方道余

[摘? ?要]學(xué)習(xí)重在追根溯源，只有重視概念的形成過程，才能真正理解概念的內(nèi)外延，物理概念的構(gòu)建看似簡單，實(shí)際困難重重，學(xué)生在學(xué)習(xí)中能否形成清晰而準(zhǔn)確的物理概念，直接影響其認(rèn)知能力的發(fā)展和思維能力的培養(yǎng)。文章立足于課堂教學(xué)實(shí)踐，剖析物理概念教學(xué)案例，探索核心素養(yǎng)理念下物理概念教學(xué)的新途徑。

[關(guān)鍵詞]概念教學(xué);問題情景;物理核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ?G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2021）24-0048-02

物理觀念是物理核心素養(yǎng)的四個(gè)要素之一，概念的掌握是形成物理思維的重要基礎(chǔ)和支撐，概念的構(gòu)建需要學(xué)生應(yīng)用歸納概括、推理演繹、情景建模等科學(xué)的方法，概念的形成過程有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力以及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。物理概念來源于物理實(shí)踐、物理事實(shí)，由感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，再回歸實(shí)踐，在實(shí)踐中接受檢驗(yàn)。

一、概念構(gòu)建困難原因

1.認(rèn)知體驗(yàn)不足

有的教師沒有給學(xué)生提供足夠的感性認(rèn)知材料，是概念構(gòu)建困難的一個(gè)重要原因。如教師教學(xué)“加速度”時(shí)給學(xué)生大量例子和材料體驗(yàn)后，學(xué)生腦子里就能呈現(xiàn)出速度變化快慢的情景。

2.舊概念的干擾

如初中“速度”概念對高中“速度”學(xué)習(xí)的干擾;機(jī)械振動(dòng)圖像對學(xué)習(xí)波的圖像的干擾。

3.只記住表達(dá)式，忽略概念的物理意義

概念的表現(xiàn)形式往往是數(shù)學(xué)公式，有些學(xué)生只記住了數(shù)學(xué)表達(dá)式而忽略了其物理意義。如電場強(qiáng)度的定義“R=U/I”，學(xué)生經(jīng)常會錯(cuò)誤理解為“導(dǎo)體的電阻與電壓成正比”。

4.知識碎片化

有的學(xué)生缺乏整合各部分概念的意識，難以構(gòu)建完整的知識結(jié)構(gòu)體系。

二、概念教學(xué)設(shè)計(jì)理念

培養(yǎng)核心素養(yǎng)要關(guān)注學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值，注重物理學(xué)習(xí)的體驗(yàn)性、過程性，使其從學(xué)習(xí)中獲得情感體驗(yàn)和內(nèi)心感悟。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，將正在進(jìn)行的認(rèn)知活動(dòng)作為意識對象，對其進(jìn)行積極和自覺的調(diào)節(jié)與控制，是構(gòu)建物理概念的有效方式。在上述概念構(gòu)建困難原因中，“認(rèn)知體驗(yàn)不足”和“舊概念的干擾”的主要原因在于有的學(xué)生缺少對知與不知、成功與失敗的自我認(rèn)知體驗(yàn)，“忽略概念的物理意義”和“知識碎片化”主要因?yàn)橛械膶W(xué)生自我認(rèn)知監(jiān)控不足，缺乏主動(dòng)探究意識，以至于不能有效構(gòu)建概念。

培養(yǎng)科學(xué)的思維品質(zhì)要依賴問題的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗季S是由問題開始的，科學(xué)思維以解決問題為先導(dǎo)，受問題的啟發(fā)，同時(shí)問題的解決方向又受思維的影響。陜西師范大學(xué)胡衛(wèi)平教授認(rèn)為，科學(xué)思維的對象是一個(gè)多層次、多結(jié)構(gòu)、多序列的完整網(wǎng)絡(luò)，各種物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)之間的相互關(guān)系、相互作用形成了一個(gè)有機(jī)的整體。而我們對科學(xué)事物的反映和認(rèn)識，總是一點(diǎn)一點(diǎn)地、一個(gè)方面一個(gè)方面地、一個(gè)層次一個(gè)層次地、一個(gè)角度一個(gè)角度地進(jìn)行，并在積累了大量知識和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成對科學(xué)事物的立體的、完整的認(rèn)識?；谝陨险J(rèn)識，筆者嘗試對結(jié)構(gòu)化的問題進(jìn)行層層設(shè)計(jì)，有效地解決了核心素養(yǎng)理念下物理概念構(gòu)建的問題。

三、概念教學(xué)案例

以教學(xué)《速度變化快慢的描述——加速度》為例。

任務(wù)分解：認(rèn)識變速運(yùn)動(dòng)→研究速度的變化量→比較速度變化的快慢并引入加速度概念→理解加速度概念并求解加速度。

任務(wù)1：創(chuàng)設(shè)問題情境“小球下落;動(dòng)車進(jìn)站;汽車啟動(dòng)與剎車”。

這個(gè)環(huán)節(jié)給學(xué)生提供足夠的感知材料，讓其了解變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和類型（物理觀念）。

