概念是科学大厦的基石,学习科学、探索科学都是从最基础的概念建构开始的,学习物理也不例外。然而在初中物理教学中,时常发现许多学生对物理概念认识不清、理解不透,且这一现象还较为普遍。究其原因可能是多方面的,但是笔者以为,教师对初中物理概念教学的基本特点认识不到位应该是其主要原因。初中物理概念教学有其自身的特点,正确地认识并把握这些特点,有利于帮助处于学习物理起步阶段的初中生突破概念建构的瓶颈,有效地提升物理教学的针对性和实效性。反之,则易带来负面影响。

一、初中物理概念教学的基本特点

1.感性特点

概念是人们在感觉、知觉和表象有效积累的基础上,通过分析综合、抽象概括等思维活动形成的,所以概念给人们的感觉是抽象的。但是概念并非凭空产生的,离开了感觉、知觉和表象的有效积累,人们也就无法科学、有效地建构概念,因此从这个意义上讲,初中物理概念教学应该是感性的。

初中生刚刚开始接触物理,对物理科学还比较陌生,甚至还有点畏惧。让学生充分地体验趣味的物理实验,观察独特的物理现象,不断地丰富感性积累,不仅有利于学生物理概念的高效建构,也有利于激发学生的好奇心和学习物理的兴趣、愿望,符合初中学生的心理认知特点。

合理地认识并把握好初中物理概念教学的感性特点,笔者认为以下3个方面应予以重点关注。

(1)观察和实验

物理学是一门以观察和实验为基础的科学,观察和实验也是学习物理、探索物理的基本方法。观察和实验会给学习者带来许多生活经验以外的直接经验和感性体验,为科学地建构概念积累宝贵素材,所以强调初中物理概念教学的感性特点符合物理学科的特点。我国着名物理教育家、苏州大学朱正元教授很早就提出过“瓶瓶罐罐做实验”的物理教学思想,虽然现在教育现代化水平高了,也许不再需要那么多的瓶瓶罐罐了,但是这种思想决不能丢。而在当前实际的物理教学中,忽视、轻视、甚至漠视观察和实验的现象还时有发生。原本属于学生实验的,改成了演示实验的,原本是演示实验,变成了“口头”实验,原本是“做”的实验变成了“写”的实验,全然不顾学生的真实感受,教师用自己的经验想当然地替代了学生经验,用自己空泛的说教简单地替代了学生对概念的自主建构,物理课失去了“物理味”,这也就难怪学生为什么听了许多遍,却依然会概念不清。

(2)媒体与软件

考虑到某些物理对象和实验对条件、成本、可看性、可重复性等的具体要求,物理教学中可以选用一些图片、动画、音视频和仿真实验室(如国内的仿真物理实验室、美国的鳄鱼夹仿真物理实验室等)加以辅助教学。例如在探究“热运动与温度的关系”时,不妨调用一下分子的无规则运动模拟动画(如图1所示);再如在讨论“声音的三要素”时,可以调用一下示波器仿真软件,对各种声源特征进行对比分析(如下页图2所示);又如在进行有关“电路”方面的习题教学时,不妨运用仿真物理电学实验室加以动态演示……科学、合理地应用媒体和软件可以有效增强物理教学的感性特点,以促进学生对物理概念的科学建构。

(3)问题与情境

众所周知,物理问题并不是凭空产生的,都是有其现实根源的。合理地设置物理问题与情境,可以让学生感受到物理就在自己的身边,有利于引导学生进行积极而有效的思维。例如在讨论力的作用的相互性特点时,教师不妨设置这样一个问题情境:假如你站立在一个绝对光滑的冰冻的湖面上,如何才能顺利地返回岸边?(参考答案:脱去鞋子向前扔出去,你会沿相反的方向退回岸边)我们在教学中,每每会激发出许多学生的奇思妙想。当然这样的案例不胜枚举,关键是要注意如何积极、及时地加以运用,努力避免机械地就事论事,了然无趣的概念教学。

2.渐进性特点

美国当代着名认知心理学家奥苏贝尔在他最有影响的着作《教育心理学:一种认知观》(1968年再版)的扉页上,有一句被广泛引用的反映学生原有知识状况重要性的话:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了一点后,再进行相应的教学。”的确,学生并不是空着脑袋走进教室的,他们或多或少地带着一些“先验经验”,这些先验经验是概念教学的起点,它们也常被称作“前概念”。学生的前概念大多是零散的、肤浅的、片面的、甚至还是错误的,有的是学习物理前形成的,有的是在学习物理过程中形成的,有待于在教学中不断地加以甄别、矫正、完善和巩固、强化,逐步地趋近于科学的物理概念。

