基于物理观念建构的物理概念教学策略研究

杨荣 郑秋生

【摘 要】“物理观念”是在新课程改革中提出的物理课程目标的四要素之一。2017版《课程标准》明确要求通过学习促进学生形成相应的“物理观念”。随着课程改革的推进，如何更好地将物理观念的培养与教学实践相结合成为了教育界亟需解决的问题。《课程标准》明确指出：“物理观念”是物理概念与规律等在头脑中的提炼与升华。物理概念是高中物理的重要组成部分，而物理观念的建构需要以物理概念为基础。物理概念的学习是培养学生 “物理观念”的必要途径。本文通过相关理论研究，结合教学实践，积极探索物理概念教学的策略，以期促进学生物理观念的建构。

【关键词】观念建构;物理概念;教学策略

新课程改革要求在教学物理知识的基础上，进一步引导学生形成相应的物理观念。传统的物理教学往往停留于物理知识的传授，极少延伸到物理观念形成的层面。如何在实际教学中将物理观念的培养落到实处是教学实践中面临的一大难题。物理概念是学生学习物理知识的基础，对物理观念的形成起着至关重要的作用。基于物理观念建构的物理概念教学策略探索，有利于促进学生物理观念的形成。

1   观念及观念建构

“观念”指的是人们在对客观物质深入认识的基础上，进一步深化、抽象、概括而形成的对客观事物的认知。马克思曾指出，观念的东西不外是移入人的头脑并在人的头脑中改造过的物质的东西而已[1]。观念属于意识形态的范畴，其形成必须以客观物质为基础。北京师范大学教授王磊认为观念的建构需要学生在有意义的、真实的、具有挑战性的学习环境中，积极主动地参与具有驱动性的问题和活动，独立地或者通过学生之间、师生之间的合作探究，发现知识之间的联系以及隐藏在事实背后的重要思想和观点，最终建构起自己的观念體系[2]。观念的建构过程是一个渐进式、发展式的过程。学生通过学习新知识可以不断地形成新的观念，并将这些新的观念与已有的观念进行整合。其过程包括对已有的观念否定、完善和再造等。

2  物理观念和物理概念的联系以及物理观念形成的建构

2017版《课程标准》将物理观念界定为：“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等基本认识;是物理概念与规律等在头脑中的提炼与升华;是从物理视角解释自然现象和解决实际问题的基础[3]。从《课程标准》对“物理观念”的描述中可以看出，物理观念与物理概念之间的联系。物理概念是人们通过对物质世界的观察、实验和研究而形成的基本认识，是物理学家通过大量观察和实验，对客观现象进行分析、研究，将一类现象的共同特征加以总结、概括而建构出来的，具有客观性、概括性、精确性、发展性等。物理观念是一种形而上的意识形态，属于哲学的范畴，具有主观性、个体性、发展性等特点[4]。从哲学角度来看，物理观念是客观物质在人脑中的主观反映。物理观念并非空中阁楼，其形成是以物理概念、物理规律为基础的。按照奥苏贝尔的有意义学习理论，可以将物理观念看成是物理概念和物理规律的上位概念。奥苏贝尔认为：上位概念的形成依赖于下位概念的学习。为了更清晰地认识物理观念和物理概念、物理规律的异同及其相互联系，使“培养学生的物理观念”这一目标能落到实处，有部分学者通过研究提出了物理观念形成的架构。从现有的研究来看，大家所提出的物理观念形成的架构基本上大同小异，主要包括客观事实经验、物理概念、核心概念、子观念、物理观念等要素，如图1。有研究提出，物理观念的建构过程是学生先通过学习，将物理概念、物理规律整合为核心概念，并通过核心概念的再运用和迁移，逐步形成相应的物理观念[5]。物理观念形成架构的提出将物理观念的形成和学科能力的培养有机结合，在一定程度上为物理观念的培养提供了可借鉴的途径和方法[6]。在实际教学中，教师只考虑如何教是远远不够的。培养学生物理观念要充分考虑学生自身的特点，照顾个体差异，突出学生的主体地位，发挥学生的主观能动性，促进学生主动建构物理观念。

3   促进学生物理观念形成的物理概念教学策略

物理概念是物理学习的基础，正确掌握物理概念是进一步学习物理的前提条件。在传统教学中，教师对物理概念的教学存在诸多弊端，不利于学生对物理概念的学习。如物理概念教学往往偏向于教师的讲解、分析，过分强调了教师的“教”而忽视了学生的“学”;学生对物理概念的学习往往只是“死记硬背”，无法理解物理概念的真正内涵;教学过程中各个物理概念之间相对独立，使学生无法厘清概念之间的关系;纯粹以高考为教学导向，单一的机械化训练无法让学生达到运用物理概念解决实际问题的目的等。2017版《课程标准》对物理概念的教学提出了新的要求，即物理概念的教学不能再停留于过去的理解、掌握和简单运用，而必须要让学生将物理概念进行迁移、拓展，并能够解决实际问题，进一步形成相应的物理观念。因此，教师必须改变现有的教学方式，也必须积极探索有效的教学策略。

