物理概念教学的探究策略，本文主要内容关键词为：物理论文,概念论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
科学探究不仅体现了物理学的本质特征，同时也是物理教学的重要组成部分。根据新课程标准的理念，科学探究除了作为一种教学方式、一个教学内容外，同时还应是一种精神贯穿在教学过程的始终。因此用科学探究的思想指导概念教学是适应新形势下物理教学改革的需要，也是革新传统教学之弊端的有效方式。在这种思想指导下我们将概念教学划分为以下几个阶段：
一、探究学生的前概念阶段
1.探究前概念的重要性
学生的头脑不是一张白纸，他们在学习某一物理概念之前，由于日常生活经验和定势思维的习惯，对一些物理现象和问题早已形成了自己的看法和认识，并得出了一些与科学概念不尽一致甚至相悖和错误的观念及其特殊的思维模式，这就是前概念。这些形形色色的前概念，指导或决定着学生的感知过程，并将对学生解决问题的行为和思维产生重要影响。如果执教者不对此问题进行认真考虑和分析，则很容易由于师生之间对物理现象认识角度的重大差距，使学生在学习中产生疑虑、排斥，或机械接受，在实际问题的分析和处理时仍沿用原来错误的认知，无法有效地将科学概念建构在自己的知识框架中。因此探究学生头脑中原有的前概念，分析它们对新知识学习可能造成的影响，然后找准突破口，对症下药是搞好概念教学的前提。
2.前概念的类别及施教策略
前概念一般分为两类：一类前概念虽然与科学概念不尽一致，但却有着合理的成分，是进一步正确认识的基石，教学中只要注意引导学生分析、归纳，切入物理实质，便能形成科学认知。而另一类前概念则与此大不一样，由于非本质联系的外显性、多样性掩盖了本质联系的内在性和单一性，从而带来了以表代里、以偏概全、想当然等错误认识。如：高速行驶的汽车比低速行驶的汽车刹车难这一现象让学生得出：“速度大则惯性大”。又如：有大小、有方向的量肯定是矢量等，这些错误的认识在日常学习生活的强烈刺激中和定势思维的习惯下往往使学生根深蒂固、难以放弃。因此针对这类前概念，引导学生在探究的过程中发现前概念的荒谬和错误，经过多次冲突和反思实现认识上的真正转变，才能建立起科学的认知。
3.如何探究前概念
笔者认为可以通过下述方法：1、问题法：围绕新概念教学精心设置一系列问题，要求学生在学习新知识前完成，并反馈给教师。2、讨论法：课堂教学中，以小组为单位，针对某一问题，通过大家“说物理”的方式，让每个人都有机会在群体中表达各自的观点和想法，并通过相互间的讨论促使其对自身原有认识进行审视、反思，然后将有争论的问题提交。需要注意的是无论采用那种方法，我们都必须鼓励学生大胆暴露他们的真实思想和疑虑，只有这样才能充分了解他们的前概念，这是教学的着眼点。
二、概念领会阶段
1.引导学生探究建立学习概念的因果缘由
俗话说，知其然才能知其所以然。任何物理概念的建立都有其必然性和必要性。在学习中引导学生探究概念建立的来龙去脉，因果缘由，认识概念在知识体系中的地位，方能使学生从整体上把握概念，达到对概念内涵的深刻理解。如势能的引入，其目的就是为了反映重力或弹力做功（保守力做功）的特点，因此教学中我们应该引导学生探究：重力和弹力做功都只和位置有关而与路径无关，而做功又必然和能量的变化相联系，根据这一点你是否可以想出用什么方法来反应它们做功的特点？在探究过程中，教师要认真地倾听学生的想法，观察学生的反应，并给学生思维的自由和空间，这样做表面上看好像在浪费时间，实则不然，通过这种思维条理性和目的性的训练，学生对势能这一概念的认识才会从源到果，获得真正理解。反之如果只是硬性灌输，反复强化，不在物理概念学习中经历必要的思维形式，学生只能机械记忆，不仅不利于学生的思维的培养，更会对后续学习设置障碍。如遇到下列问题：若势能零点选在位置
处时（非平衡位置），弹性势能的表达式还是
吗？如果不是，应该怎样分析？学生便会一筹莫展。
2.探究新概念与原有知识结构间的关系，确定相应教学策略
