对物理概念教学的再思考

戴金平

（上海市闵行区教育学院，上海 200241）

物理概念反映物理现象和过程的本质属性，是物理事实的抽象与概括，是物理学的基础.物理概念的形成过程一定伴随着科学思想与方法，是发展学生学科核心素养重要过程.物理概念是学生形成物理观念的重要基础.赵凯华教授强调：物理教学最重要的任务是让学生真正树立起正确的物理概念，特别是对初学物理的人.

在一次区级评选中，10位青年教师选手在S校集中上8年级物理“惯性”，S校是我区一所教学质量良好的公办学校，上课班级覆盖了S校8年级所有学生.一周后针对惯性的概念在S校8年级学生进行了学生全样本调查，此时学生已经学完了牛顿第一定律，第3章“运动和力”.这次评选活动使笔者有机会再对物理概念的教学进行较为全面的分析与比较，［1］引发了笔者对物理概念教学进一步的思考.

1 教学与学生的经验脱节，简单的实验“不简单”

自然界中一切物体都具有惯性，而人们常常感受不到惯性的存在，将由于惯性带来的影响归于外因，如汽车刹车、绊到石头、被敲打等因素，正如“不识庐山真面目，只缘深在此山中”.在生活中由于惯性的“突发”现象，人们通常难以仔细观察，而实验可以突出主要因素，排除一些次要因素，凸显其本质属性.因此，组织学生在课堂上进行实验就非常重要，也非常必要.在上海教育出版社8年级（第一学期）物理学习活动卡（试用本）中有一个经典的学生活动，如图1所示.

图1

在这10节参赛课中，有的课是小组先做实验，然后小组反馈，教师进行点评；有的课是教师先演示，学生再进行活动，抽答反馈.教师们普遍认为此学生活动操作简单、现象明显，课堂上推进较快，看起来都比较顺利.但学生真地清楚实验现象了吗？明白其中的道理吗？下面是对此进行的调查反馈题.

题1.如图2所示，小木块放在小车上，随小车向右运动.当运动的小车突然停止运动时，请描述小木块将会发生什么现象，并解释其原因.

图2

该题的学生答案及分类见表1.

表1

调查前教师们预测大多数学生解答此题不会有困难，因为学生在课堂上都做过这个实验，且调查时惯性和牛顿第一定律的新课均已结束.调查结果显示有30.5%的学生对本实验现象有错误印象，有61.8%的学生未能理解此实验.这个出乎意料的调查结果，带给我们什么启示？

“一般说来，教学方法上的基本错误在于假定学生的经验是可以想当然的.我们主张必须有一个实际的经验情境作为思维的开始阶段.”［2］因为教师普遍认为此实验比较简单，在实验准备与指导中不够到位.多数学生在做实验时并不明白其操作要领，学生在实验桌上拉小车，由于实验桌面有的地方有凹凸，给此实验带来了更多不定因素.其中“另类”的实验现象有：① 拉小车时启动比较快，小车刚运动时小木块就往后掉落了；② 拉小车向前运动时，由于桌面不平，小车某个车轮与桌面的凸起发生碰撞，小车突然抖动或转动，小木块从旁边掉落了；③ 用细线拉小车向前运动时，细线与车身不平行，导致小车拐弯，小木块从旁边掉落了.……

因为教师都觉得此实验比较简单，课堂上预留的时间比较短，实验后的反馈教师会挑选一些“符合需要”的小组进行反馈，教师进行点评，以为通过点评有些学生存在的问题可得到解决.实事上，那些出现“另类”实验现象的学生并不知道他们的问题所在，学生的问题并没有解决且延续下去，给学生造成了新的认知障碍.因此，“简单的”实验在准备时也要站在学生立场思考在实验中可能遭遇的困境.如：每组配一平整的长木板等，检查每一组的实验器材，将影响实验效果的客观因素降低至最低.课堂上要关注学生遇到的问题，课堂上要给学生充分的时间与空间，让学生表达自己的困惑，帮助学生解决问题.