前概念中有许多积极的元素,值得我们在物理教学中加以发现和利用。例如教学中可以借助学生对水流、水压的认识,逐步建立起电流和电压的概念;将小车在不同路面的分界线上发生偏转的原因类比光的折射原因……

前概念中也不乏错误的元素,值得教师予以关注和警惕。例如许多学生常认为“白雾”是水蒸气、物体远离平面镜成像变小、没有力就不运动……如果教师漠视学生头脑中与科学认识相异的这些前概念,经过一段时间,学生对该物理概念的理解很容易会退回到原有的水平,以至于在新的问题情境下连连出错。面对学生的错误,教师不要简单地求全责备,要更多地反思和改进教学的不足,要让他们知道科学家在探索物理世界时,也经常受到一些前概念的干扰,例如他们曾把对宏观现象的理解简单地映射到微观领域,以至于对光本性的认识、黑体辐射的认识出现过错误。

科学的概念建构不是一蹴而就的。从前概念发展到科学概念是一个动态的发展过程。例如对力的认识,从起初的力是产生运动的原因,逐步发展到力是改变运动状态的原因,力是产生加速度的原因,再到……,人们对力的认识还在不断深化。因此,初中物理概念教学中要把握好学生概念形成的渐进性,不可急于求成,一下子拔得太高、太快。

3.严谨性特点

许多初中物理概念虽谈不上严密,但都很严谨。例如在力臂和功的概念表述上,学生稍不留神就会犯错。这一严谨性特点同样地体现在对许多物理规律的表述上。如对于光的反射定律的表述,应该是反射角等于入射角,而不可以说成是入射角等于反射角;再如在描述重力与质量的关系时,应该说重力与质量成正比,而不可以说成是质量与重力成正比。这些都需要教师在教学中加以关注,并进行深入、细致的分析,同时为学生提供必要练习和及时的诊断反馈。

4.系统性特点

奥苏贝尔认为,学习就是建立一个概念网络,不断地向网络增添新内容,为了使学习有意义,学习者个体必须把新知识和学过的概念联系起来,并与学习者现有的认知结构产生相互作用,从而形成更为合理的认知结构。可见,任何概念的学习都不是孤立的,都要和其他概念发生联系,概念与概念的联系就形成了命题,而命题是知识意义的最小单元。从这个意义上讲,概念教学还应该体现系统性特点。为了更好地呈现概念间的相互关系,促进知识和能力上的意义建构,上世纪60年代,美国康奈儿大学诺瓦克(Joseph D.Novak)教授等人,根据奥苏贝尔学习理论提出了概念图这一图示化的教学工具和思维工具。如下页图3所示的是笔者学生绘制的一张关于初中物理“内能”这一主题的概念图。它以图示化的形式,清晰地呈现出了与内能这一主概念相关的各级子概念及其相互间的关系,使原本孤立的概念联成了一个整体,从抽象到具体层层展开,简洁而明快,同时还可根据需要加以立体化的拓展和完善。

概念图模拟学习者认知结构的层次性,并以层级结构组织知识,有利于学习者把握新知识的“同化点”,从而促进有意义学习的发生。同时,概念图将知识以图形的方式表示,增强了信息的回忆和识别,为基于语言的理解提供了很好的辅助和补充,大大降低了语言通道的认知负荷,从而加速了学习者思维的发生。为此,笔者一直在课堂教学实践中积极地尝试着基于概念图的物理概念教学,取得了积极的效果。

在初中物理概念教学中,积极地引入并运用概念图建立、梳理概念之间的相互关系,不仅可以突出概念教学的系统性特点,同时也有利于打破传统的概念教学过于孤立化、线性化的倾向,从而拓展学生思维的广度与深度,发展学生对概念的自主建构能力,激活学生的创新思维。目前概念图已被被广泛运用于教育教学的各个领域,并被许多国家列为国家教育改革策略之一,值得我们广大师生积极地实践、探索和推广。

二、关于初中物理概念教学的建议

鉴于初中物理概念教学的上述特点,笔者对初中物理概念教学给出3条建议,即感性入手、理性辨析和系统建构。在物理教改实践中,相对而言,教师对理性辨析过于倚重,主要表现为教师的讲解和学生的练习偏多。例如有些学网校的学生刚刚学完初中物理第1章,就已经基本做完了包括初三中考题在内的相关习题;而对于感性入手和系统建构的落实则又显得不够“给力”,重“纸”工,轻“手”工;重演绎,轻归纳;重灌输,轻启发;重局部,轻整体的现象还时有发生,从而导致理性辨析的有效性不佳,也影响了初中学生对物理深入、高效的学习。

感性入手、理性辨析、系统建构,这3条建议应该是一个分层递进的有机整体,其中感性入手是基础,理性辨析是保障,系统建构是关键。三者互为支撑,环环相扣,不可偏废,有待于广大物理教师在教改实践中智慧地加以运用。