探究新旧知识在概括程度和包容范围上的关系，在不同类属概念的教学中对学生进行有针对性的科学思维训练。根据奥苏贝尔的同化论观点，学生要学习的新知识与其认知结构中起固定作用的原有观念大致有三种关系：
(1)原有知识的概括程度或包容的范围高于新学习的知识，属于下位学习。在学习了机械波之后学习声波；认识了匀变速运动后，学习平抛、斜抛等就属于下位学习，此时新旧知识之间存在隶属关系，教学中只需抓住上位概念（旧知识）的本质属性进行新知识的学习，引导学生把思维的重点放在探究新知识与同化它的原有知识之间的关系上。此时提供例证只是为了支持学生理解，加深、修饰、限定原有概念，或使讲课更生动，因此数量不必过多。
(2)原有知识在概括的程度和包容的范围上低于要学习的新知识，属上位学习，其模式为上位总括性的同化。这种情况下必须提供有足够数量和变式的正反例证引导学生探究概念的本质特征。先通过正例的连续呈现，让无关特征不断变化，帮助学生进行概括。接下来再紧接着出现反例，利用分化，消除原有认识中的误区。如：功的概念的学习，就是在力和位移基础上的一种上位学习，首先应利用无关特征不断变化的正例帮助学生概括：①一人沿水平方向拉动一个物体前进了一段位移，我们就说此人的拉力对物体做了功，大小为W=F×s。②一人扛着一袋水泥上一斜坡，虽位移和力不在一个方向上，但位移在垂直方向上有分量，因此力仍对物体做了功。但此时功的大小是W=F×scosθ。这样就突出了“位移是力的方向上的位移”这一本质特征。③一人提着一袋东西乘电梯上楼，这个人的力对物体是否做功？许多学生认为没有做功，因为人是站着不动的。此时可提出下列问题：物体的能量是否改变？能量为什么会改变？然后引导学生探究得出：人是站着上楼还是走着上楼，不是做功的本质特征，只要有力作用在物体上且在力的方向上发生了位移，那么力就对物体做了功。接下来再通过反例分化：①一个人扛着物体在水平方向上行走（匀速），人是否对物体做功？②一人用20N的水平力踢球，球滚出去30m，人对球做了多少功？通过探究，使学生加深对“必须在力的方向上发生有位移”以及“力必须持续作用在物体的整个位移中”等本质特征的理解。利用上述正、反例的讨论、分析，学生的思维过程在探究过程中必将建构起对功的概念的正确认知。
(3)新知识与原有知识既无上位关系，也无下位关系，只有横向上存在相互吻合的关系，则可以应用并列结合同化模式。采用类比的方式，通过知识的正迁移来进行新概念的学习。如学习“电磁波”类比“声波”，学习“电场力做功和电荷的电势能的关系”类比“重力做功和物体的重力势能的变化关系”，学习“电容C=Q/U”类比“电阻R=U/I，学生虽然对新知识很陌生，但对旧知识却非常熟悉，教师只要清晰地指出它们之间的相似点，学生就能很快借助已有的知识同化新学习的知识。这种情况的学习其思维过程也就是探究新旧知识的异同的过程，重点要放在探究新旧知识的质的区别上。
需要说明的是：作为概念教学，既可以变成“满堂灌”式的知识传授，也可以体现科学探究的思想，关键在于教师在教学中如何运用。我们认为，此过程中，教师除认真听取学生的意见和发言外，重要的不是急于去指出学生的错误，而是要通过学生的观点、思维方式去分析问题，在分析问题中暴露出认知上的冲突，在共同讨论、比较结论以及把自己的认识和科学知识进行比较和建立联系的过程中，获得正确的观点和思维方式，主动地构建、修正或放弃自己原有的错误认识。
3.通过实验，探究事物本质，纠正概念认识和学习中的误区
物理学呈现出来的不只是干巴巴的事实，物理课也不能只是干巴巴的讲解，从根本上说，物理教学是物理教师引导学生探究物质世界本质，转变其对自然界的原有认识和观念的过程。在这一过程中，教师必须从学生的反馈信息着手，针对其认识上的误区和不足，设计实验，通过实验事实的呈现，瓦解学生头脑中存在的错误观点，建立起科学概念。如：对学生头脑中普遍存在的“电池越多，灯泡越亮”“物体越重下落越快”“凸透镜都起汇聚作用”等观点以及学生缺少感性认识的相关问题：如“电容器的特性”“驻波”“静电感应”等，我们都应设计有针对性的实验来揭示事物本质属性。值得注意的是实验教学过程中学生的主动参与性与积极探究性才是保证实验起到修正、完善学生认知结构的关键。如果实验仅仅被当作一种道具、一种活跃课堂的兴奋剂，学生只是被动的接受实验事实，那么在表面的热闹下它是不能产生我们希望的效果的，这一点早已被许多研究所证明。