学生的经验是教育教学的基础，基于教师臆断的学生经验，会造成教与学的断层.课堂中表面上的顺利，其实遮蔽了学生该有的认知体悟，降低了教学效果，增加了学生的学习负担.

2 教学过程学生缺少辨析，概念的内涵难理解

上海教育出版社的8年级（第1学期）物理课本对惯性的阐述是：大量事例说明，一切物体不论它是静止的还是运动的，都具有一种维持它原先运动状态（静止也是一种运动状态）的性质，物理学中把这种性质叫做惯性，在拉丁语中它的意思是惰性.也就是说，一切物体都具有一种不愿改变它们原先运动状态的惰性.惯性是物体本身固有的一种属性.

教材对惯性的阐述清晰明了，课堂上每位教师都从不同角度强调了惯性是物体的属性，任何物体在任何时候都具有惯性.学生对惯性概念的理解情况如何？为此设计如下两道调查题.

题2.有人说“物体的惯性是一种力”，这种说法是否正确，请简要说明理由.

题2的学生答案及分类见表2.

表2

题3.有人说“物体的惯性有时有，有时没有.”这种说法是否正确，请简要说明理由.

题3的学生答案及分类见表3.

表3

上面调查说明有18.7%的学生将惯性与力相混淆，有29.7%的学生还不能明确分辨“物体的惯性是一种力”说法错在哪；有32.5%的学生不能正确理解物体时刻都具有惯性，有些学生将“运动状态”与“运动”相混淆；从题2的调查中还发现，57.7%的学生从定义中去说明惯性与力的区别，从其他角度去辨析惯性与力的概念的学生非常少.

课堂上，每位教师始终强调惯性是物体保持原有运动状态的性质.请学生用惯性解释相关现象时，时有学生将惯性描述成“惯性力”，教师会及时纠正或提醒是“惯性”，不是“力”.调查结果显示，惯性是物体较为抽象的本质属性，学生要理解它并不是一件容易的事.学生缺乏理解时，教师的强调或纠正并不能有效消除学生原有的错误认识.

3 科学思维的过程被虚化，学生的思维欠发展

物理概念的形成是在多种客观情境中概括事物的共同属性，抽象事物的本质特征的过程，物理概念的学习过程是促进学生科学思维发展最好时机之一.“惯性”的教学是由个别事例开始，从固体逐渐扩大至液体、气体，直至推至一切物体具有惯性，主要应用归纳推理法.随后用惯性去分析或解决实际问题，可加深对惯性的内涵与外延的理解.用物理概念去解决新的问题，通常是从一般到特殊，主要应用演绎推理法.

题4主要是调查学生如何应用惯性的概念去分析具体的事例.

题4.人有惯性么？请简要说明你的理由.

该题的学生答案及分类见表4.

表4

学完惯性后，我们希望学生能认识“一切物体都具有惯性”，会应用演绎推理法分析具体物体的惯性现象，但实际上并不如意.从调查中可知，学生都知道人有惯性，但能居高临下去认识人有惯性的学生还只占19.1%；54.5%的学生还停留在个别事例上，有24%学生对“人有惯性”还说不出所以然.

学生的思维欠发展与教学过程学生缺少思维过程有关.在10节参赛课中有2节课，教师仅举出一个事例就得出惯性的概念，其他8节课是教师举出几个实例后由教师概括出惯性的概念（或让学生读课本上的定义），学生普遍缺少概括事物的共同属性、抽象事物的本质特征的过程.在应用概念或规律去解决问题时，教师缺乏演绎推理的示范与指导.课后笔者询问上课教师：为什么不让学生去概括惯性的概念？教师们回答非常一致：担心时间不够，任务完不成.这种现象不仅体现在大赛课上，平时的课堂更是如此.物理概念的形成过程与用物理概念去分析解决问题的过程均是培养学生思维能力的极好时机，但被教师忽视了.说明教师心目中非常看重知识的传授，但对学生思维能力的培养重视不够.

