探究高中物理电磁学部分的概念转变教学方法

摘 要：电磁学知识是高中物理课程教学的核心内容。以概念转变教学法的应用，加强电磁学部分教学设计，有利于增强学生逻辑感知及学习认知。本文通过分析概念转变教学法在高中物理电磁学部分的应用意义，明确高中物理电磁学部分教学要求，并指出当前课程教学中的问题，进一步结合电磁感应、交变电流等知识，围绕自主实践、以赛促学及情境互动等制订科学的教学策略。以期，为概念转变教学法在高中物理电磁学部分的应用提供参考。

关键词：高中物理；电磁学；概念转变教学

理论概念是高中生物理知识学习的重要基础，对完善学生知识体系及构建知识框架具有促进作用。传统课堂教学中，理论概念知识教学往往侧重对单一教学内容的输出，学生仅能利用已有错误认知被动地进行知识接收，无法真正地理解各单元电磁学知识的内涵及应用逻辑，使学生对物理知识学习形成单一路径依赖，影响学生的实践探索路径。概念转变教学法的运用，则以强化学习感知及思维认知为内在支撑，充分修正学生的学习方向，为学生主动地开展学习探索提供有力保障，实现对学生正确知识概念及理论概念的

构建。

一、概念转变教学方法在高中物理电磁学部分应用的意义

概念转变教学方法的应用旨在通过帮助学生重新构建知识体系或修正错误概念，促进学生更深入地学习与实践。概念转变教学法强调通过分析学生现有的知识结构，帮助学生发现并纠正错误，使学生获得对某一知识更为准确的理解。其中，高中阶段学生在学习过程中，往往带着已有的知识背景及概念模型进行学习探索[1]。已有的概念或知识不可避免地存在错误性内容。使部分学生在面临新知识时，会尝试用已有的错误概念进行学习解释，最终，让部分学生陷入学习误区。高中物理的电磁学部分知识在内容深度及学习强度方面远高于其余学科。概念转变教学法的运用是基于认知转变，帮助学生摆脱学习误区，明确学生知识学习的正确路径，替换学生现有知识体系中的错误内容。在具体实践方面，教师要展示部分与学生已有概念相悖的事实或现象，制造认知冲突，帮助学生真正理解知识的本质，确保学生在面对认知冲突时，能有效地进行学习反思或问题纠正。所以，概念转变教学方法在教育领域的应用，通常是以提升学生自主学习能力、引发学生思考与讨论及积极开展团队合作或活动为基础，构建多元协同课程体系，引导学生利用已有认知范围内的惯性思维，接收新的知识内容或正确的知识概念。实现提高学生学习质量及加速学习成果转化的目的，有效帮助学生构建更科学的知识体系。

二、概念转变教学方法在高中物理电磁学部分应用的现状

（一）高中生物理知识学习的自主性有待提高

自新课改以来，高中生的学习自主性得到显著提高。但从现实教育环境来看，物理学科对学生自主学习能力的培养，仍未达到较为理想的水平。其中，物理实验项目单一、实验内容缺少互动性及学生学习体验不佳等现实问题，限制学生对物理知识的学习探索。从需求导向来看。培养学生学习自主性，根据学生的学习感受促进学生认知结构的发展及完善，恰恰是概念转变教学的重中之重。因此，高中生物理知识学习的自主性不足的问题，降低概念转变教学在高中物理教学中的应用有效，使对物理知识的学习仍然停留于固有认知，许多学生无法通过物理实验与实验互动形成递进式学习思维，导致知识概念学习能力、知识识别能力有所下降。最终，让概念转变教学在物理教学中的运用流于形式，难以发挥教育引导作用。

（二）高中物理的递进式教学机制不完善

概念转变教学应引导学生实现从旧有概念向更科学、更合理的新概念进行转变，进一步强化学生在学习过程中的主动性及建构性，通过创设情境、实验探究、引导讨论等多种方式，帮助学生深入理解新知识。概念转变本质上是逐级递进的学习过程，通过逐渐发现旧有概念的不足之处，接受并理解新概念[2]。然而，部分高中物理教师在电磁学部分的教学，实际上未能基于阶段式递进做好多维度的教学设计，而是依然采用跳跃式教学，直接从基础知识学习向复杂知识应用进行过渡。其中，学生知识转化及概念转变的过程被省略。学生对高中物理电磁学部分的知识学习，仅仅是形成相对基础的知识框架，尚不具备对知识的灵活运用能力。导致部分学生虽然在课堂问答、课堂互动方面具有良好表现。一旦教师在课后复习中提出学生认知范围之外的新问题，部分学生便产生“思绪断片、一时语塞”的情况。长此以往，高中物理电磁学部分的教学质量势必大打折扣，学生的学习能力也难以得到显著提升。

