基于学生原认知进行物理概念教学

2019-09-10

物理之友 2019年7期

(江苏省盐城市第一中学，江苏盐城 224001)

著名物理学家黄昆教授指出：“客观的规律我们一般都是通过一定的科学概念去认识的，而这些概念本身就在一定程度上反映着规律的本质。”长期以来，物理教育研究者都非常关注概念教学，但是有部分学生却对概念的重要性提出质疑，认为概念无足轻重，可有可无，只要晓得基本定律和公式，物理学习就没有问题；部分教师对概念教学也不够重视，甚至有人认为概念教学就是让学生抄定义、背定义，或者把有关物理概念的题目拿出来让学生去机械地做，导致学生对概念理解不清。

中学物理的基本内容主要由概念、规律等组成，后者就是反映有关物理概念与概念之间的相互联系与严格的数量依存关系，概念是规律等学习的基础。如果教师能够从学生的原认知入手，引导学生理解概念，消除学生学习的思维障碍，可帮助学生将对所学的知识条理化、系统化，促进知识重组。

原认知是学生在面对新知识时基于生活经验和原有知识储备对新信息进行加工、整合、迁移的第一反应，是学生已经具备的知识、技能和思维方法的积累。基于学生的原认知展开教学,能使教学更有针对性,从而能教其不知、释其所疑、长其心智。

1 基于学生原认知中知识基础展开概念教学

教师在组织教学中不应照本宣科，而应当从学生已有知识出发，关注概念的物理意义、适用范围以及不同概念之间的关系，使其知其然并知其所以然。

物理思维能力形成的基础是物理基础知识，应用基础知识寻求问题解决的思维起点是问题解决的重要方式。其实在学习速度概念前，学生已经知晓比较快慢的两种方式：相同时间比路程和相同路程比时间。基于学生这样的思维原点，可以设计如下教学过程。

首先提出问题：在百米赛跑中，怎样比较运动的快慢？你有哪些比较快慢的方式？学生总结比较运动快慢的两种方式后，引出物理学中比较快慢的方式：相同时间比位移，速度的定义为位移与发生这个位移所用时间的比值，引导学生辨析初、高中速度概念的异同。同时介绍这种通过物理量的比值来定义新的物理量的方式叫比值法，进而让学生回忆在初中已经学习过哪些物理量是通过比值法定义的，达到举一反三的效果，同时为以后学习加速度、功率、电场强度、电容等物理量的定义打下伏笔。相信这样的教学定会让学生学有所得也定会让教者教得轻松。

2 基于学生原认知中生活经验展开概念教学

兴趣是最好的老师。通过分析学生在接触新概念前已有的生活经验和常识，寻找一些比较直观的现象或者实验，在学生已知内容的基础上提出新问题，会让学生更有兴趣去学习新概念。

例如在学习机械振动的相关概念时，可列举一些常见现象，比如秋千的来回运动、微风中树梢的摆动、水中浮标的上下浮动、音叉发声时所做的振动、蒸汽机活塞的往复运动等，让学生分析比较找出它们所具有的共同特性，进而总结归纳出机械振动的概念，学生会印象深刻。在波的衍射概念的教学中，利用投影仪，把水波的衍射现象投影到银幕上，学生对该现象会产生兴趣，再结合俗语“隔墙有耳”对声波的衍射进行阐述。能轻松地完成本节课的教学，学生对衍射这一抽象的概念也会有很好的理解。

3 基于学生原认知，通过比较和分类、归纳和演绎等展开概念教学

高中生初步具有比较、分析、归纳和演绎的能力，在面对新的问题时，可以基于学生已有的能力，指导他们进行比较、分类，进而理解物理概念的意义，加深对概念的理解。

在概念学习中需要比较不同的物理现象，从中找出一类现象与其他现象的不同之处或者一类现象的共同之处，找出其本质特征，舍去非本质特征，从而准确把握物理概念的内在含义和适用范围。在正确理解了物理概念的含义之后，老师还应将学生的思维过程引向概念的类属化过程，明确将所学概念归属到某一类。这属于上位学习，需要学生头脑中具备相应的上位概念，根据物理概念本质上的相似性将其纳入到相关类属中去。这样，不仅原有上位概念的内涵得到了充实，也加深了对相关概念的辨别和理解。

例如，在圆轨道上小球做竖直平面内的圆周运动，讨论小球在最高点对轨道的压力范围。首先分析学生已有的原认知，即掌握临界状态的概念，小球刚好到圆环最高点时的速度是否为零？教师在教学过程中要引导学生通过受力分析，与“轻绳”模型进行比较，发现一般情况下小球也受向下的弹力和重力，与“轻绳”模型本质相同，用“绳”模型的临界状态求解即可。教师在本题讲解的基础上还要通过变式训练，如小球在圆形管道内壁运动时与“杆”模型本质相同，再找出其他不同情形，将两种模型进行归类处理，学生就容易理解圆周运动中临界状态的概念了。

4 基于学生原认知，提升思维能力

学生在学习了物理概念以后，仅仅是知识、思维水平提升的第一步。在这之后，还需要在具体问题情境中使用并解决实际问题，此即思维过程具体化。学生是否完全掌握了某个概念，取决于在具体情境和问题结合时能否辨析。如果对概念的认识还处于生搬硬套或者张冠李戴的阶段，则表明还远远没有达到掌握的要求。

布鲁诺提出：教学要教给学生良好的认知结构。因此在思维过程具体化之后，还需要对思维过程系统化，这样才能有助于学生在具体问题中检索出所需的概念，寻找解题的突破口，形成解题思路。所以在完成一个单元的教学后，教师要引导学生将若干个概念按照概念间的内在联系进行整合，形成知识体系和网络，可通过思维导图进行有机架构，完善知识体系。