4 思考与建议

物理概念是构筑物理大厦的基石，学生对物理概念理解的水平，直接影响物理学科的学习质量.整体来看，概念教学依然是初中物理教学的薄弱环节之一，与当前提倡发展学生的核心素养的要求还有相当的距离.笔者根据上述课例分析和平时大量的听课反馈，认为存在以下主要原因并提出改进建议.

（1）学情判别主观臆断，教学评价主体错位.

凡事预则立，不预则废.无论是平时的随堂课还是各类参赛课，课前必须完成教学设计.需要分析课标、教材和学情，确定教学目标，选择教学方式，设计教学过程和课后作业.笔者在各类听课中发现，不管学生出现的情况是否在预料之内，绝大多数教师仍以原来所设计的进程进行推进，不在学生困惑（或障碍）之处多做停留.

近几年笔者听课后会将全体学生的学习卡（或练习卷）收集察看，一些貌似顺利而效果不错的课，常发现如题1中学生答案分类5的一些简单而又普遍错误，上课教师自己也感到吃惊.这些错误会给后续学习带来很大障碍，降低了教与学的成效，增加教与学的成本.为什么会经常出现此类低效益、高成本的教学行为？主要是上课和听课教师对课的评价常以课堂教学设计为参照，观察课堂上教师讲解是否清晰科学准确，课堂气氛是否活跃，教学过程是否顺畅，教学任务是否顺利完成等来进行评价.上课和听课教师对课的评价主要依靠主观印象，忽视观察全体学生的真实表现.因此，上课教师和听课教师并不知道学生有多少种错误及其错误的人数，学生不清楚自己是否错了，或者学生知道错了但不知道错因在哪.教师盲目、学生茫然，从而造成教学效率低下，无谓增加教与学的成本.

笔者建议在教学设计中要加强评价这一要素，对课堂教学的主要活动要有相应的评价方式和评价指标.各类评比中，尤其是重大评比要突显对全体学生的学习评价，引导上课和听课教师关注全体学生，把优质课优在学生身上.当前教师评价意识和评价素养较为缺乏，在各级各类教师培训中应加大关于评价的培训，提高教师的评价意识和评价能力.

（2）对学生的科学思维能力培养重视不够，学生缺少辨析的时空.

物理概念教学是发展学生核心素养的重要途径，让学生亲历物理概念建立和发展过程，促使学生在深入理解物理概念的同时，逐渐习得伴随物理概念建立过程的科学方法.“太多一知半解的知识是悲哀的，理论和实践不应该混为一谈，儿童在证明和利用某个知识的时候，应该毫不怀疑地知道什么时候是在证明，什么时候是在利用”.［3］从题4的调查来看，约80%的学生还不知道惯性的概念“什么时候是在证明，什么时候是在利用”.从当前教学现状来看，培养学生的思维能力无论是教师的显性行为还是隐性的思考都较为薄弱.物理担负着培养学生科学思维的使命，教师应充分重视学生的科学思维培养，并努力将其落到实处.

学生的头脑不是白纸一张，能够以中立的方式接受任何教育；恰恰相反，学生是带着先前获得的观念进入科学课堂学习的.这些观念以各种方式影响他们从新的经验中获取信息.这些观念包括对事件的观察方式、对观察结果的解释方式以及从课本和实验中获取新信息的学习策略.［4］物理概念是客观物理事件的本质属性在人们头脑中的主观反映，是一种思维形式.同样的事实，不同的学生在头脑中的反映是不同的.当学生形成了错误认识时，“教师讲述的那些知识挑战不了这些观点.讨论和反思与学生观点对立的观察结果才是最需要的.如果儿童没有机会去思考如何理解一个与自己的观点有明显冲突的观察结果，他们只会把冲突作为一个异常现象而置之不理.对观察结果的讨论需要在一个接受、追问和质疑各种观点的环境下进行”.［4］10节参赛课中学生普遍缺乏讨论、质疑的时空，一些学生的错误认识（如题2和题3）没有得到及时纠正；在平时的课堂中，学生讨论、辨析的时空也同样缺乏.建议在教学设计中加强学生讨论的设计，课堂上给学生更多的时空，引导学生进行辨析，促进学生对概念内涵的理解，同时提高思维能力.