任務(wù)2：創(chuàng)設(shè)問題情境“汽車啟動(dòng)與剎車初末速度、小球上拋與下落初末速度”（給出具體數(shù)據(jù)）。

這個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生理解速度變化量的概念（物理觀念），求解直線運(yùn)動(dòng)速度變化量的大小、方向（科學(xué)思維），了解直線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化量的求解規(guī)則（物理觀念），分析求解各過程速度的變化量（科學(xué)思維）。

任務(wù)3：創(chuàng)設(shè)問題情境“小汽車與火車速度變化快慢”（具體初末速度，相同速度變化量、不同時(shí)間）。對比羚羊與獵豹速度變化快慢（具體初末速度，相同時(shí)間、不同速度變化量）、蜻蜓與短跑運(yùn)動(dòng)員速度變化快慢（具體初末速度，不同時(shí)間、不同速度變化量）。

這個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生了解速度、速度變化量、速度變化快慢的區(qū)別（物理觀念），分析比較物體速度變化的快慢，用類比方法得出加速度定義（科學(xué)思維），認(rèn)識到加速度能更深刻地描述變速運(yùn)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，聯(lián)系生活（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）。

任務(wù)4：創(chuàng)設(shè)問題情境“飛機(jī)起飛具體數(shù)據(jù)——單位、是否矢量”（正負(fù)意義以及具體加速度大小方向）。

這個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生通過元認(rèn)知過程理解加速度概念（物理觀念），用表達(dá)式求解加速度大小、方向（科學(xué)思維）。

從元認(rèn)知角度看，學(xué)生從生活情境中尋找問題，體驗(yàn)速度變化、變化量，最后應(yīng)用比值定義法獲得變化快慢的概念，這樣教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律?？梢姡處熞⒆銓W(xué)生原有知識去設(shè)計(jì)問題的臺階和探究思維的方式，去領(lǐng)會情景類比、比值定義等科學(xué)研究手段，讓學(xué)生在積累了大量知識和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成對科學(xué)事物立體的、完整的認(rèn)識，通過結(jié)構(gòu)化問題教學(xué)設(shè)計(jì)去培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生的觀察、比較、分析、歸納的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使其形成自我概括物理概念的能力。

四、概念教學(xué)的課堂模式

根據(jù)以上案例分析，可從四個(gè)方面考慮課堂設(shè)計(jì)。

1.給學(xué)生提供了豐富的體驗(yàn)素材

概念教學(xué)需要豐富的實(shí)例，特別是易干擾的問題素材，這些素材教師可以事先設(shè)計(jì)，也可以在學(xué)生舉例互動(dòng)提問中發(fā)掘。

2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行提煉

師生一起探討直觀、典型的模型，再拓展到研究其他模型，在問題情境中尋找物理模型的共性。

3.有序構(gòu)建知識體系

重視學(xué)生原有知識，先感性后理性，在學(xué)生的“認(rèn)知→體驗(yàn)→監(jiān)控→再認(rèn)知→再體驗(yàn)”中使其逐步生成準(zhǔn)確科學(xué)的概念。如加速度概念的教學(xué)，“變速（問題情境化獲得感性認(rèn)識）→變化量→變化快慢（認(rèn)知沖突中自我糾錯(cuò)）的學(xué)習(xí)順序。

4.在認(rèn)知過程中不斷監(jiān)控

自我監(jiān)控是形成概念的有效方法，學(xué)生通過不斷自我提問，對概念本質(zhì)的認(rèn)識能不斷加深。在加速度概念教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生反問自己“速度的物理意義是什么”“速度是怎樣定義的”，引導(dǎo)學(xué)生思考“如何描述速度變化、變化快慢”，讓其反問自己“加速度與速度有什么區(qū)別”“速度、速度變化量、速度變化率之間有什么內(nèi)在聯(lián)系”等問題。

結(jié)合以上四個(gè)方面，對于物理概念教學(xué)，筆者嘗試形成了如下圖1的教學(xué)模式。

從教學(xué)模式歸結(jié)出形成概念的主要步驟：首先給學(xué)生提供足夠的感性材料（列舉生活中熟悉的實(shí)例，觀察模型、實(shí)物、示意圖或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)），其次啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析、比較物理現(xiàn)象的共同屬性，提煉出本質(zhì)，概括出物理概念的科學(xué)定義，最后再設(shè)置問題，對概念的正確性與合理性進(jìn)行分析，深刻理解概念的內(nèi)涵和外延。

總之，在物理概念教學(xué)中，教師要針對物理概念的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的實(shí)際問題情境，讓學(xué)生對原有知識、知與不知、成功與失敗進(jìn)行自我認(rèn)知與檢查，對概念形成的歸因進(jìn)行充分體驗(yàn)。這個(gè)過程不僅能幫助學(xué)生逐步形成物理概念，更能幫助學(xué)生形成優(yōu)良的物理思維品質(zhì)，有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 張玉峰.基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)重難點(diǎn)突破[M].北京：師范大學(xué)出版社，2019.

[2]? 馮忠良.學(xué)習(xí)心理學(xué)[M].北京：教育科學(xué)出版社，1981.

（責(zé)任編輯? ?黃諾依）