高中物理概念课堂教学的四种模式

2016-06-21叶美莲

广西教育·B版 2016年4期

关键词：物理概念前概念教学设计

叶美莲

【摘要】阐述高中物理概念课堂教学的四种模式：“克服与新概念相抵触的前概念错误”的模式，“以实验现象建立概念所需的感性知识”的模式，引人冲突的设计使学生对物理概念有长时间的记忆”的模式，“多向交流促进对物理概念理解”的模式。

【关键词】物理概念前概念教学设计多向交流

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）04B-0140-03

物理概念是反映物理现象和过程的本质属性，并对其思维方式、共同性质、本质特征进行抽象化和概括化，是构成物理规律和公式的理论基础。在某种意义上可以认为，高中物理概念是高中物理学理论的根基和精髓，是高中物理学大厦的砖石。在高中物理课堂教学过程中，使高中学生形成物理概念、掌握物理规律，并在课堂教学过程中发展高中学生个体能力是物理课堂教学的核心问题。因此，在高中物理概念课堂中，构建多种教学模式更好地教授学生物理规律、概念、理论。

一、“克服与新概念相抵触的前概念错误”的模式

利用实验和问题的教学方法，消除与新概念相抵触的“前概念”的错误认知。在高中物理教学过程中，把高中生在接受正式的物理概念学习之前，在日常生活中形成的习惯、经验、思维方式获得的一些感性的、缺乏概括性和科学性的经验，统称为“前科学概念”，简称“前概念”。

在高中物理概念课堂教学过程中，当高中生的“前概念”与新概念相抵触的情况下，如果直接讲授“新概念”，那么引起的教学反应较低，这是因为高中生对自己在日常生活中总结、概括形成的物理“前概念”深信不疑。当学生从自身的物理“前概念”出发，听物理概念课堂教学中老师讲授的物理“新概念”时，往往只接纳了那些与学生自身原有的物理概念知识结构相同的内容，而不主动接受与学生原物理概念知识结构相矛盾的内容。由此就会出现这样的几种情况：①未引起注意；②无法理解；③勉强记住新概念；④无法融会贯通；⑤只能将新记住的物理概念与原来的概念分别搁置；⑥遇到实际问题时，仍按原来的概念进行思维。

高中物理课堂教学是一个师与生、生与生构成的动态过程，是克服与新概念相抵触的前概念的教学过程。要实现观念的转变，需要在高中物理概念教学中创设情景，让高中生在物理概念认识中产生巨大的心理震颤，以动摇学生顽固的“前概念”的基础，然后引导学生独立思考，将学生带到无尽的高中物理概念的思索当中。

例如，在“自由落体运动”的物理概念教学中，设计实验，在课堂上进行操作演示，并通过分层设问进行教学。

（1）课堂实验：纸巾和粉笔头由静止开始下落的运动。（强调：同时同高度）

问题设计1：哪一个下落得更快？

学生会根据日常生活观察经验，快速、积极、响亮作答：粉笔头快，纸巾慢。

问题设计2：是不是纸巾轻，才下落得慢？

留1分钟时间给学生思考、讨论。

（2）课堂实验：把同一张纸巾揉搓成一团，重复第一次实验。（强调：同时同高度）

问题设计1：发现哪一个下落得更快呢？

学生可根据实验现象亲眼观察到：几乎一样。

物理概念课堂教学继续深入学习。

问题设计2：物体下落快慢的因素受什么影响？

在“自由落体运动”的物理概念课堂教学过程中，教师引发学生对原有物理“前概念”产生怀疑，在心理上使其对以前的知识引出的错误产生巨大的震颤。通过体验教学形式暴露学生的错误的物理“前概念”，引发学生对错误的物理“前概念”的思考。消除与新概念相抵触的前概念的影响，让事实说明“实验远胜于经验”，给予学生宽泛、自由的思考和探索的空间。这样做，有助于学生建立高中物理概念，对物理概念有新的、科学的认知，动摇学生顽固的物理“前概念”的基础，实现对物理“前概念”观念的转变。调动高中生在物理概念课堂教学的积极性，鼓励学生对有关物理新概念问题多提问，并善于表达自己的思考和见解。

二、“以实验现象建立概念所需的感性知识”的模式

以实验现象建立概念所需的感性知识，让学生实现从感性认识到理性认识的飞跃。高中物理是一门以实验为基础的学科。如果高中生在物理概念的学习过程中缺乏建立物理概念所需的感性知识，那么就要通过一些典型的趣味性的物理实验来让学生观察现象，从而获得鲜明的感性知识，并在此基础上形成科学的物理概念。如“机械波的形成过程及传播特点”这一节，对高中生来说比较抽象，学生很难从事物本身形成该知识点的正确的概念，而且又易与“质点的振动”相混淆。为让学生体验和感悟“机械波的形成条件及其传播特点”，就要构建以实验现象建立概念所需的感性知识的模式教学。在课堂上创设模拟情景，让10名身高相近的学生手肩互搭排成一列，同时提醒学生保持连带关系，不松手，保持平衡。从左开始让学生依次做蹲下、站起运动，显现上下运动现象，且相邻学生顺次各慢一拍，形成精彩的“人浪”，展现在全班同学眼前，学生兴趣盎然。在此物理课堂情景下，引导学生探究：① 10位同学为什么要“勾肩搭背”？②后一位同学与前一位同学相比，有何不同？③“人浪”沿着水平方向传播，人随“浪”“漂移”了吗？在这样以实验现象建立概念所需的感性知识的模式教学活动中，让学生“置身”于一列波的传播中，“成为”“波”的一部分，实现学生在物理概念课堂教学过程中从感性认识上升到理性认识的飞跃。

