通过“体验感知”实现对物理概念的“理性认知”

摘要：2018年暑假的江苏省物理教师“引智培训”项目.美国教师在课堂中呈现的精妙体验环节令众多教师印象深刻.物理概念是物理教学中的重要基石，结合培训内容，笔者探讨了如何在物理概念教学中，通过增加学生的“感官体验”“活动体验”“实验体验”和“美感体验”等体验式教学活动，来促进学生主动建构、理解概念，实现对概念从“形象感知”到“理性认知”的升华.

关键词：体验；概念；物理；引智培训

作者简介：蔡丽（1987-），女，江苏无锡人，硕士，中学一级教师，研究方向：初中物理学科教学.

物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人脑中的反映，是事物的抽象.在物理概念教学中，教师如果只是空洞地讲解或说教，学生就会处于被动接受知识的状态.捷克教育家夸美纽斯认为：一切知识都是从感官体验开始的.体验式教学是指依据学生已有认知水平，选取必要的材料、创设合理情境，让学生在直观体验中理解知识、发展能力.

2018年暑假，笔者有幸参加了江苏省针对物理教师开设的“引智培训”.在两周的培训中，来自美国的Dawn老师设计了大量精妙的体验活动，令笔者印象深刻.大卫·库伯认为，学习是一个以体验为基础的持续的过程.只有通过积极体验，反思观察与思考，才能将对事件的具体经验，逐渐抽象概念化.如何在物理概念教學中增加学生“体验”，以促进其主动建构、理解概念，是笔者在培训中一直在思考的问题.

1增加与物理概念有关的感官体验

初中阶段，学生学习到的物理概念很多，大致可以归为三类： （1）描述物理现象的概念，如熔化、匀速直线运动、扩散、光的直线传播等；（2）反映物理本质特征或属性的概念，如质量、密度、惯性、比热容等；（3）反映物体间相互作用及规律的概念，如力、功、功率、机械能、压强等.

11体验与“物理现象”有关的概念

感官体验式教学，是教师利用一系列课堂活动，使学生通过眼、耳、鼻手等感觉器官，体会物理概念本质的过程[1].对于第一类“描述物理现象”的概念，设置体验相对容易.例如，Dawn老师用金属环演示声波的传递（如图1），并让大家用到金属衣架和线做固体传声实验（如图2）.Dawn老师提供了不同的线，有棉线、麻线、细金属丝、钓鱼线等.学员们对比体验，除了感知声音的产生与传播，还自发对比不同种类线的传声效果.体验视觉、听觉感官在“声音”教学中的应用.

12体验反映“物理属性”和“物体间相互作用”的概念

对于后两类相对抽象的概念，学生获得直观经验并不容易，但合理增加感官体验，同样可以帮助学生在感性的基础上通过理性思维而建构概念.例如，在“密度”教学中，对于这一相对抽象的物理属性概念，可以先呈现以下几幅图并提出问题.图3如何描述电线上的小鸟密集程度？（线密度）；图4如何反映我国的人口密度？（面密度）；图5对比两幅图中骨骼矿物质密度，你有何发现？（体密度）.关于“密度”概念的视觉体验，能够引导学生依据生活经验建立起“密度”的大概念，为比值定义打下基础，并了解初中课本中讨论的密度其实是指体密度.这种视觉体验对学生掌握“密度”这一核心概念非常有益.

再例如，在“液体压强”教学中，可以让学生手带一次性手套浸入盛水容器中，感受液体压强的存在和变化.在“浮力”教学中，可将球缓慢压入水中，感受球所受浮力的变化.教师可以在类似的体感活动之后，帮助学生内化实践感受，辅以思维加工，初步建立概念.

2增加有助于概念理解的趣味活动体验

活动体验式教学，是指由教师组织一系列的课堂活动，促进学生直接行动体验，让学生从行为和情感上直接参与到活动中，通过切身体验来建构物理知识体系，最终达到对概念的理解[2] .正如Dawn老师介绍的，在课堂中她会让学生遇到问题时先尝试解决问题，再讨论背后的原因和先关知识，这个顺序很重要.

21在“小制作”“小游戏”中加深对物理概念的理解

从“小制作”和“小游戏”的角度进行物理学习，在某种程度上形成“寓学于乐”.在制作和游戏的过程中，学生会遇到各种问题，这些问题往往与物理现象或规律有关.在解决问题的过程中，学生可以直观体会概念所表征的物理量或物理属性，并且兴趣十足.

例如培训中，Dawn老师让大家按图纸制作一个“投射器”（图6），并让大家尝试投掷不同大小的小球.为了将小球投射得更远，大家在制作的过程中不约而同地增大投射板的倾角.在投掷过程中用力下压投射板，发现大球投得更远.在整个过程中，大家已经运用了很多物理学知识，例如弹性势能、牛顿第三定律等.在作品展示即“小游戏”环节，有一组学员的小球投得特别远，原来是这组组员在小球中注了水，增加了质量.大家欢笑之余，开始围绕这一“作弊”讨论原因，讨论动量定理，从而加深了对“动量”概念的理解.

22开展“竞赛”，在竞赛过程中体会物理概念的内涵与外延

在Dawn老师课堂中，形式多样的竞赛体验让大家内驱力十足且印象深刻.例如在“浮力”教学中，针对学生的生活经验不足，Dawn老师设计了铺垫性的“竞赛”体验活动：让学生用锡箔纸造船（如图7），比较船漂浮时装载的硬币数量.因为只可以用相同规格的锡箔纸而不能用其他材料，所以不同小组都采取折纸的方式.学员们发现，不同形状的船最大载重不同；装载的硬币越多，船排水量越大，直到船形变进水.这一“竞赛”不仅使学生体验了浮力，也为“浮力大小影响因素”的猜想指明了方向，同时为“浮沉条件”的学习打下基础.学生在竞赛过程中会仔观察、对比自己组和其他组的不同，潜移默化地加深了对“浮力”概念的内涵与外延的理解.

