高中物理新課程下的概念教學(xué)

高中物理新課程下的概念教學(xué)2主題解析

●所謂概念，布魯納認(rèn)為：沒(méi)有任何一件事或事物是獨(dú)一無(wú)二且與其他事物沒(méi)有關(guān)聯(lián)的，因此借由這些關(guān)聯(lián)可以找到一些共同的特征而歸為同一個(gè)類別，人們透過(guò)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)歸類而建立形成的類目稱為概念?！?/p>

所謂物理概念，就是“反映物理現(xiàn)象和物理過(guò)程本質(zhì)屬性的一種抽象，是在大量觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維方法，把一些事物本質(zhì)的、共同的特征集中起來(lái)加以概括而形成的.”（注：查有梁等著：《物理教學(xué)論》，廣西教育出版社1998年版，第270頁(yè).）

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●物理概念是觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維的產(chǎn)物物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人的頭腦中的反映，是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分析、綜合、比較、抽象、概括、科學(xué)推理、類比、等效等科學(xué)的思維方法，排除片面的、偶然的、非本質(zhì)的因素，抓住一類物理現(xiàn)象共同的本質(zhì)屬性，加以抽象和概括，并且用特定的物理名詞固定下來(lái)，建立起物理概念。在物理概念的形成過(guò)程中，感覺(jué)、知覺(jué)、表象等是基礎(chǔ)，科學(xué)思維是關(guān)鍵。一、物理概念的特點(diǎn)4

●物理概念的內(nèi)涵與外延是既有區(qū)別又有聯(lián)系的物理概念的內(nèi)涵是指概念所反映的對(duì)象、現(xiàn)象、過(guò)程所特有的本質(zhì)屬性，是該事物區(qū)別于其他事物的本質(zhì)特征，就是我們平常所說(shuō)的概念的物理意義，它是對(duì)物理概念質(zhì)的規(guī)定。物理概念的外延是指具有物理概念所反映的本質(zhì)屬性的全體對(duì)象，它是對(duì)概念在量上的規(guī)定，就是我們平常所說(shuō)的物理概念適用的范圍和條件。

一、物理概念的特點(diǎn)5

●物理概念的學(xué)習(xí)一般從定性向定量過(guò)渡物理概念的學(xué)習(xí)首先是從感覺(jué)、知覺(jué)、表象開始，對(duì)物理概念形成一種定性的認(rèn)識(shí)，然后盡可能地使定義的概念與數(shù)學(xué)和測(cè)量聯(lián)系起來(lái)，以便實(shí)現(xiàn)定量化描述。正如湯姆孫所說(shuō)的：“如果不能用數(shù)學(xué)來(lái)表示，那么你的認(rèn)識(shí)是不夠的、不能令人滿意的，可能只是初步的認(rèn)識(shí)，在你的思想上還沒(méi)有上升到科學(xué)的階段，不論你講的是什么”。一、物理概念的特點(diǎn)6●建立電容概念的實(shí)驗(yàn)——教材沒(méi)有說(shuō)明具體的實(shí)驗(yàn)方案，因此，有必要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合自己的實(shí)驗(yàn)方案RCES12A

選取C、R、E的適當(dāng)值，可以用人工方法收集數(shù)據(jù)、制作圖像。關(guān)于建立電容概念的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)作電容器放電I－t

圖像關(guān)于建立電容概念的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(2)用電子鐘半定量演示●用一節(jié)干電池對(duì)2000μF電容器充電，隨后用充電后的電容器作為電源，對(duì)電子鐘供電，電子鐘工作一定時(shí)間后停下來(lái)，記錄工作的秒數(shù)；●用兩節(jié)干電池對(duì)該電容器充電，給同一電子鐘供電，電子鐘工作的時(shí)間約為兩倍。●認(rèn)為電子鐘工作時(shí)電流是一定的，2倍的時(shí)間意味著通過(guò)的電量是2倍。即：電容器的電量和電壓成正比。關(guān)于建立電容概念的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(3)用數(shù)字電壓表定量演示V2V1CV1+-+-+-+-+-+-+-+-V2V1CV1+-+-+-+-+-+-并聯(lián)后，電容器的電壓、電量均變?yōu)樵瓉?lái)一半?？梢奞