（三）高中生物理知识学习体验较差

物理知识学习难度及学习门槛相对较高。概念转变教学方法的运用，需要将帮助学生跨越学习门槛及降低知识学习难度作为课程教学的第一原则。但部分高中物理课程教学设计，往往倾向于利用概念转变教学方法拓展知识的输出路径或丰富教学内容，未能充分重视学生的学习体验与学习感受，使学生对部分高中物理电磁学知识学习长期处于“半知半解，朦朦胧胧”的状态。久而久之，随着高中物理知识内容的不断增多，学生对知识的学习将陷入瓶颈，概念转变将难以从扁平视角进行新概念的构建，而是仅能从旧概念中把原有知识内容与现有知识内容进行强制融合。最终，使部分学生既不清楚物理知识的实践应用过程，也不理解部分电磁学知识的应用原理。多数学生仅能机械地对物理电磁学的知识进行运用，无法有效进行知识表达或对知识学习形成独到见解。

三、概念转变教学方法在高中物理电磁学部分应用的优化策略

（一）加强学生基于能力导向的自主实践

认知差异是高中生物理知识学习核心影响因素。概念转变是将学生现有认知范围内的知识要素进行聚合，以学生能理解的话语进行教育表达，增强学生的学习理解能力[3]。所以，概念转变教学要结合学生个人能力及学习认知，进行自主实践的学习项目设计，基于学生对实验过程的知识积累增强学生的认知，为物理知识的概念转变腾挪空间。以高二物理第二册第二章《电磁感应》为例。首先，在教学开始之前，教师需要通过实验设计了解学生对电磁感应现象、能量转换的现有认知及知识储备情况，并运用手摇发电机模型进行实验设计。以“摇动手柄时，你感受到了什么力？这个力是如何传递到发电机中的？”这一题目为知识引导，先让学生对《电磁感应》这一章的知识学习形成基本概念。再通过学生之间学习讨论强化学习表达，同时，将学生的实验结论、讨论结果记录在电子白板。其次，教师要通过对手摇发电机模型的拆解，讲解齿轮、皮带轮、钢丝、转子、定子、二极管、电容、电阻及电感之间的作用关系，详细阐述各个不同构件在手摇发电机模型中的功能，再对学生记录在电子白板上的实验结论、讨论结果进行解析，分析学生存在的学习误区及问题。最后，预留“发电机内部发生了什么变化，导致电能的产生？”与“在这个过程中，机械能是如何转换为电能的？”两道实验题，让学生以小组互动的形式开展二次实验，利用所学知识对问题内容进行解答。教师应在学生充分讨论及实践操作的基础上，总结归纳出电磁感应现象中能量转换的概念“当导体在磁场中运动时，会在导体中产生感应电动势与感应电流，这个过程实现了机械能到电能的转换”。以此，进一步解释法拉第电磁感应定律及楞次定律，帮助学生理解电磁感应现象中的基本规律。因此，概念转变教学法并非简单地加强学生逻辑认知的转换，而是依托学生实践操作强化知识填充及知识内容渗透，加速学生从简单概念的学习理解向复杂知识运用的成果转化。最终，降低高中物理电磁学部分的知识学习门槛，拓宽学生的物理知识学习视野，为学生认知水平、实践能力的提高及知识体系的完善，夯实基础。