3.1  遵循学生的认知规律，促进学生对物理概念的理解

物理概念是经过物理学家多次观察、实验、研究并提炼总结出来的。物理概念的表述往往具有概括性、抽象性等特点。学生对新事物的认知一般会经历由具体到抽象、由感性到理性的过程。因此很多学生觉得高中物理概念特别抽象。教学过程中，如果教师纯粹通过“讲”传授物理概念，将不利于学生对物理概念的学习和理解。教师应当尽量提供适当的感性材料，充分促进学生的感性认知。如在概念教学时，教师可以利用多媒体提供图像、声音、视频等感性材料，从多方面刺激学生的感官，并在此基础上让学生更好地记忆、理解物理概念。

3.2  关注学生的前概念，促进学生物理概念的形成

前概念是前科学概念的简称，建构主义认知心理学又形象地称之为日常概念。它是指个体在没有接受正式的科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识[7]。建构主义认为，学习是学习者主动建构知识的过程。学生在学习之前，已经拥有了一定的经历，积累了一定的经验，对许多事物已经形成了自己的理解。学生的这些前概念包括正确的、零碎的、或者错误的概念，体现了学生已有的认知水平。在学习过程中，学生的这些已有经验将会和新知识发生相互作用，影响学生知识的建构。这要求教师在教学中要关注学生的前概念，想办法转变学生错误的前概念，从而更好地促进学生形成正确的物理概念。

3.3  适当融入物理学史，让学生体验物理概念形成、发展历程

物理学史是关于物理这门学科的发展历史。在高中物理教学过程中，物理学史是极其重要的教学资源。从现行使用的各个版本的高中物理教材来看，物理学史都是教材的重要组成部分之一。物理概念、规律具有发展性，其建立往往会是一个曲折的过程。一个物理概念从提出到验证再到完善，需要物理学家付出巨大的努力和辛劳。如牛顿第一定律的建構就先后经过了亚里士多德、伽利略、笛卡尔等一代代物理学家的努力，最后牛顿才在前人研究的基础上提出了牛顿第一定律现有的表征形式。牛顿第一定律的整个形成过程单从时间来看就经历了两千多年，其艰辛可想而知。在教学中融入物理学史可以让学生体验物理概念、物理规律的形成过程，更好地理解物理概念和规律，是一种重要的教学手段。

3.4  适当运用思维可视化工具，促进概念体系构建

物理概念不是孤立的个体，各个概念之间总会存在各种联系。如质点、参考系、位移、速度、加速度等这些概念之间会有其各自的联系。在物理概念教学中，可以利用思维可视化工具进行辅助。概念图作为思维可视化工具中的一种，不仅包含了各个概念，还能够通过连接词对概念之间的关系进行精确的描述[8]。利用概念图辅助学生学习物理概念，能够帮助学生在理解各个概念的基础上，进一步挖掘各个物理概念之间的联系，促进学生物理概念体系的构建。

3.5  创设物理情境，加强物理概念的运用

物理概念的学习不能停留在记忆、理解和简单运用的初级阶段。按照新课程标准的要求，学生要能够运用所学的物理概念、规律解释自然现象和解决实际问题。物理概念具有概括性和抽象性，其来源于实际，但是又高于实际。学生在学习物理概念、规律时，总会觉得相关内容特别抽象，与生活实际脱离联系，甚至觉得所学的知识没用。在教学中，教师应当利用相关教学工具创设物理情境，将物理规律与实际生活相结合。这样不仅有利于学生对物理概念的理解，更能培养学生利用物理概念解决实际问题的能力，使学生在解决实际问题的过程中，进一步加深对相关物理概念的理解。

3.6  制定适当的评价方案，引导学生学习

评价具有检查、反馈、激励、研究、定向以及管理等方面的功能。适当的评价体系能够引导学生的学习，促进教学质量的提高。随着新课程标准的改变，现有的评价方式出现了诸多局限之处，需要及时做出调整和改变。在评价过程中，要将诊断性评价、形成性评价和终结性评价有机结合，采取教师评价、学生互相评价以及学生自我评价等多种评价方式，使用观察、纸笔测试、作业检测、概念图等多种评价方法，将定量评价与定性评价有效融合。如通过概念图评价学生物理概念的学习，能够了解学生对各个物理概念的掌握以及概念之间的联系建构情况，还能够及时反馈学生的学习情况，引导学生学习以及促进教师自身教学的改进。

总之，通过对物理概念的相关教学策略的探索，希望在教学中，让学生在理解各个物理概念的基础上，进一步挖掘各个物理概念之间的内在联系，将相关物理概念融合起来，形成核心物理概念，并在不断利用物理概念解释自然现象和解决实际问题的过程中，逐步形成物理观念。

【参考文献】

[1]中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局.马克思恩格斯选集第2卷[M].北京：人民出版社，2012.

[2]王磊，张毅强，乔敏.观念建构为本的化学教学设计研究[J].化学教育，2008（6）.

[3]普通高中物理课程标准[S]，2017.

[4]马亚鹏.物理观念”辩”与”立”[J].物理教师，2019（7）.

[5]林婷婷.基于“运动与相互作用观念”建构的教学实践研究[D].闽南师范大学，2019.

[6]蔡铁权，郑瑶.物理观念的内涵、层次和架构，关于物理观念教育的思考[J].物理教学，2019（6）.

[7]赵强，刘炳升.建构与前概念[J].物理教师，2001（7）.

[8]郭斌.可视化教学在高中物理教学中的应用[D].哈尔滨师范大学，2019.