段電學(xué)習(xí)磁感應(yīng)概念時(shí)，當(dāng)有一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.而在高中階段，顯然這一概念具有局限性，其初中階段電子感應(yīng)概念成立的前提條件是導(dǎo)體回路所處的磁場是不發(fā)生變化的，顯然這一錯(cuò)誤前概念對于高中階段電磁感應(yīng)的學(xué)習(xí)具有阻礙作用，教師應(yīng)在核心概念學(xué)習(xí)時(shí)，明確其適用的范圍以及在什么條件下才成立的外延.

2.不恰當(dāng)?shù)念惐人?/h3>

為了幫助學(xué)生更加形象地去理解一些比較抽象的概念，教師常常利用類比思維進(jìn)行推理，但如果使用不當(dāng)，則會在理解核心概念時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤.例如，在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒做平動切割磁感線時(shí)所產(chǎn)生的電動勢為BLv，當(dāng)導(dǎo)體棒做轉(zhuǎn)動切割磁感線時(shí)，由于部分學(xué)生沒有完全理解概念的內(nèi)涵，錯(cuò)誤地利用不恰當(dāng)類比推理，相當(dāng)然地得出導(dǎo)體棒做轉(zhuǎn)動切割磁感線所產(chǎn)生的電動勢也為BLv.

3.知識遷移不當(dāng)所致

不同知識之間存在著相互影響，如果知識遷移不當(dāng)，則會發(fā)生相互干擾，導(dǎo)致核心概念錯(cuò)誤.例如，在磁場中計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電動勢時(shí)，其計(jì)算公式為ε=nBLv.在磁場中計(jì)算矩形線框所受安培力，其計(jì)算公式為F=nBIL.受這些概念遷移的影響，在計(jì)算穿過線圈回路的磁通量時(shí)，部分學(xué)生也誤乘以線框匝數(shù)n.

二、基于核心概念的物理教學(xué)策略

1.激發(fā)認(rèn)知沖突

當(dāng)學(xué)生意識到自己原有的知識和經(jīng)驗(yàn)不能同化和順應(yīng)新知識，學(xué)生就會產(chǎn)生探究的欲望，教師應(yīng)充分借助這一現(xiàn)象，利用科學(xué)史、學(xué)生錯(cuò)誤、前概念、合作學(xué)習(xí)等方式創(chuàng)設(shè)認(rèn)知矛盾沖突或不平衡的環(huán)境，不斷建構(gòu)或優(yōu)化新的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

例如，在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)”時(shí)，根據(jù)學(xué)生對于自由落體運(yùn)動的認(rèn)知，筆者創(chuàng)設(shè)了如下探究性試驗(yàn)：在兩個(gè)相同的銅管中分別從同一高度靜止釋放磁塊和鋁塊，判斷其落地速度是否相同.在實(shí)驗(yàn)開始之前，幾乎所有學(xué)生根據(jù)自由落體規(guī)律推測出兩者下落的快慢程度是一致的.隨后，邀請學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，但出乎意料的是較輕的鋁塊下降速度比較重的磁塊下落快，原有學(xué)生的認(rèn)識遇到了極大挑戰(zhàn)，從而激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，構(gòu)建出科學(xué)概念體系.

2.構(gòu)建概念關(guān)聯(lián)架構(gòu)

概念之間不是相互孤立的，教師應(yīng)幫助學(xué)生圍繞核心概念，順藤摸瓜展開概念關(guān)聯(lián)研究，通過細(xì)化分解核心概念、建構(gòu)核心概念知識網(wǎng)絡(luò)、利用“概念圖”展開概念關(guān)聯(lián)等方式建立相互概念之間的層次結(jié)構(gòu).