∝U，即C＝Q/U

C等于單位電壓所儲(chǔ)存的電荷量寫成等式：Q＝CU關(guān)于建立電容概念的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(3)用數(shù)字電壓表定量演示最后一個(gè)方案更適合用來(lái)建立電容的概念。11

●物理概念的學(xué)習(xí)具有階段性對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)他們對(duì)物理概念的理解是一個(gè)由淺入深的過(guò)程。因而在教學(xué)的不同階段，要求學(xué)生對(duì)概念的理解可以有不同的深度，這樣可以避免在某個(gè)階段由于講得過(guò)份復(fù)雜而引起學(xué)生理解上的困難，或在某個(gè)階段過(guò)分簡(jiǎn)單而使學(xué)生感到?jīng)]東西可學(xué)。一、物理概念的特點(diǎn)12二、物理概念學(xué)習(xí)的一般模式感知材料形成表象分析比較抽象概括變式遷移完善結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)情景抽象加工鞏固深化13

●創(chuàng)設(shè)物理情境，引入物理概念

教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造條件，使學(xué)生在有關(guān)情境、現(xiàn)象中“漫游”，列舉大量的事實(shí)，喚起學(xué)生已有的感性認(rèn)識(shí)，或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，或組織有關(guān)實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)觀察中獲得一些感性知識(shí)。其目的是使學(xué)生對(duì)待研究的事物有一個(gè)明晰的印象，在這一過(guò)程中，教師要著重引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，達(dá)到了解現(xiàn)象、取得資料、提出問(wèn)題的目的。

三、物理概念形成的基本過(guò)程14挑戰(zhàn)：不可能完成的任務(wù)器材：交流電源、兩根長(zhǎng)導(dǎo)線、一個(gè)小燈泡、短導(dǎo)線若干要求：不允許小燈泡與電源相連，但要求使其持續(xù)發(fā)光《變壓器》教學(xué)中的課題引入15

●運(yùn)用思維方法，定義物理概念（1）建立物理概念的基本思維方法三、物理概念形成的基本過(guò)程（2）讓學(xué)生參與科學(xué)思維過(guò)程，引導(dǎo)他們逐步建立起正確的物理概念

其中最基本的有如下幾種：抽象概括、歸納演繹、類比、理想化方法、數(shù)學(xué)方法、等效等。16

●運(yùn)用物理概念，納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)

對(duì)物理概念的理解和應(yīng)用要抓住三個(gè)方面：第一，明確概念的定義、內(nèi)涵和外延。第二，運(yùn)用是形成概念的重要環(huán)節(jié)。第三，由于物理概念一般較復(fù)雜，因此，要求學(xué)生一次性理解物理概念是不符合認(rèn)知規(guī)律的。三、物理概念形成的基本過(guò)程17課例的呈現(xiàn)與評(píng)析一、課例：速度變化快慢的描述——加速度

教法1新課導(dǎo)入起動(dòng)的車輛初始時(shí)刻的速度(m/s)可以達(dá)到的速度(m/s)起動(dòng)所用的時(shí)間(s)小轎車03020火車050600摩托車0201018課例的呈現(xiàn)與評(píng)析一、課例：速度變化快慢的描述——加速度

教法2第一部分新課引入圖1-5最大時(shí)速：狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)：2450km/h

F1方程賽車：369km/h

車型奔馳S500Spark1.0L富康1.6L桑塔那1.6L紅旗世紀(jì)星2.4L寶馬730QQ0.8L速度變化所用時(shí)間0~100km/h5.6s0~100km/h17.0s0~100km/h14.5s0~100km/h13.9s0~100km/h11.0s0~100km/h8.3s0~100km/h21.0s初速度（m/s）經(jīng)過(guò)時(shí)間（s）末速度（m/s）波音737客機(jī)起飛03084高級(jí)跑車01284摩托車01260磁懸浮列車501298戰(zhàn)機(jī)空中加速30015450速度變化量與經(jīng)過(guò)時(shí)間的比值2.87541021問(wèn)題討論

