基于“最近發(fā)展區(qū)”的物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)策略

顧豫

物理概念是客觀事物的共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實(shí)驗(yàn)和思維結(jié)合的產(chǎn)物，具有高度的抽象性和概括性，反映了人們認(rèn)識(shí)事物的思考過(guò)程，體現(xiàn)了人類認(rèn)知世界的思想方式和方法。改進(jìn)物理概念課堂教學(xué)，是有效利用教學(xué)時(shí)間培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)以及學(xué)科素養(yǎng)的重要方式?；谧罱l(fā)展區(qū)，按照一定的策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，會(huì)起到事半功倍的教學(xué)效果。

一、生活策略

學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者因?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)引起的行為、能力和心理傾向的比較持久的變化。物理概念的學(xué)習(xí)，需要學(xué)生對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行由表象到內(nèi)涵的思維加工過(guò)程?！白罱l(fā)展區(qū)”是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)新知識(shí)的基礎(chǔ)，學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)是最近發(fā)展區(qū)的重要組成部分。

應(yīng)用生活策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，能促進(jìn)學(xué)生物理概念的學(xué)習(xí)。例如：在介紹質(zhì)點(diǎn)問(wèn)題時(shí)，如果直接介紹理想化模型，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生理解困難。如果以生活中的實(shí)例作為思維起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生用一張紙表示一個(gè)人，這樣多數(shù)學(xué)生會(huì)畫出一個(gè)人像；而后表示十個(gè)人，學(xué)生會(huì)畫出十個(gè)小人像；變換思路，表示一萬(wàn)個(gè)人，學(xué)生就會(huì)疑惑如何去做，這樣也就為我們提出質(zhì)點(diǎn)概念提供了有效的最近發(fā)展區(qū)。教師先引導(dǎo)學(xué)生只關(guān)注數(shù)量，得到用點(diǎn)表示人的辦法。再引導(dǎo)學(xué)生思考，考慮問(wèn)題時(shí)忽略了大小形狀。然后介紹，“物理學(xué)中，在某些情況下，我們忽略物體的大小和形狀，突出物體具有質(zhì)量這一要素，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，成為質(zhì)點(diǎn)。”通過(guò)這樣的具體思維過(guò)程實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的生活性，促進(jìn)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的生成，促進(jìn)學(xué)生的概念學(xué)習(xí)。

二、實(shí)驗(yàn)策略

一些物理現(xiàn)象在生活中無(wú)法具體觀察，造成物理學(xué)習(xí)的困難，例如場(chǎng)的概念，多數(shù)學(xué)生只是通過(guò)科普節(jié)目、道聽(tīng)途說(shuō)建立了一個(gè)低層次的概念，可是電勢(shì)、電勢(shì)能這樣的概念，在日常生活中很難接觸到，學(xué)生不具備思維支架幫助其學(xué)習(xí)；向心力的概念同樣如此，在生活中是無(wú)法做到定量體現(xiàn)的。這樣的概念教學(xué)，就需要教師在實(shí)驗(yàn)的條件下創(chuàng)設(shè)物理情境，制造最近發(fā)展區(qū)促進(jìn)學(xué)生

形成。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，分組實(shí)驗(yàn)優(yōu)先，演示實(shí)驗(yàn)次之，對(duì)于無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的再選擇多媒體模擬實(shí)驗(yàn)。真實(shí)的實(shí)驗(yàn)更有利于學(xué)生形成最近發(fā)展區(qū)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的學(xué)習(xí)。在進(jìn)行向心力的教學(xué)時(shí)，利用向心力演示儀，讓學(xué)生對(duì)指向圓心的向心力有一個(gè)直觀感受，再利用細(xì)線小球體會(huì)向心力的作用，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。利用實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)學(xué)生研究圓周運(yùn)動(dòng)的最近發(fā)展區(qū)，將實(shí)驗(yàn)具體的設(shè)計(jì)進(jìn)入教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠取得較好的效果。

