基于学科核心概念的物理教学策略——以“电磁感应”概念教学为例

耿会萍

(安徽省临泉第一中学 236400)

物理是一门基于核心概念的基础上，通过分析、推理等系列思维方式研究物质的结构、性质、运动规律以及相互作用的学科.电磁感应是电磁学领域中最伟大的成就之一，是高中物理教学中的核心概念，不仅内容抽象易混淆，而且下属概念多而复杂，因此，以“电磁感应”教学为例，深刻探究选择什么样的教学策略来组织实施核心概念具有重要的意义.

一、错误前概念致因分析

如果学生所学新知识的结构与前概念一致，则完全可以通过同化作用促进学生理解，如果两者之间存在着矛盾或者是冲突，则会阻碍学生新概念的形成，因此，在核心概念建构之前，教师应充分了解学生已有的前概念，消除错误前概念对学生学习的影响.

1.认知局限所致

学生将学习中的习得和日常生活中的经验上升到概念和规律时，常常忽视了适用的条件以及范围，这种直觉致使学生形成一些错误的前概念.例如，初中阶段电学习磁感应概念时，当有一部分导体切割磁感线运动时，导体回路中就会产生感应电流.而在高中阶段，显然这一概念具有局限性，其初中阶段电子感应概念成立的前提条件是导体回路所处的磁场是不发生变化的，显然这一错误前概念对于高中阶段电磁感应的学习具有阻碍作用，教师应在核心概念学习时，明确其适用的范围以及在什么条件下才成立的外延.

2.不恰当的类比所致

为了帮助学生更加形象地去理解一些比较抽象的概念，教师常常利用类比思维进行推理，但如果使用不当，则会在理解核心概念时产生错误.例如，在匀强磁场中，当导体棒做平动切割磁感线时所产生的电动势为BLv，当导体棒做转动切割磁感线时，由于部分学生没有完全理解概念的内涵，错误地利用不恰当类比推理，相当然地得出导体棒做转动切割磁感线所产生的电动势也为BLv.

3.知识迁移不当所致

不同知识之间存在着相互影响，如果知识迁移不当，则会发生相互干扰，导致核心概念错误.例如，在磁场中计算导体切割磁感线所产生的电动势时，其计算公式为ε=nBLv.在磁场中计算矩形线框所受安培力，其计算公式为F=nBIL.受这些概念迁移的影响，在计算穿过线圈回路的磁通量时，部分学生也误乘以线框匝数n.

二、基于核心概念的物理教学策略

1.激发认知冲突

当学生意识到自己原有的知识和经验不能同化和顺应新知识，学生就会产生探究的欲望，教师应充分借助这一现象，利用科学史、学生错误、前概念、合作学习等方式创设认知矛盾冲突或不平衡的环境，不断建构或优化新的认知结构.

例如，在学习“电磁感应”时，根据学生对于自由落体运动的认知，笔者创设了如下探究性试验：在两个相同的铜管中分别从同一高度静止释放磁块和铝块，判断其落地速度是否相同.在实验开始之前，几乎所有学生根据自由落体规律推测出两者下落的快慢程度是一致的.随后，邀请学生进行实验实践，但出乎意料的是较轻的铝块下降速度比较重的磁块下落快，原有学生的认识遇到了极大挑战，从而激发了学生的认知冲突，构建出科学概念体系.

2.构建概念关联架构

概念之间不是相互孤立的，教师应帮助学生围绕核心概念，顺藤摸瓜展开概念关联研究，通过细化分解核心概念、建构核心概念知识网络、利用“概念图”展开概念关联等方式建立相互概念之间的层次结构.

例如，在学习“电磁感应”知识时，笔者按照“现象-规律-本质-作用”的顺序呈现知识结构，在核心概念的统摄下，重构了学生的认知结构.电流的周围可以产生磁场，那么磁能否产生电，从而引出“电磁感应现象”时，什么情况下才发生电磁感应现象，从而获得“磁通量”的概念，既然产生了感应电流，感应电流的方向如何判断，从而获得“感应电动势”的概念，感应电流方向如何判断，从而获得“楞次定律”、“左手定则”，感应电动势大小如何判断，从而得出“法拉第电磁感应定律”，并分别展示出“互感现象”、“自感现象”、“涡流”、“电磁阻尼”等电磁感应在生活中的具体应用.

3.创设教学情境

在核心概念学习过程中，当规律的抽象性超出了学生的认知能力时，就会出现学生信心不足的现象，严重阻碍了学生对新事物的同化与顺应，因此，教师应围绕核心概念分析学生的学情和认知，通过创设科学史情境、科学探究情境、问题情境等方式完成对相关知识的意义建构.

例如，在组织学生学习《楞次定律》时，笔者创设了如下科学探究情境：首先，提出磁铁对铝有没有磁场力作用，并随机邀请学生实验演示，得出磁铁确实对铝环没有吸引力作用；其次，将强磁铁靠近封闭的铝环并迅速提起，通过实验观察在提起磁铁的同时，铝环也被提了起来.通过这种教学前创设的教学情境，有效激发了学生探究的兴趣，激励了学生科学积极的思维.

4.应用类比思维

教师应充分将抽象的物理概念与学生大脑中原有的直觉知识经验进行类比，在遇到物理现象、概念、规律和模型等具体问题时，灵活运用类比思维，有效促进概念转变.

例如，在学习“磁通量”概念时，笔者充分结合学生室外接雨的生活经验来促进学生形象类比理解“磁通量”概念.下雨时，探讨什么情况下雨水接的最多？当雨量和盆子面积一定时，应用那种方式可以使接到的雨水最多.并将盛雨量的大小类比磁场的强弱，盆平面的面积类比回路平面的面积，盆平面与雨下落方向垂直时接到的雨最多类比回路平面与磁场方向垂直时磁通量最大，有效化解了磁通量概念教学的难点.

5.注重思践结行

习得知识只有通过实践应用，才能发现问题，形成感悟，教师应帮助学生全方位、多层次、多角度去感知和深化理解核心概念的本质.

例如，在组织学生掌握《楞次定律》知识后，笔者设计了如下“思践结行”情境.首先，组织学生思考楞次定律内容中是什么阻碍了什么，阻碍的内容又是什么，究竟是如何阻碍的；其次，通过变式题目深化对楞次定律内容的理解；最后，总结运用楞次定律解决问题的思维方法.

综上所述，在高中物理核心概念学习中，教师应充分分析学生的前概念和错误认识，在此基础上通过激发认知冲突、构建概念关联架构、创设教学情境、应用类比思维、注重思践结行等概念转变策略不断提升思维方式，促进学生科学构建物理概念体系.