时间：2022-10-16 02:48:09
物理概念是整个物理知识体系的基石和支撑点，是物理思维的基本单位和物理学科的基本要素.只有科学的、精确的和严密的物理概念才能准确地描述自然界的物理现象，对物理概念掌握正确与否直接影响到对物理理论的掌握和学习.[1]因此概念学习是学生建构物理学科知识体系并能加以运用的前提条件.
学生在没有接受正式的科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识，即前科学概念.[2]概念学习就是将前科学概念转变为科学概念的过程，但经过学习获得的科学概念也可能会在学习者的知识体系中逐渐偏离科学性或产生知识迁移的障碍，这种现象称作概念迷失.概念迷失现象在高中物理概念学习中非常普遍，解决这一问题不仅是促进学生建构物理学知识体系的需要，也是教师在新课程背景下实施有效教学的关键.
一、 物理学习过程中概念迷失的原因分析
1. 受前概念的干扰影响，引起的非本质认识的概念迷失
学生在正式接受学科教育之前形成的前科学概念，一般缺乏概括性和科学性，而且一旦形成，往往根深蒂固并形成思维定势，这些观念会阻碍学生对科学概念的顺应.学生经过学习后，前科学概念可以转变为科学概念，但科学概念在没有得到强化和应用的情况下，很可能会重新受到前科学概念中错误观念的冲击和影响，从而引起非本质认识的概念迷失现象.
例如，在概念学习前，许多学生往往都有这样的看法，认为静止的物体，用力来推它时才会运动，力停止作用时它就会停下来，推物体的力越大，物体运动得越快，速度就越大.这就是受到原有错误的前科学概念的干扰和影响，运用物理概念和规律的思维判断被阻断，不能联系所学的知识，想当然、习惯性地按错误的生活观念进行判断，所以妨碍了物理概念的建立和巩固.同时，这些错误的前科学概念在很长时间里影响了学生对上述科学概念的理解.
2. 受类比定势的影响，引起的知识负迁移的概念迷失
类比定势通常是由于新旧问题之间存在着相似或者表面上存在相同之处，而这种相似性往往容易掩盖它们的不同点，给解决问题带来干扰.[3] 学生在物理概念学习中正是由于某些类比定势习惯的影响，往往运作单调、思维窄化从而造成一些知识上的负迁移.
例如，机械波和光波在介质中的传播速度大小的决定因素是不相同的，这两者就不可作类比联想，否则就会做出错误的结论.振动图象限和波的图象是非常相近的两个图象，但这两个图象的物理内容、物理意义完全不同.克服这种负迁移的有效办法，就是抓住两个现象之间的突出差别，分析其差异，找出类比不具备的前提条件，只有这样才能消除这种负迁移，培养学生的逻辑思维能力.
3. 受相近物理概念混淆的影响，引起的本质属性的概念迷失
物理上有许多相近的概念，它们既相互联系又相互区别，具有不同的本质属性.有的学生对它们的物理意义理解不透、区分不清，加上头脑中没有完整的物理情境，容易将它们之间的关系片面化，简单化.
例如，物理量的变化量与变化率，一字之差含义截然不同.位置的变化率是速度；速度的变化率是加速度；磁通量的变化率反应了电动势等.再如电阻和电阻率，自感和自感系数，动量与冲量，热量与温度等.它们因字面相近而使学生在思维过程中产生错误判断和思维分歧.学生在学习完一个科学概念之后，如果于另一个知识情境中接受了新的科学概念，那么当前后两个科学概念的字面内容非常接近时，两者相互之间会产生很大的干扰.
4. 受教学维度单一化的影响，引起的内涵外延的概念迷失
教师过分强调概念的某一侧面时，就会暗示学生忽略对其他方面的思考，造成对概念的外延不合理地缩小；或者将概念从复杂的背景中隔离出来进行孤立的认识，忽视具体条件的限制，造成对概念的理解简单片面.[3]这些做法都会妨碍知识在具体情境中广泛而灵活的迁移.下表给出了几个典型的例子.
二、物理教学过程中解决概念迷失问题的策略
“于不疑处有疑，方是进矣.”概念教学应该摒弃传统的“填鸭式”教学模式，不能仅仅满足于让学生“知其然”，更应该让学生“知其所以然”.那如何搞活物理概念教与学的双边活动，提高概念教学的效果？笔者认为，新概念的建立应该是一个打破学生原有认识平衡的过程，是学生自我认知瓶颈得以突破的过程，是学生概念体系进一步自我丰实的过程.
