创设情境问题 建立科学概念

郭洁

摘 要：科学概念是人们对事物本质的认识，引导学生建立正确的科学概念是物理教学中重要的教学环节。对物理概念的理解和掌握的程度不同，直接影响后期的学习效果。创设恰当的情景问题会促使学生思考和探究，进而深入学习，建立科学概念。

关键词：科学概念;迷思概念;情境问题

中图分类号：G633.7          文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2020）15-040-1

创设具有情绪色彩的情境和形象生动的具体场景，能使学生自觉积极地“沉浸”于情境中，以引起学生的学习兴趣，激发学习热情，提高学习效率。科学概念是人们对事物本质的认识，是物理教学中非常重要的教学环节，对物理概念的理解和掌握程度不同，直接影响后期学习的效果。本文探讨了物理概念教学中如何创设情境问题，以帮助学生建立科学概念。

一、物理概念建立中创设情境问题

物理概念的教学中，利用学生的生活常识，创设真实情境，引导学生对观察到的现象进行加工，在相关情境中概括事物的共同属性，抽象共同本质，实现从感性到理性，从经验常识到物理概念的转变。

在引入加速度概念时，设置了如下几问：

1.并排等红灯的小汽车和电动自行车，绿灯亮后谁提速快？

2.提速快是速度快吗？

3.你能说出生活中还有哪些跟提速快慢有关的事例？（如果学生举例不全，为了能顺利引出概念，教师可适当补充举例）

4.你能用一个物理量来描述提速快慢吗？

教师要用生活中常见的情境问题引导学生共同分析，使学生有种亲切感，能快速调动学生原有的认知结构，进而思考并解决下一个问题。第三问为了让学生从众多具体情境中抽象共同要素，建立物理概念。加速度是一个抽象的概念，不能简单灌输，在概念的建立过程中要去模型化，一定要注重学生的过程体验，把建模的机会留给学生。

二、迷思概念教学中创设情境问题

对于一些概念，老师往往讲了很多遍，而有些学生就是不理解，总是搞错。这是因为学生对自己的前概念没有经过充分思考，对前概念的认识具有片面性或不合理性，与新概念存在一定的偏差，这就是迷思概念。迷思概念不消失，就无法真正建立起科学概念，无论教师讲多少遍，学生也依旧重复犯同样的错误。在迷思概念的教学中，创设情境问题，引发学生认知冲突，使之发现问题，并重构自己的认知结构。

例如，在高三加速度复习中，很多学生在理解加速度时，总是认为加速度为正，物体做加速运动，加速度为负，物体做减速运动;或加速度增加做加速运动，加速度减小做减速运动。因为在高一课堂教学中讨论加速度方向时，通常规定初速度方向为正方向，最后得到的结论是：加速运动时，加速度方向与速度方向相同，为正;减速运动时，加速度方向与速度方向相反，为负。所以在学生的脑海里产生了以上固有的定论。为了改变这种固有定论，设置了如下情境问题：

1.当加速度a满足什么条件时，物体做加速运动？加速度a满足什么条件时，物体做减速运动？

2.把一物体竖直上抛，又落回至抛出点，若不考虑空气阻力，请分析整个过程中物体的加速度方向和速度的变化。

学生讨论发现，若规定初速度方向为正方向，加速度为负，物体先减速后加速;若规定竖直向下为正方向，加速度为正，物体先减速后加速。由此发现，加速度的正负号不能决定加减速。

3.若空气阻力不能忽略，且阻力与速度的大小成正比，请分析上述运动过程中加速度与速度如何变化？

学生讨论发现，物体上升时，a=mg+kvm速度减小，加速度减小;物体下落时，a=mg-kvm速度增大，加速度减小。由此发现，加速度大小的变化也不能决定加减速。

《论语·述而》中说“不愤不启，不悱不发”。通过讨论以上创设的情境问题，使学生的认知发生冲突，体会到前概念的错误。激发学生的求知欲，促进主动进一步思考：是什么决定物体的加减速度呢？在这种情境下，教师相机诱导，继续创设问题，引领学生进行深度学习。

4.由动能定理，物体动能增加亦即速度增加的条件是什么？

5.由牛顿第二定律，加速度与合外力的方向有什么关系？

6.你能说一说物体加速或减速时，加速度应满足什么条件？

7.你怎么评价“加速度为正，物体加速;加速度为负，物体减速”？

8.根据加速度的定义式a=ΔvΔt，加速度大小的物理意义是什么？

通过以上问题的讨论，学生认识到加速度的方向与速度方向夹角小于90度时，物体加速;加速度的方向与速度方向夹角大于90度时，物体减速。不仅直线运动适用此结论，曲线运动也适用。通过再次对定义式的讨论，理解加速度的大小是描述速度变化快慢的。通过第7问的讨论，使学生认识到前概念的片面性，从而对加速度有全面、深刻的理解。

迷思概念的转变需要一个漫长的过程，学生在运用知识的过程中习惯性地应用前概念而出现错误。在高三复习教学中不仅让学生知道知识的科学概念是什么，还要让学生经历概念转化的探索过程。

三、实验探究建立科学概念中创设情境

物理的核心素养包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。在教学中，教师应通过设置恰当的情景问题，让学生投入到物理观察、发现和探索之中，建立正确的科学概念。

例如，在讨论伽利略所作的贡献时，教师可以创设以下几个问题：

1.能否重现伽利略理想实验的过程？

2.能否利用实验说明“将人们引入歧途的是摩擦力”？

3.能否利用实验说明“如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度”？

4.伽利略的理想实验是凭空想象出来的吗？

教师要以这一系列的问题为导向，通过问题的讨论，引导学生对实验现象进行分析推理，让学生经历思索、探索、发现的全过程，体验观察、猜测、设计实验、推广这一科学的研究方法的过程，从而使学生认识到理想实验并非凭空想象，而是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律。

[参考文献]

[1]任虎虎.促进深度学习 提升思维品质.物理教师，2019（04）.

[2]朱顺民，沈福良.利用比较教学策略，促进迷思概念轉变.中学物理教学参考，2019（08）.

（作者单位：南京市秦淮高级中学，江苏 南京210000）