物理觀念形成與發(fā)展的教學(xué)策略

1、1物理觀念形成與發(fā)展的教學(xué)策略物理觀念形成與發(fā)展的教學(xué)策略曾志旺（玉環(huán)縣楚門中學(xué)（玉環(huán)縣楚門中學(xué)浙江玉環(huán)浙江玉環(huán)317605317605）物理觀念是指學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)，在深入理解物理學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對(duì)物理的概括性認(rèn)識(shí)，具體表現(xiàn)為主動(dòng)地運(yùn)用物理思想、方法和觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)身邊事物和處理問(wèn)題的自覺(jué)意識(shí)或思維習(xí)慣。物理觀念主要來(lái)自3個(gè)方面：一方面來(lái)自于學(xué)生對(duì)物理學(xué)科具體性知識(shí)的反思和概括，形成知識(shí)類物理觀念，如力的觀點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)、能量的觀

2、點(diǎn)等；另一方面來(lái)自于學(xué)生對(duì)物理探究過(guò)程、學(xué)習(xí)方法的反思，形成方法類的物理觀念，如類比方法、等效方法、模型思想；再一方面來(lái)自于對(duì)物理在社會(huì)生活中的價(jià)值的認(rèn)識(shí)和反思，形成的情意類的物理觀念，如物理價(jià)值觀。這3方面觀念相互影響、共同作用構(gòu)成物理觀念這一有機(jī)整體。如圖1所示。物理觀念具有層次性，一方面指在不同學(xué)習(xí)階段形成的觀念是不同的；另一方面指同一觀念在不同的學(xué)習(xí)階段，其內(nèi)涵的豐富程度是不同的。物理觀念具有能動(dòng)性，主要表現(xiàn)為能夠?yàn)樾挛锢碚J(rèn)識(shí)指

3、明思維方向。誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“在建立一個(gè)物理學(xué)理論時(shí)，基本觀念起了最主要的作用，物理書上充滿了復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，但是所有的物理學(xué)理論都是起源于思維與觀念，而不是公式”。“教育給予人們的無(wú)非是當(dāng)一切已學(xué)過(guò)的東西都忘記后所剩下的東西”（勞厄）。隨著歲月的流逝，物理學(xué)研究的事實(shí)和結(jié)論被學(xué)生忘記了，但通過(guò)具體物理知識(shí)的學(xué)習(xí)凝練而成物理觀念卻植根于學(xué)生頭腦中而被長(zhǎng)時(shí)間保留，成為他們的思維習(xí)慣和行為習(xí)慣。因此，中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)重視學(xué)生物理觀念的形成與

4、發(fā)展。筆者認(rèn)為，以下一些策略是比較有效的。一、引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤前觀念的轉(zhuǎn)化一、引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤前觀念的轉(zhuǎn)化認(rèn)知沖突的引發(fā)是指，當(dāng)原有觀念與新經(jīng)驗(yàn)之間出現(xiàn)對(duì)立性矛盾時(shí)而感受到的疑惑、緊張和不適的狀態(tài)。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是基于原有經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)不斷地與新信息進(jìn)行交流、“撞擊”的相互作用中，在學(xué)生的頭腦中建構(gòu)出的新的認(rèn)知模式，即生長(zhǎng)出新知識(shí)。在這一過(guò)程中，學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)的激發(fā)及與新知識(shí)的交互作用是建構(gòu)認(rèn)知模式的關(guān)鍵。

5、認(rèn)知沖突是在積極的認(rèn)知活動(dòng)中產(chǎn)生的，學(xué)習(xí)者在真實(shí)情境面前聯(lián)想起原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，而且試圖對(duì)新、舊經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照、整合，并試圖找到新的平衡，即認(rèn)知沖突的解決過(guò)程。處在適度認(rèn)知沖突的氛圍中，行動(dòng)最有動(dòng)力，解決認(rèn)知沖突有不同的途徑，研究表明，原有觀念在遇到新觀念時(shí)，學(xué)生對(duì)新觀念的處理方式通常有3種情況：①?gòu)街钡鼐芙^了新觀念；②通過(guò)機(jī)械記憶，新觀念取代舊觀念；③對(duì)新舊觀念進(jìn)行整合，接納新觀念。具體的物理教學(xué)中要實(shí)現(xiàn)原有觀念的轉(zhuǎn)變則需要滿足3個(gè)條件：