1. 设疑引发冲突，克服经验错误
认知冲突是指当个体意识到个人认知结构与环境或是个人认知结构内部不同成分之间的不一致所形成的状态.[4]教师在概念教学过程中应创设能引起学生产生认知冲突的教学情境，使其达到“心求通而未得、口欲言而未能”的愤悱状态，并在自困中反省，从而达到正确顺应新概念的目的.
【案例1】 “伏安法测电阻”教学片段
学生在初中阶段已经掌握了如何用伏安法测电阻，然而高中对此课题提出了更高的要求，讨论安培表内接和外接时两种电路的误差情况.初始阶段，学生的思维处于平衡状态，在他们原有的知识经验中，这两种电路是等价的.为了使学习引向深入，可以通过演示实验来激化矛盾，打破平衡，利用大型示教电表分别以两种电路去测量同一大电阻的阻值，两次测出的数据是5.2千欧和2.0千欧；然后又去测量同一只小电阻，测出的数据是5.0欧和2.0欧.悬殊的测量结果，造成了一种外来的强刺激，学生的思维被迅速地激发起来，从而促使他们积极主动地参与新课题的学习.从上述实例可知，直觉定势的发生大多由于某一自觉十分有把握的观念的驱使，但其思路“固化”一般是暂时的，一经提示或启发，学生往往会立刻领悟有关的道理.
2. 注重实验探究，否定错误推测
感性认识是理性认识的基础，所以丰富感性认识是帮助学生理解概念的重要手段，而感性认识要在实践中获得，所以探究实验可以帮助学生用真实的探究结果否定原来错误的认识.维果斯基指出：“科学概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的.一位试图如此做的教师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似的背诵外，一无所成.虽然模仿了相应概念的知识，但实际上是一片空白.”在物理概念学习中有相当一部分的前科学概念的负迁移必须依赖探究实验转化.
【案例2】 “自由落体运动”教学片段
前概念是“物体下落快慢是由它们的重力决定的，物体越重下落越快”. 针对学生的错误观点，可以从理论和实验两方面展开探究.先进行理论探究，若将轻物与重物缚在一起让其下落，那么与原物相比，是下落得更快些还是慢些？学生进行探究后产生两种观点：一种认为因重物被轻物拖住了，所以缚在一起比原重物慢些；另一种认为应比原重物快些，因两物连在一起比原重物更重了.显然两者针锋相对，通过讨论认识到“重物比轻物下落得快”是错误的.但学生的疑惑可能仍未消去，因为生活中的确看到铁块比羽毛下落得快，那么可进一步用实验进行探究.
【探究l】取外形相同的两只球，一只是钢球，另一只是铝球，让铝球超前钢球0.5m、0.25m……重复实验，通过探究得出，欲使两球同时落地，必须从同一高度同时释放.
【探究2】取两张完全相同的纸，其中的一张捏成团，从同一高度同时释放，探究发现等重的两张纸，并不是同时落地，探究讨论后学生自然明白，这是空气阻力的影响，这从反面作了论证.
【探究3】用毛细管实验探究，进一步说明在管中空气被抽去后，重力不同的物体下落的快慢相同.
自由落体运动的错误观点，从亚里士多德到伽利略持续了近2000年，学生在一堂课内解决是一件不容易的事，只有从多侧面进行探究，才能消除原来的先验概念，确立科学观点.
3. 加强概念变式，促进灵活迁移
布鲁纳认为，“学生在其中经历某件事情越是多样，就越有可能把该事情与其他事件联系起来，多种多样的训练，有助于增加事物之间的共同之处，指出每一事物的独特之处”.概念变式是指对同一个概念从多个维度进行分析，揭示不同描述方式间的内在联系，使学生从本质上认识所学的概念，避免对概念的孤立、机械的记忆.[4] 所以举一反三的变式练习可提供大量包含某一物理概念的正面和反面事例，突出概念事例的关键特征，舍弃其无关本质的特征，因而容易习得科学概念，有助于转变错误的认识.
【案例3】 “摩擦力”教学片段
为了使学生对摩擦力有正确的理解，完成知识的建构，形成知识“网络”，把相关的知识编成一个知识集成块，设计了渐进螺旋变化的变式问题.