●為什么說(shuō)“認(rèn)知沖突”是概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的有效策略？

1．正確認(rèn)識(shí)前概念

所謂前概念，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)某個(gè)具體的物理概念之前，其頭腦中已形成了與此物理概念相關(guān)的認(rèn)識(shí)和理解。前概念的形成有以下二種情況，一種是樸素的前概念，是指學(xué)生在走進(jìn)課堂前對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)及社會(huì)交往中形成的概念；另一種是學(xué)習(xí)后的前概念，是指學(xué)生在課堂內(nèi)學(xué)習(xí)的概念（但不很完整或有偏差的概念），對(duì)后續(xù)新概念學(xué)習(xí)中有影響的概念。

22問(wèn)題討論2．認(rèn)知沖突策略

認(rèn)知沖突策略來(lái)自皮亞杰的思想，即認(rèn)知沖突引起認(rèn)知的不平衡，后者決定同化與順應(yīng)之間的相互作用，直至新的平衡的恢復(fù)?？傊J(rèn)知沖突就是在學(xué)生的認(rèn)知心理造成差異與不平衡。一旦引發(fā)這種認(rèn)知沖突，就會(huì)引起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和探索欲，促使學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化與順應(yīng)。所以引發(fā)認(rèn)知沖突是激勵(lì)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的契機(jī)與條件。23問(wèn)題討論3．揭示前概念

（1）拋出問(wèn)題引出前概念

（2）合作學(xué)習(xí)引出前概念

（3）課前訪談、問(wèn)卷調(diào)查引出前概念24問(wèn)題討論4．引起認(rèn)知沖突的方法

（1）利用物理實(shí)驗(yàn)引起認(rèn)知沖突（2）利用合作學(xué)習(xí)引起認(rèn)知沖突（3）利用悖論引起認(rèn)知沖突

25問(wèn)題討論

●如何形成概念？

感性認(rèn)識(shí)是進(jìn)行思維加工以形成物理概念的基本材料，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣的有效武器。感性認(rèn)識(shí)不足，是學(xué)習(xí)物理概念的主要障礙。因此，要使學(xué)生更好地形成正確的物理概念，必須設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)教學(xué)要求，借以引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生挖掘問(wèn)題、思考問(wèn)題、探索事物的共同特征和本質(zhì)屬性的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生獲得必要的、充分的感性認(rèn)識(shí)。26例：機(jī)械波概念形成27問(wèn)題討論

●如何深化概念？

1．建立概念之間的聯(lián)系2．對(duì)相似概念進(jìn)行比較28研究鏈接

●由蔡鐵權(quán)、姜旭英、胡玫編寫的：《概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)》，教育科學(xué)出版社，2009年版。

此書以現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合概念轉(zhuǎn)變教學(xué)理論、概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的研究與實(shí)踐，介紹了概念轉(zhuǎn)變的模型及其發(fā)展、概念轉(zhuǎn)變的方式、概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程及概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式與策略，從概念轉(zhuǎn)變教學(xué)過(guò)程出發(fā)，構(gòu)建了概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)體系——探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)：了解已有概念；引發(fā)認(rèn)知沖突；解構(gòu)迷思概念；解決認(rèn)知沖突：建構(gòu)科學(xué)概念。全書著重反映了近三十年來(lái)國(guó)際上關(guān)于概念轉(zhuǎn)變科學(xué)教學(xué)研究的新成果及當(dāng)前趨勢(shì)，符合新課程的理念，對(duì)我們一線教師注重教學(xué)實(shí)踐而缺乏理論素養(yǎng)，不失為一本好書。29研究鏈接

●由徐寧、郭玉英撰寫的：國(guó)外物理概念轉(zhuǎn)變研究：借鑒與啟示.《課程·教材·教法》（京），2009,（6）。

此文從國(guó)外對(duì)學(xué)習(xí)者前概念及概念轉(zhuǎn)變的相關(guān)研究，搜集了教育心理學(xué)和物理教育研究者共同的研究成果，文章從關(guān)于前概念的研究、概念轉(zhuǎn)變模型及其發(fā)展、概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的研究、對(duì)概念轉(zhuǎn)變結(jié)