基于情景化模式的高中物理概念教学初探

刘华玲

【摘 要】 情景化学习模式有利于培养学生物理概念的形成、内涵、外延的理解和运用能力，本文基于情景化模式教学理论对高中物理概念及其教学问题进行研究，对高中基本概念的形成过程运用生活情景进行模型重构，运用真实物理情景还原概念形成过程，追溯物理形成事实，巧做小实验，重视物理概念教学，培养学生利用基本概念和物理规律解決物理问题的能力.

【关键词】 情景模式;概念模型;教学策略

1 判断概念模型，重构物理概念形成

1.1 生活概念 通过人的眼睛观察和亲身体验获取的相关物理概念.如果一个物体静止在桌面上不动，用力去推它，它会运动，这些生活经验误导学生若物体向前运动，则一定会受到一个向前作用的力.

1.2 知识概念 知识概念是在学生在系统的学习科学知识之前头脑中对于该系统中客观事物已经形成的概念规律、思想方法、逻辑素质的综合[1].

1.3 信息概念 头脑中固有的信息往往对学生学习物理知识起着负面的影响，如忽略影响重力的因素认为质量大的物体一定重.

1.4 技能概念 在处理特定的物理情景时所具有的基本技能.人教版普通高中物理栏目呈现的次序为先学直线运动、牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律.

2 巧设物理情景，还原概念形成过程

2.1 借生活概念情景，因势利导引入新课

在新课开始之前教师复习旧知识并抓住新旧知识的联结点，不失时机地进行启发，使新授知识成为原有知识的延展，顺利实现知识的转移衔接和深入.如在引入加速度的概念时，学生已经学习了速度这一概念，因势利导导出速度的变化，进而设计教学案.

例如 首先通过数据感知，提出问题

小型轿车：速度从0变化到24m/s 历时6s公共汽车速度从0变化到12m/s.

步骤1 谁的速度变化快？（相同时间比较速度变化量）

步骤2 谁的速度变化快？（相同的速度变化量比较时间）

步骤3 根据表格数据，如何比较速度变化的快慢？（抓新旧概念的连结点）

步骤4 为了描述物体速度的变化，我们引入了新的物理量──加速度，该如何定义呢？（导出新的物理概念） 加速度.

定义 加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值.

效果 学生在教师预设情景的问题中循序渐进地理解物理概念并构建物理概念模型，激发学生对物理课堂的兴趣，把复杂难懂的物理概念简单化.

2.2 抓信息概念负效应，巧用策略变科学概念

2.2.1 灵活运用比较概念

“比较”是物理学研究中一种常用的思维方法，也是我们经常运用的一种最基本的教学方法.这种方法的实质就是辨析物理现象概念、规律的同中之异和异中之同，以把握其本质属性[2].

学生在初中已经学习质量M这个概念，认为质量大的物体重力G一定大这一错误结论.可以根据这一情况举例，同一个物体放在地球和月球上，质量不变而重力减小，从而在具体物理情景中帮助学生更加明确质量M和重力这两个概念.

像动能和动量，功和功率等都可以采取在运用中比较的方法使学生获得形象直观的感受，使概念之间的区别更加鲜明.

2.2.2 还原概念形成过程

物理概念和规律是人脑对物理现象和过程等感性材料进行“科学抽象”的产物.在“科学抽象”中通过分析、综合、抽象、概括、推理等思维活动，突出本质，摒弃非本质，使学生形成概念掌握规律.如：速度V和加速度a的概念形成过程可以从以下几个方面来进行：

描述什么-对应物理现象-如何抽象出来-如何定义.

以上四个方面涉及建立概念的目的，有关的典型事物或物理现象思维过程等.这四个方面从概念的形成过程中凸现概念的本质，容易帮助学生搞清不同的地方和类似的地方，从而对新概念重新建构.

2.2.3 延伸物理概念内涵

内涵是概念质的方面，说明概念反映的对象是什么，外延是概念量的方面，说明概念反映的对象有哪些，概念的内涵和外延相互依存，相互制约[2]，延伸物理概念内涵对帮助学生区分易混概念有着重要的作用.举例如下：冲量I和功W两个容易相互影响的概念可以按照这样的步骤进行设计：

I=F.t 力对时间的累积效应 力作用的累积效应 W=F.s 力对位移的累积效应

推广 动能和动能定理，平均速度和瞬时速度，功和冲量都可以应用此策略.

2.2.4 优化物理概念结构，着力消除前概念影响

把物理概念分别放在不同或相同的知识网络结构中，比较它们在结构中的不同位置，不同功能，以及与其它知识的不同关系.像库仑力和洛仑兹力：首先两个概念都属于电磁学中的概念，在受力分析中属于新生力，有着相同的研究对象，带电粒子.不同点：研究对象所处的物理环境不同，库仑力是带电粒子放在电场中，洛仑兹力是带电粒子放在磁场中;两个力产生的条件也不相同：库仑力的适用条件是真空和点电荷.洛仑兹力产生的条件是带电粒子有速度，而且在垂直于磁场方向上的速度不等于零.

区分角度 共同点-不同点-联结点.

体会 从教学设计环节上鉴于前概念影响因素对原有问题重新设置，新问题的分步骤引导、以及抓准新旧问题的联结点，优化物理知识结构，从而使学生在知识网络中细化两个概念在结构中的位置和功能以及和其它知识的不同关系.速度和加速度，电势和电势能，功率和功等都适用于此策略.