参加表演的学生在亲身体验过程中意识到自己在波动中扮演了一个质点，体验到自己作为“质点”的运动规律。领悟到原来手拉手相当于弹性介质，振动在“介质”中传播便形成了“机械波”。学生通过“人浪”模拟“波的形成和传播”过程获得成功的体验，能更好地掌握个体的振动、集体的运动，没有出现质点随波的传播而迁移的错误认识，物理概念教学中的难点在不知不觉中被克服了。

事实证明，高中物理课堂构建“以实验现象建立概念所需的感性知识”的模式教学，从学生已有的物理概念基础知识、生活经验、生活环境出发，将体验教学融入到高中物理概念教学中，恰当地启发学生进行物理概念思维，并通过多种功能作用于学生的多个感官，使学生处于最佳的学习状态。

三、“引人冲突的设计使学生对物理概念有长时间的记忆”的模式

冲突的词语解释中有一条为，对立的、互不相容的力量或性质（如观念、利益、意志）的互相干扰。“冲突的教学设计”，是指在高中物理概念课堂教学过程中，利用师生对同一事物持有不同的看法、不同的理解方式、不同的态度，从而对物理概念的科学认识产生的矛盾、对立和激化而设计的教学活动。这是一种在概念教学活动过程中，构建引人冲突的设计来促使学生对物理概念有长时间记忆的模式教学。这些教学设计可以作为高中物理课堂概念教学知识点的衔接内容，以起到承上启下作用，有效地组织高中生开展讨论、交流，消除惯性思维的影响，流畅地形成物理概念。

例如，在“匀变速直线运动的位移与时间的关系”的应用中，先作图，再设问。

（1）做匀变速直线运动的物体，若已知物体的初速度、加速度和运动时间，能否求出物体运动的位移？

学生可随即作答：用位移公式来计算。

（2）若已知物体的初速度、末速度和加速度，能否求出物体的位移？

学生可由 v=v0+at 求出时间 t，再代入位移公式，即可求出位移。

利用学生的解题思路，小结。我们可以用分步的方式解决问题，求出一个中间量—— 时间。引人冲突的教学设计：

（3）假若“时间”不是我们必要的结果，怎样选择放弃代入数据的步骤，消去“时间”这个物理量？（根据学生学习掌握情况，预留给三分钟时间思考）

学生建立物理概念的新知识：把 v=v0+at 变形得，并把它代入位移公式，即可整理得到一个不含时间的关系式，位移和速度的关系式：vt2-v02=2as。

在这一节构建“冲突的教学设计”中，通过已知条件求解位移的两种方法，形成冲突，可达到三个目的：①完成“速度—位移公式”的推导过程；②学生对“速度—位移公式”产生记忆；③长时间记住两个公式的应用范畴。

四、“多向交流促进对物理概念理解”的模式

“多向交流”，在高中物理概念课堂教学活动中，以交流为主，教师可自由发挥的一种教学方法，可有针对性、科学性、多样性地根据不同的物理概念，采取不同的手段，进行协调、合理的优化与组合。因此，构建“多向交流促进对物理概念的理解”的模式教学，能为学生提供主动探索与合作交流的空间，给学生多一些自由的体验，多一些思维上的想象。“多向交流”允许学生从不同的角度认识问题，采用不同的方式表达自己的想法，运用不同的知识与方法解决问题，鼓励解决问题策略的多样化，给不同学习层次的学生得到不同程度的发展。

例如，在进行“失重和超重”的概念教学活动中，展示演示实验，引导学生观察现象，从实验现象中得出实验结果，并进行讨论、归纳。

演示实验：两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极间隔一定距离。刚开始，平板及磁铁都处于水平位置，且静止不动。将平板AB从原来位置突然向下平移。

实验现象：两条形磁铁吸在一起。

学生观察实验现象时，情绪积极，在内心产生疑问。此时，引导学生学习教材相关内容，再次演示，学生就更易理解。

分析原因：平板AB由静止到突然向下运动时，产生向下的加速度从而使物体处于失重状态，且磁铁与平板间的最大静摩擦力减小。当最大静摩擦力小于磁铁间的吸引力时，两磁铁相互吸引。

将平板AB从原来位置突然向上平移。

学生猜想，大多数会回答“磁铁不会吸引”。

学生分析：物体处于超重状态，则最大静摩擦力会增大。

完成演示实验操作，学生惊奇地观察到实验现象：两条形磁铁吸在一起。为增加实验的真实性，请一位同学上讲台再次演示，得出相同的实验结果。

由此，学生的探究兴趣被吸引，就势指导学生小组合作、讨论。得出实验结论：两条形磁铁由运动到突然停止的过程也会产生失重现象。

学生实验：站在体重计上完成上蹲、下蹲动作。

实验观察：体重计指针的摆动情况。让学生回答。