6、①原有觀念跟物理事實(shí)存在矛盾；②新觀念比舊觀念更易于解釋物理事實(shí)，即新觀念具有可理解性和合理性；③新觀念的有效性。因此，在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)有效的問(wèn)題情境時(shí)得考慮這三個(gè)條件，當(dāng)然除了能引發(fā)認(rèn)知沖突外，還得易于對(duì)認(rèn)知沖突的處理與解決，只有這樣，才能順利實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤觀念的轉(zhuǎn)變，生成正確的物理觀念。3生意識(shí)到用已有的知識(shí)無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，然后教師指出：“原則上，我們可以用牛頓定律解決所有力學(xué)問(wèn)題，但是，像上述情形受力比較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，直接用牛頓定律

7、解決就非常困難，需要引入新的概念?！苯又鴰ьI(lǐng)學(xué)生回顧歷史上動(dòng)量概念建立過(guò)程及科學(xué)家的思考和所做的工作……如何通過(guò)研究碰撞等復(fù)雜的力學(xué)問(wèn)題，建立動(dòng)量概念的思想和方法，思考運(yùn)動(dòng)的量度與追尋守恒量的關(guān)系、思考自然界的對(duì)稱性和物理守恒律間的關(guān)系等。這種基于真實(shí)史實(shí)的教法，使學(xué)生受到了大量物理思想、方法和物理觀念的熏陶，逐漸認(rèn)識(shí)“每一種守恒定律，必定有其伴隨的物理對(duì)稱性”這樣的物理觀念等。五、挖掘?qū)嶒?yàn)探究功能，促進(jìn)物理觀念構(gòu)建五、挖掘?qū)嶒?yàn)探究功能

8、，促進(jìn)物理觀念構(gòu)建物理觀念是隱藏于具體性知識(shí)背后的概括性觀點(diǎn)和思想方法，物理觀念只有在學(xué)生本人親自經(jīng)歷知識(shí)的探索發(fā)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)具體物理知識(shí)進(jìn)入深入分析和挖掘才能展開(kāi)出來(lái)，并在與他人的交流討論與具體應(yīng)用中獲得日漸清晰的認(rèn)識(shí)。因此，在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境，讓學(xué)生親身體驗(yàn)物理知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，感悟物理知識(shí)中蘊(yùn)含的思想、觀點(diǎn)和方法，使學(xué)生通過(guò)高水平的思維活動(dòng)，深刻理解和掌握物理知識(shí)，并通過(guò)不斷的反思、概括、提升，從而促進(jìn)物理觀念的構(gòu)建。比如，

9、“牛頓第二定律”課題教學(xué)。在教師的適當(dāng)引導(dǎo)下，學(xué)生開(kāi)始認(rèn)為物體的加速度與所受的外力及物體的質(zhì)量有關(guān)，并且外力越大，加速度越大；質(zhì)量越大，加速度越小。如何研究它們之間具體的數(shù)值關(guān)系呢？學(xué)生答：可以用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)探索。使用控制變量法，先確定m不變，研究a與F關(guān)系；再確定F不變，研究a與m的關(guān)系。然后要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量不同情況下物體的加速度（提示：物體可放在氣墊導(dǎo)軌上，以減小摩擦，用光電管和計(jì)時(shí)器記錄時(shí)間）。學(xué)生設(shè)計(jì)的裝置圖如圖3，用兩只光電門分

10、別測(cè)出（寬度d）通過(guò)時(shí)所需的時(shí)間t1、t2，兩光電門間距s，則物體運(yùn)動(dòng)的加速度。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出stdtda2)(212222??。最后得出牛頓第二定律。maFa1??上述實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，學(xué)生遷移相關(guān)物理觀點(diǎn)、思想和方法到新的問(wèn)題情景中，并作出創(chuàng)新性應(yīng)用。如猜測(cè)加速度與什么因素有關(guān)且可能是什么關(guān)系的，采用控制變量法設(shè)計(jì)方案，通過(guò)邏輯推理得出加速度算式等。因此是非常有利于物理觀念構(gòu)建的。六、在原始物理問(wèn)題情景中實(shí)現(xiàn)觀念的創(chuàng)新應(yīng)用六、在原

11、始物理問(wèn)題情景中實(shí)現(xiàn)觀念的創(chuàng)新應(yīng)用“原始”物理問(wèn)題是指，自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問(wèn)題，其教學(xué)如圖4如示。當(dāng)學(xué)生面臨原始物理問(wèn)題的“頭”時(shí)，由于原始問(wèn)題只暴露了現(xiàn)象的某些特征，難以對(duì)它作出有效的判斷，只能根據(jù)某些事實(shí)或已知理論，運(yùn)用類比、外推、猜測(cè)、不連續(xù)和非邏輯的方法形成適應(yīng)性的領(lǐng)悟，提煉“物理圖像”從而走出認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵一步。當(dāng)學(xué)生面臨原始問(wèn)題的“尾”時(shí)，同樣需要借助于物理直覺(jué)來(lái)判斷結(jié)論的合理性。因此，教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“