（二）加强阶段式递进的情境教学课程设计

物理学科概念转变教学实践，有效增强知识呈现的立体化，实现抽象物理知识概念的具现化教育表达。因此，教师要通过阶段式递进的情境教学，以转变旧概念、构建新概念及应用知识概念为内容，将课程教学情境互动分为三个阶段，按照学生各阶段学习进度的变化，逐级递进地开展教学设计，保证高中物理学科电磁部分知识教学的有效性。以高二物理的“动生电动势”与“感生电动势”的教学为例。在第一阶段的“动生电动势”教学情境创设方面，教师要展示一个U型导轨实验装置，导轨上放置一根金属棒，导轨与金属棒之间用绝缘材料隔离。当金属棒在导轨上滑动时，与导轨连接的灯泡会亮起。而后，邀请学生上台操作实验，观察灯泡的亮暗变化，并以四人为一个小组，让学生绘制导体在磁场中运动的示例图，按照导体的大小及运动速度改变示例图的内容。以此，引出动生电动势的概念，引导学生以小组为单位讨论金属棒滑动与电流产生之间的关系。在第一阶段的“感生电动势”教学情境创设方面，教师要展示一个线圈与灯泡串联的电路，当线圈中的磁铁快速插入或抽出时，灯泡会亮起，学生需要观察磁铁插入或抽出速度对灯泡亮暗的影响。同时，使用不同匝数的线圈重复以上实验步骤，让学生分析线圈匝数对磁场的影响。帮助学生理清磁铁运动与电流产生的关系。在学生理解“动生电动势”与“感生电动势”基本知识概念之后，教师可以抛出“为什么同样是电磁感应现象，却有两种不同的电动势产生方式？”这一问题，引导学生从磁场变化、导体运动以及电动势产生机制等方面进行实践探索。其中，这一阶段课程教学，主要是培养学生思维认知，帮助学生加强对“动生电动势”与“感生电动势”基础概念的理解，让概念的转变能引起学生对知识的学习思考。第二阶段的情境互动，要让学生尝试用不同材质的导体（如铜棒、铁棒等）替换U型导轨实验装置中的金属棒，观察并记录产生的电流变化。同时，让学生对生活中利用“动生电动势”或“感生电动势”原理的设备或装置进行列举。加速对学生新概念的构建过程。第三阶段的情境互动，需要教师将学生分为四个小组，每个小组以“探究磁场变化速率对感生电动势大小的影响”为题设计一个物理实验，并由四个小组交替完成不同实验项目。以此，加深学生对“动生电动势”与“感生电动势”的记忆，为高中物理电磁学部分知识的巩固提供支持。

（三）积极开展高中物理“以赛促学”实践活动

概念转变教学是以学生为中心构建课程教学体系，学生的学习体验与感受，直接关乎概念转变教学效果。教师可以通过积极开展高中物理的学习实践活动，强化学生知识学习的沉浸感，并利用“以赛促学”的教育设计，有的放矢地开展教育布局[4]。以高二物理的“交变电流”知识应用为例。其一，活动设计要以“设计并制作一个基于交变电流原理的简单电路”为内容，把展示电路中交变电流周期性、方向变化、有效值三项特性为主要竞赛方向。并把电压变换、电流测量、信号传输等特定功能的实现情况作为评价依据。其二，在评价标准方面，教师要以“电路设计的独特性与创新性及是否巧妙地运用了交变电流的原理”“电路能否清晰地展示交变电流周期性、方向变化、有效值的特性”及“电路是否实现了电压变换、电流测量、信号传输等预期功能”三项内容为依据。其三，活动将以团队合作的方式进行，教师要将拔尖学生、中等生及学困生交替分配在各个不同小组，强化学生之间认知冲突，进一步借助交变电流电路的制作，运用实践活动阐述交变电的产生原理、变化规律及峰值、有效值等知识内容。同时，让学生在制作电路的过程中学会看懂正弦式交变电流的公式与图像，帮助学生利用电感器、电容器及扼流圈等构件，设计一个具有创新性、可拓展性的简单电路设备。其四，教师要将各小组设计的交变电流的电路进行比较，选择最优者给予精神与物质奖励，并将其作为教师教具永久用于后续教学工作，增强学生的成就感与荣誉感。因此，积极开展高中物理“以赛促学”实践活动的目的，是将学生对高中物理电磁学部分的个人理解、见解融入学习实践，有效为学生知识的学习表达与运用提供一个良好平台。使学生能在与其余学生开展互动的过程中，不断强化对知识概念的学习转化，增强概念转变教学方法在高中物理电磁学部分中的应用有效性，为学生走出知识学习误区、树立正确的理解提供帮助。此外，学生设计的简单交变电路，亦可用于后续变压器原理、电能的输送等关键知识的学习，为学生从更多维度进行知识的理解与学习创造有利条件。

结束语

综上所述，概念转变教学法对学生课程知识的修正，极大地提升高中物理电磁学部分教学的趣味性、互动性，让每一位高中生均能体验物理学知识学习的魅力，激发学生知识学习的探索欲、求知欲，使高中生具备独立解决各类学习问题、难题的能力，有利于强化学生学习反思及批判能力，为学生更好地掌握电磁学知识应用技巧、积累知识应用经验夯实基础。

参考文献

[1]任虎虎，汪明.概念转变视角下的高中物理单元整体教学探索[J].物理通报，2024（8）：147-151.

[2]刘金梅，钟薛娟，王琳溢.基于“教-学-评”一致性理念的迷思概念转变教学分析[J].物理教师，2024，45（5）：22-26.

[3]黄子珊，许桂清.基于概念转变的高中物理演示实验POEA教学策略[J].物理实验，2023，43（6）：58-62.

[4]杨在碧.高中物理电磁核心概念教学探讨[J].高中数理化，2019（4）：112.