也许在实际课堂中，由于课时限制，我们并没有足够的时间让学生充分“制作”“游戏”或“竞赛”.但是以解决问题为导向的“项目式驱动”教学形式，确是可以借鉴的.在概念教学中，这种活动式的体验是理性抽象思维的基础，也是学习物理概念的重要途径.

3提供丰富素材样本增加实验体验

苏霍姆林斯基说过：“如果概括性的结论不是从实践中抽取，不是建立在分析事实的基础上，那么死记和背诵的结果，就是学生并不能运用他们花了很多劳动得来的知识.”在物理概念教学中，实验往往是不可或缺的.但如果只做很少的实验就归纳出一个概念，往往会成为“急于求成”的灌输，无法体现学生的主体地位.在概念教学中，教师应提供丰富素材样本，增加学生真实的实验体验，同时积极引导，帮助学生实现从“实验体验”向“理性认知”相关概念的转化.

在“密度”教学中，Dawn老师给每一小组准备了一包材料，里面有软木塞、金属块、骰子、回形针、玻璃珠、小石块等（如图8），并且提供天平、量筒等，要求小组合作测出各物体的密度，然后通过查表或借助网络了解组成各物体的材料种类，最后展示交流.

在汇报时，Dawn老师要求将材料贴在汇报单上，标明测量结果和对应的物质（如图9）.在多组对比分析时会发现（如图10），有的物体体积一样但质量不同，所以密度不同，有的物体质量相同但体积不同，也是由不同物质组成的.还有一些物体质量和体积都不同，但测出的密度非常相近，是同种物质组成.先充分实验，再对比分析，“密度是物质的物理属性，与质量、体积无关”的规律就呼之欲出了.最关键的是，这一结论是基于丰富素材样本的实验得出的，每位学员都参与到了测量与分析的过程，笔者认为这是建立和完善“密度”概念的有效途径.

4增加科学与艺术相融合的“美”的体验

泰戈尔认为：教育的目的应当是向人传送生命的气息，而不单单是传授知识.显性化知识形态只是教育的一部分.在物理学科教学中也有很多隐形的教育形态，例如美育.物理学中蕴含丰富的美学特征，充分挖掘后将给学生带来“润物细无声”的科学美熏陶，激发求知欲望，让学生更喜爱物理课堂.

培训中，Dawn老师非常善于给大家带来“美”的体验.例如，在学习“声音”时，Dawn老师让学员尝试用身边的器材来演奏简单乐曲（如图11），并且在全班进行展示.当教师们变身学生，亲身体验演奏时，均获得了极大的乐趣.有的教师吹吸管小笛，有的敲奏盛水玻璃瓶，有着是吹盛水试管，还有的弹奏皮筋弦乐器.大家制作、调音、演奏、欣赏，在愉悦的体验中对“音调”“响度”“音色”等概念有了更直观、深刻的理解，这种基于实践的概念学习方式令人印象深刻，对素养的关注寓于其中.

在“密度”学习中，Dawn老师让大家调制“鸡尾酒”（如图12），作品色彩斑斓让人在美的体验中对“液体密度”加深了理解.在制作过程中，每组学员分到四杯不同颜色的液体（不同浓度的染色盐水），学员需要運用密度知识先辨别出不同颜色液体的密度，再按密度由大到小的顺序依次滴加到试管中.过程中会遇到很多问题，例如颜色分层不明显，所以学员需要分析讨论并不断调整方法，更仔细轻巧地完成加注.在实际教学中，我们如果能够合理安排好活动时间，让学生体验美、享受美，把学习作为一种审美活动，就可以增加学生在学习过程中的情感投入.

生活中从来不缺少美，只是缺少发现美的眼睛.在物理教学中，如果教师能有意识地挖掘物理科学美的因素，对学生进行科学美的审美教育，充分调动学生的主动性和积极性，这也是物理概念教学中的一条有效路径.

5结语

很多教师在物理概念教学中过于强调知识本位，压缩了概念形成过程的教学，致使一部分学生只是死记物理概念，概念在他们的头脑中成为空中楼阁.概念不清晰就会导致学生的知识储备越多，往后的学习就越困难，成为一种生命中不可承受之重的累赘[3] .

在Dawn老师的课堂中，她非常注重学生的亲身体验，通过创设鲜明、具体的情境，让学生自主体验，引起积极、愉悦的情感体验，激发学习热情.学生在体验中发现问题，又充分体验问题的解决过程，从而实现概念从“形象感知”到“理性认知”的升华.物理概念是物理教学中最重要的基石.如何在概念教学的各个环节中创设情境，提供必要的体验经历，在体验的过程中进行相关思维能力的训练，进而建构概念，是我们每位物理教师需要思考的.

参考文献：

[1]张敏. 体验式教学在中学物理教学中的应用研究[D]. 大连：辽宁师范大学， 2011.

[2]陈碧河. 高中物理体验式教学的实践研究[D]. 福建：福建师范大学， 2013.

[3]熊志权. 促进物理概念建构的过程教学策略——以“密度”教学为例[J]. 物理教师， 2017（1）： 39-42.