1物理概念的形成过程

概念是指人脑反映客观事物本质特性的思维形式.人们通过实践,从客观事物中排除许多非本质的特性,抽出其特有属性概括而得到的.概念形成的过程如图1.

2物理概念教学培养学生思维能力的方法

在传统的物理概念教学中,教师过分追求学生对概念的记忆和教学速度,不注意学生是否真正理解概念,不注重在概念教学中对学生高级思维能力的培养.在新课改的大背景下,物理概念教学应该运用各种教学手段策略,让学生真正掌握物理概念,构建完善的物理知识结构,进一步培养学生高级思维能力.

2.1运用前概念转变培养学生高级思维能力

前概念反映的是学生在科学概念形成前从生活经验中构建的认知结构,并且它是人脑中顽固的不易被发现的认知结构.在物理概念学习中,学生前概念的存在势必会对学生理解物理概念造成一定阻碍.在传统教学中,物理概念往往是被灌输到学生脑海中的,只要求学生对物理概念做到识记程度.当然学生也就不会对科学概念与自身认知结构中的前概念的不同引起重视.然而当面对复杂问题时,学生又会不自觉地启用前概念,正确的科学概念并没有被真正掌握.避免前概念的影响,不如更好地利用前概念转变来培养学生高级思维能力,让学生从对物理概念的初步看法转变为自觉监控物理概念的形成和重构认知结构图示.

运用前概念转变培养学生高级思维能力主要有两个步骤:(1)创设前概念与科学概念认知冲突情境.所谓认知冲突情境是指出现了学生前概念无法解释的实际事物的新现象,使学生对已有的知识结构体系产生质疑的情境.学生的认知结构必须有学生本身主动建构的,任何前概念转变也必然是学生主体能动完成的.研究表明学生前概念转变的关键就是利用学生在前概念和科学概念之间的认知冲突.(2)引导学生在前概念向科学概念转变时进行元认知监控.单单为学生创设了前概念与科学概念认知冲突情境远还是不够的,如果在前概念向科学概念转变过程中学生不能实时进行元认知监控,那么前概念依然无法向科学概念正确转变.教师应该引导学生对转变过程进行自觉监控,找出前概念与科学概念之间的正确联系和区别.

2.2运用概念变式培养学生高级思维能力

一个概念的形成首先要清楚事物的本质属性,排除非本质属性,分辨事物的关键特点,只有当这些关键特点全都相交于同一点时,概念才会真正在头脑中形成,成为认知结构的一部分.在物理概念教学中,一味直述物理概念对象的本质属性并不能引起学生学习的发生,学生不能主动把新概念重构入自己的知识结构中.教师应该要通过与学生的互动,运用概念变式策略,把研究对象的关键属性划定在一个空间范围内,创设一个变异空间,让学生自己聚焦这些关键属性,清楚关键属性不同和相同时的区别,明确概念的内涵和外延,自己形成明确的概念并构建认知结构,从简单识记到网格布局,培养学生的高级思维能力.

概念变式在心理学上来说就是改变看待事物的角度或呈现方式等事物的非本质属性,并在这个过程中保持事物的本质属性的稳定,使个体充分认识事物的本质属性.具体有四种变异方法:(1)对比.把所研究的事物与其他事物相比较,通过对比使事物呈现出其本质属性.(2)类比.在不同的事物上出现了某些类似或相同的属性,这些事物便可以归属于一类,而这一相同的属性便是联系这一类事物的纽带.学生会通过类比,审辨出他们的共同属性,把这类事物以这一纽带相互关联起来,建立网格化的认知结构.(3)区分.分辨某一事物的某一方面是否是该事物的本质属性,则从整个事物属性中把这一方面的要素独立出来,改变这一属性,保持该事物其他属性不变,监控该事物是否因为该属性的变化而改变.根据结果可分辨出该属性是否为本质属性.(4)融合.事物的概念是有其各方面的本质属性综合融合起来的,对事物的概念认识也就必须是整体认识该事物的不同要素.

2.3运用概念图培养学生高级思维能力

概念图具有三大特征:层次结构特征、交叉结构特征和图式化特征,正是因为概念图的这三大特征,在物理概念教学中运用概念图可以培养学生高级思维能力.概念图的层次结构特征是指在概念图中主题概念置于中心位置,以次级概念和更低级概念依次向外扩张.如此在绘制概念图时,学生势必会对所学概念进行比较分析,确定哪些概念在中心,哪些概念应该在某个次级概念之下,再综合排列成一纵向的知识结构体系.概念图的层次结构特征训练了学生的发散性思维,加深了学生思维的深度.概念图的交叉结构特征是指概念与概念之间的相互发生联系,这种联系可以是直接的,也可以是间接的,在概念图中通过连接线和连接词进行相关联.概念图的交叉结构特征训练学生监控新知识和已有的认知结构中概念的联系,综合这种关联,建构新的知识结构,形成网格布局,扩大知识的广度和关联性,寻求新的连接概念的维度.概念图的图式化特征是指主题结构以形象生动的可视化图形展现.概念图的图式化特征训练学生把大脑中认知结构通过概念图反思,这时概念图既是思维的支架,也是思维的结果.学生可以通过概念图对自身认知结构进行监控,也可以运用概念图进行自我评价,明确自己概念还有哪些地方不清楚,调节学习节奏.

3教学案例

例如,笔者在和学生学习“惯性”这一物理概念时,要求学生根据自己的理解画出概念图,其中有位成绩较好的同学花了一番心思,作出了如图2所示的概念图,从整个结构来看,他对前后所学概念的理解和处理都比较到位.当然,对于在系统的理解上还存在着一丝不足:他在“力”和“加速度”、“质量”和“加速度”的关系连接词上用了“改变”是不当的.而这个不当也很正常,因为牛顿第二定律还没学,可以认为这是其后续学习的最近发展区,也是有待深入学习和理解的问题.