4.探究科学方法训练，培养学生的抽象思维和逻辑思维能力
物理概念反映的是物理现象和过程的本质属性，是物理事实的抽象产物。因此教学中要帮助学生有意识地进行比较、分析、综合、判断和推理，经历从“感性的具体到理性的抽象”过程，培养学生的科学思维方法。如对学生认为“速度大物体惯性越大”这一问题，教师可提供下列例子，诱导学生理性分析和思考：1.“子弹的飞行速度高达几百米每秒，为什么射入墙壁千分之几秒就会停下？”；2.“行驶的火车速度只有几十米每秒，为什么停下来却要几十秒钟？”；3.“如果速度越大惯性越大、速度越小惯性越小，那么速度为零，物体的惯性还存在吗？” 4.惯性是一个什么样的物理量？在大家的共同讨论、分析中，让学生明确、认识到错误所在。让他们真正体会到仅仅停留在事物表面认识问题是不够的，促使其在今后的学习中养成习惯，自觉进行理性分析。
三、概念的应用阶段
1.探究出有针对性的习题教学，加深概念的理解和应用
探究有针对性的习题设计，及时发现概念学习中的问题，活化、深化知识，形成技能。如学习了静电感应之后，分析带电量为+Q的点电荷放在距离不带电的半径为月的金属球的旁边，金属球上的感应电荷在球心处产生的场强的大小和方向怎样？学生虽然知道静电平衡时导体内场强处处为零，但这一认识还只是停留在低级的知识记忆水平，并不能自觉地去控制他们分析实际问题的思维过程，所以他们还不能通过分析点电荷在球心的场强去间接得出感应电荷产生的场强大小和方向。因此教学中必须有针对性地通过一些习题训练，引导学生学会用概念分析具体问题，方可使学生从概念的习得上升为认知技能的形成。
2.探究实际问题中的物理模型和知识应用
探究实际问题中的物理模型和知识应用，通过辨析、抽象、获得对现象的本质认识，找到解决问题的正确途径，加深对物理概念的认识。如图1，一高度h=0.2m的水平面在A点处与一倾角θ=30°的斜面连接，一小球以
的速度在平面上向右运动。求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑）?通过对此问题的分析，可使学生在加深平抛运动认识的同时学习如何抓住物理特征去分析问题，从而避免落入现象误区。其他诸如：驾驶员为什么要系安全带？、骑摩托车为什么必须戴头盔？植物生态的力学美等，通过关注自然和生活，激励学生的求知欲望和探索精神，训练他们应用物理知识解决实际问题的能力，从更高的角度去领略和认识物理的魅力。
图1
四、探究学习中的错误认识，进行概念总结
学生的认知很容易形成一种惯性，即定势思维，这种定势思维对概念的认知和理解既有积极的正迁移作用，但也会起相反的负迁移作用。同时由于自身认识的局限，也会在学习中对相近概念发生混淆，张冠李戴，或者孤立地学习一个概念，割裂彼此间的相互关联，不能有效地形成知识链条，建构整个体系，显然这样的学习结果势必造成对概念的错误认知和对知识的片面理解。因此概念教学还应在总结阶段通过采用一定的探究方式和措施，发现学生在学习过程中产生的问题和存在的误区，在清楚了解学生的问题之后，通过注意事项，列表对比，画树枝图等方式深化概念的理解，形成有机的知识网络。
综上所述，在物理概念教学中，我们应做到：用探究的方式教学生学习概念、理解概念；教会学生学会用探究的方式进行学习；最终促使学生养成自觉探究物理学与技术、社会、生活的密切联系及其应用价值的科学思维习惯。
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