①静止的物体只能受静摩擦力，运动的物体只能受滑动摩擦力？
②摩擦力的方向是否总是与物体运动的方向相反？
③在粗糙水平面上滑动的物体一定受摩擦力作用？
④摩擦力的方向总是与物体运动的方向在同一直线上？
⑤摩擦力总是阻力或者总是阻碍物体运动的吗？
⑥压力越大，摩擦力一定越大吗？
⑦计算滑动摩擦力公式F=μN 中的N等于物体重力吗？ 能否与重力无关？
⑧物体间接触面积越大，滑动摩擦力也越大？
⑨滑动摩擦力与物体运动的速度大小有关吗？
⑩最大静摩擦力与滑动摩擦力有什么关系呢？
4. 归类相似概念，辨析强化理解
美国心理学家桑代克认为，“学习迁移之所以产生是由于两种学习情景之间存在着共同成分，共同成分越多，迁移的效果越大”.反之，相同成分越多，对于不会区分的学生来说，就越容易混淆.物理教材中有较多的概念看似字面意思相近，实际却有很大的区别.通过对相似、相近或相关的知识进行比较分析，不仅能让学生对知识本质更明晰，而且能确切地认识它们之间的区别和联系，从根本上杜绝由于概念混淆不清而导致记忆不深刻.
【案例4】 “电压与电动势”辨析
5. 建构知识网络，提升概念应用
认知心理学关于知识表征的研究表明，在某一知识领域中，相关知识点都是围绕着中心概念来组织的，所有概念都被纳入到一个高度整合的知识结构之中，即知识网络，它是人脑贮存知识的有效方式.高中物理教材中的概念多，但概念间的逻辑关系不清晰.[4] 通过知识网络的构建，可以帮助学生清晰、全面、系统地掌握所学知识的整体结构及各知识点之间的联系，了解当前所学的某一知识点在整个知识结构中的位置及与其他知识的关系，促进对概念的巩固和深化.
【案例5】 物理知识可视化方式
图1是学习“电磁感应”之后构建的知识网络，图2是力的概念图.
三、对概念教学的深入反思
《学记》中说到：“善歌者，使人继其声.善教者，使人继其志.”应当指出在物理教学中推进概念教学时，客观上要求一线教师应不满足于对学科知识的把握，还需注重策略性知识的积累和运用.教学有法，但概念教学无定法.无论选用何种物理概念教学策略，笔者觉得都要注意以下几点.
1. 概念的应用应体现多元性
一个概念所涉及的问题往往具有复杂性和多面性，对事物某个侧面的重视和强调，往往会疏漏掉其他方面，而这些方面在另一个问题情境中，可能起到非常重要的作用.为解决这个问题，在教学中就要注意对同一内容的学习要有不同时间多次进行，每次的情境要经过不同目的的改组，分别着眼于问题的不同侧面.在这种学习中，学生可以形成对概念的多角度理解，并与具体情境联系起来，形成背景性经验，为知识的灵活迁移奠定基础.
2. 知识结构系统化应注重学生的主体性
在组织概念教学时，教师往往会根据自己的知识体系构建相关的知识网络，而忽略了学生自主构建知识网络的重要性.绘制知识网络图是一种培养学生元认知技能的有效工具.因为绘制知识网络图的过程中所蕴含的心理操作非常复杂，学生要能识别组成知识的基本概念，努力发现并理解概念与概念之间的多种关系及不同概念领域之间的隐含关系，同时编制知识网络图，还可以使学生意识并发现对不熟悉的新知识的模糊理解.因此，教师要鼓励和引导学生自主编制知识网络图.
3. 概念转变应把握好概念的广度和深度
不同学生的知识结构、认知能力、思维方式、学习习惯等存在较大差异，因此概念教学应针对不同学生而把握好广度和深度.为此，在实施概念教学前，可利用访谈、问卷调查、制作知识网络图或概念图等方式对学生进行诊断性评价，较全面地了解学生的前科学概念，然后根据不同情况选择合理的教学方式和策略，以适宜的广度和深度实施概念教学.
著名教育家布鲁纳曾说过：“人唯有凭借解决问题或发现问题的努力才能学到真正的发现的方法，这种实践愈积累，就愈能将自己学到的东西概括为解决问题和探究问题的方式.”适宜的概念教学可以提供丰富的学习材料和信息，有利于学生了解问题的来龙去脉，有利于学生主动地探究和思考.“千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金.”因此，在概念教学中教师要精心设计良好的教学策略，使学生由情入境，情景交融，学习欲望高涨，使课堂产生“风乍起，吹绉一池春水”的良好效果.
参考文献：
[1]文建军. 如何让学生更好地理解和掌握物理概念[J]. 新课程（中学版），2009（6）.
[2] 邢海静. 如何进行高中物理概念教学[J]. 中国教育技术装备，2009（22）.
[3] 杨德武. 新课程下高中物理概念教学的探索[J]. 现代教育科学（中学教师），2010（1）.
[4] 刘平安. 新课标下的高中物理概念教学[J]. 河南农业，2010（19）.