例如，在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)”知識時(shí)，筆者按照“現(xiàn)象-規(guī)律-本質(zhì)-作用”的順序呈現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)，在核心概念的統(tǒng)攝下，重構(gòu)了學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu).電流的周圍可以產(chǎn)生磁場，那么磁能否產(chǎn)生電，從而引出“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”時(shí)，什么情況下才發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而獲得“磁通量”的概念，既然產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向如何判斷，從而獲得“感應(yīng)電動勢”的概念，感應(yīng)電流方向如何判斷，從而獲得“楞次定律”、“左手定則”，感應(yīng)電動勢大小如何判斷，從而得出“法拉第電磁感應(yīng)定律”，并分別展示出“互感現(xiàn)象”、“自感現(xiàn)象”、“渦流”、“電磁阻尼”等電磁感應(yīng)在生活中的具體應(yīng)用.

3.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

在核心概念學(xué)習(xí)過程中，當(dāng)規(guī)律的抽象性超出了學(xué)生的認(rèn)知能力時(shí)，就會出現(xiàn)學(xué)生信心不足的現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生對新事物的同化與順應(yīng)，因此，教師應(yīng)圍繞核心概念分析學(xué)生的學(xué)情和認(rèn)知，通過創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境、科學(xué)探究情境、問題情境等方式完成對相關(guān)知識的意義建構(gòu).

例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)《楞次定律》時(shí)，筆者創(chuàng)設(shè)了如下科學(xué)探究情境：首先，提出磁鐵對鋁有沒有磁場力作用，并隨機(jī)邀請學(xué)生實(shí)驗(yàn)演示，得出磁鐵確實(shí)對鋁環(huán)沒有吸引力作用；其次，將強(qiáng)磁鐵靠近封閉的鋁環(huán)并迅速提起，通過實(shí)驗(yàn)觀察在提起磁鐵的同時(shí)，鋁環(huán)也被提了起來.通過這種教學(xué)前創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，有效激發(fā)了學(xué)生探究的興趣，激勵(lì)了學(xué)生科學(xué)積極的思維.

4.應(yīng)用類比思維

教師應(yīng)充分將抽象的物理概念與學(xué)生大腦中原有的直覺知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類比，在遇到物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律和模型等具體問題時(shí)，靈活運(yùn)用類比思維，有效促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變.

例如，在學(xué)習(xí)“磁通量”概念時(shí)，筆者充分結(jié)合學(xué)生室外接雨的生活經(jīng)驗(yàn)來促進(jìn)學(xué)生形象類比理解“磁通量”概念.下雨時(shí)，探討什么情況下雨水接的最多？當(dāng)雨量和盆子面積一定時(shí)，應(yīng)用那種方式可以使接到的雨水最多.并將盛雨量的大小類比磁場的強(qiáng)弱，盆平面的面積類比回路平面的面積，盆平面與雨下落方向垂直時(shí)接到的雨最多類比回路平面與磁場方向垂直時(shí)磁通量最大，有效化解了磁通量概念教學(xué)的難點(diǎn).

5.注重思踐結(jié)行

習(xí)得知識只有通過實(shí)踐應(yīng)用，才能發(fā)現(xiàn)問題，形成感悟，教師應(yīng)幫助學(xué)生全方位、多層次、多角度去感知和深化理解核心概念的本質(zhì).

例如，在組織學(xué)生掌握《楞次定律》知識后，筆者設(shè)計(jì)了如下“思踐結(jié)行”情境.首先，組織學(xué)生思考楞次定律內(nèi)容中是什么阻礙了什么，阻礙的內(nèi)容又是什么，究竟是如何阻礙的；其次，通過變式題目深化對楞次定律內(nèi)容的理解；最后，總結(jié)運(yùn)用楞次定律解決問題的思維方法.

綜上所述，在高中物理核心概念學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)充分分析學(xué)生的前概念和錯(cuò)誤認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上通過激發(fā)認(rèn)知沖突、構(gòu)建概念關(guān)聯(lián)架構(gòu)、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、應(yīng)用類比思維、注重思踐結(jié)行等概念轉(zhuǎn)變策略不斷提升思維方式，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)構(gòu)建物理概念體系.