3 逆剖学生技能概念， 追溯物理形成事实

从教学目标出发，教学设计者利用演绎推理的方式，逐步探寻实现教学目标的各种“支架”和“次支架”，以构成从教学目标到教学条件的框架图[3].此框架图包括学生应具备的基本知识、基本技能和思维方法等.

3.1 从概念产生条件逆向分析，追溯物理原理和物理事实.

在教学活动中学生普遍认为人走路是滑动摩擦力，现在从目前学生知识点出发逆向思维.

例如

步骤1 滑动摩擦力需要满足2个条件，一个是相对滑动，看人走路，观察脚的那一瞬间，脚相对地来说是不是静止的.

步骤2 假如滑动了，那脚相对地来说是向哪滑动了？注意是哪个瞬间.

步骤3 人体前移并不是脚相对地滑动，人的上体前移，脚在空中向前移动，由此导致脚在接触地面的那一刻是静止的，所以人走路时脚和地面之间产生是静摩擦而不是滑动摩擦

3.2 从概念生成结果逆向分析，还原物理原理和物理事实

学生在对研究对象受力分析时增加向心力，可以从向心力的概念出发，进行如下步骤：

步骤1 说出下面匀速圆周运动中的物体受到那些力？重力、弹力、拉力 向心力.

步骤2 匀速圆周运动中向心力的概念是什么？匀速圆周运动中物体受到所有力的合力按照效果命名：向心力.

步骤3 此匀速圆周运动中向心力是哪些力的合力？重力、弹力、绳子的拉力.

步骤4 步骤1中受力分析中出现了向心力，错在哪里？重复受力.

结论 向心力不是新生力，使物体受到所有物体的合力.

3.3 展示学生典型“错解”，小组合作征战认知冲突

学习过程中的典型错解，容易引起共鸣，引发思维冲突，为实现学目标提供帮助.

例如 使一小球沿半径为R的圆形轨道从最低点上升，那么需给它最小速度为多大时，才能使它达到轨道的最高点？

步骤1 借助多媒体展示学生作业【错解】如图所示，根据机械能守恒，小球在圆形轨道最高点A时的势能等于它在圆形轨道最低点B时的动能（以B点作为零势能位置），所以为mg·2R=12mv2B，

步骤2 小组合作讨论错解原因小球到达最高点vB=2gRA时的速度

vA不能为零，要使小球到达A点（自然不脱离圆形轨道），则小球在A点的速度满足mg+Na=mv2AR，当NA=0时，vA最小，vA=gR.小球达到A点，则小球在A点具有的速度vA≥gR.

步骤3 理清正确方法，以小球为研究对象.小球在轨道最高点时，受重力和轨道给的弹力.小球在圆形轨道最高点A时满足方程

mg+NA=mv2AR

（1）根据机械能守恒，小球在最低点B时

12mv2A+mg2R=12mv2B

（2）解得vB=5gR+RmNA

当NA=0时，vB为最小，vB=5gR.

效果 通过教师恰当地选择学生的“问题的生长点”，设置科学的教学“支架”，适时为学生提供帮助，是达到预期教学目标的有效途径.

3.4 师生自制实验器材，验证整合物理概念

实验教学能培养多种能力，通过观察和实验可以培养学生的观察能力、实验操作能力，还可以培养学生的思维能力.利用小实验验证物理规律，无疑打破了学生之前由于物理概念不明确而导致的错选物理方法的基本技能，对解决物理问题所需要的规律更加清晰明了，能灵活的选取物理方法解决物理问题.

3.5 试验器材身边巧取，物理概念在解构中重构

例如 在学习曲线运动时，在考试和练习中经常出现匀速圆周运动的速度不变.教师可以自制教具，进行如下实验：

器材 塑料杯（一次性透明水杯小钢球）

操作方法 杯子倒扣在水平桌面上，置入小钢球，旋转杯子，让小钢球在杯子内做圆周运动.

现象 小钢球从塑料杯子接触的某一点沿着直线飞了出来，接着引出下一个问题，仅和曲线轨迹有一个交点的直线在数学上称为轨迹的切线.

3.6 借物理模型巧做试验，深化物理概念内涵

《生活中的圆周运动》一节中学生不能正确理解圆周运动最高点和最低点物体视重和实重的关系，教学中借助圆周模型和传感器的结合，直观的从数据上解释这两个物理概念.

小实验可以就地取材，对学生来说吸引力强，在较短的时间内拉近学生与内容的距离，通过真实的情景为学生提供鲜活的素材，既可以培养学生学习物理的兴趣，又打破课本知识的禁锢，培养积极探索的创新意识，提高其思维的灵活性与批判性.

4 重视物理概念教学，落实学科核心素养

课堂是学生学习知识的主阵地，教师运用情景化模式设计课堂改变单一被动的学习方式，学生在学习物理概念以后，及时训练学生用物理概念科学地表述问题，让学生有更多机会运用物理概念去分析、判断简单的物理现象，分析解决一些常见的实际问题，并逐步培养学生用多種方法解决问题、分析问题的思维方法和思维策略的能力.

参考文献：

[1]王现忠.高中物理课堂导入的有效策略探究[J].学苑教育，2022（01）：87-88+91.

[2]刘刚.核心素养背景下高中物理教学进阶的研究[J].数理化解题研究，2021（36）：54-55.

[3]付广哲.创设高中物理教学情境的方法研究[J].天天爱科学（教学研究），2021（12）：173-174.