三、目標(biāo)分層策略

概念的學(xué)習(xí)是逐步深入的過(guò)程，一些物理概念需要有一定的思想基礎(chǔ)，一定的推理能力，才能夠深入理解。在人教版必修二曲線運(yùn)動(dòng)一章中，向心加速度的介紹就是一個(gè)難點(diǎn)，需要分析加速度的產(chǎn)生的原因、大小、方向，理解極限的思想，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。突破這樣的難點(diǎn)，需要在教學(xué)中對(duì)知識(shí)進(jìn)行必要的目標(biāo)分層，關(guān)注物理課本編排的全局，有效建立思維支架，開(kāi)發(fā)最近發(fā)展區(qū)，促進(jìn)學(xué)生的概念學(xué)習(xí)。

從具體的概念推導(dǎo)看，這里的難點(diǎn)集中在極限思想的應(yīng)用、矢量運(yùn)算的推導(dǎo)、極限思想推導(dǎo)后方向的分析；從必修Ⅰ來(lái)看，這樣的思想方法在介紹瞬時(shí)速度就開(kāi)始存在，矢量運(yùn)算又在力的合成分解中有重要的應(yīng)用?？梢栽谒矔r(shí)速度、加速度的概念學(xué)習(xí)時(shí)加強(qiáng)極限思想的介紹；在力的矢量運(yùn)算時(shí)就要加強(qiáng)，矢量平移以及三角形法則的應(yīng)用。有了這樣的知識(shí)準(zhǔn)備，向心加速度的教學(xué)就會(huì)變得輕松，讓物理概念建立在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)中。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，從教材的整體把握教育教學(xué)的進(jìn)度難度，對(duì)類似概念做出難度突破的分層，分步驟解決難點(diǎn)，幫助學(xué)生理解掌握概念。

四、聯(lián)系相關(guān)學(xué)科策略

所有的學(xué)科都存在著聯(lián)系，人類所積累的知識(shí)本身也是密不可分的整體。物理學(xué)知識(shí)、概念是知識(shí)整體的一部分，很多物理概念與相關(guān)學(xué)科存在著巨大的聯(lián)系，同樣很多物理學(xué)家同時(shí)也是數(shù)學(xué)家，數(shù)學(xué)的進(jìn)步推動(dòng)著物理研究的進(jìn)步，物理研究的進(jìn)步也推動(dòng)著數(shù)學(xué)研究的深入。牛頓在推導(dǎo)萬(wàn)有引力公式時(shí)，倚重自己超凡的數(shù)學(xué)天賦。學(xué)習(xí)物理知識(shí)也要建立聯(lián)系相關(guān)學(xué)科的意識(shí)，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系其他學(xué)科知識(shí)，利用相關(guān)學(xué)科建立最近發(fā)展區(qū)，促進(jìn)學(xué)生概念學(xué)習(xí)的好策略。比如，位移的變化量、速度的變化量、動(dòng)能的變化量、勢(shì)能的變化量等都是一些變量的問(wèn)題，和數(shù)學(xué)上對(duì)于量的研究時(shí)增加了多少，減少了多少存在著密切的聯(lián)系。增加、減少幾乎是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí)最早建立的概念之一，日常生活中人們對(duì)于幼兒常說(shuō)長(zhǎng)了幾歲、多了多少，這些都是學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，應(yīng)用增減的概念學(xué)習(xí)變化量可以起到好的作用，然后講述“末量減初量”的實(shí)際意義和物理意義。

速度、加速度的概念，又和數(shù)學(xué)上某一曲線或者直線的斜率一一對(duì)應(yīng)，和曲線的單調(diào)性判斷中切線斜率的正負(fù)、導(dǎo)數(shù)正負(fù)相關(guān)。這樣在設(shè)計(jì)速度和加速度的課程時(shí)，引入一次函數(shù)中的斜率推導(dǎo)，在推導(dǎo)的過(guò)程中與物理量一一對(duì)應(yīng)，可以較好地利用學(xué)生的已有知識(shí)建立最近發(fā)展區(qū)，幫助學(xué)生理解物理概念。

參考文獻(xiàn)：

閻金鐸，郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概念[M].北京高等教育出版社，2009.

注：本文系基于“最近發(fā)展區(qū)”的物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)研究基金項(xiàng)目，編號(hào)：GS[2017]GHB0546。

編輯 李燁艷