運用合作學習方式進行物理概念教學

邵建新　劉敏

摘 要 在當前物理概念教學中，學生在概念學習前的準備明顯不足，教師在概念教學中過多使用講授法，課堂時間分配不合理，導致教學效果不佳，三維目標沒有得到實現。本文以元認知理論、合作學習理論為依據，針對物理概念教學存在的突出問題，以“浮力”概念教學為例，將小組合作學習引入到概念教學中，提出了積極引導學生運用小組合作方式進行物理概念的學習，以切實提高物理概念教學的質量。

關鍵詞 合作學習 概念教學 元認知理論 課前準備

隨著新一輪基礎教育課程改革的推進，學生在課堂教學過程中的主體地位已受到充分的重視。教師要根據學生身心發展的特點，采用科學的教學手段和方法，充分調動學生學習的積極性和主動性，培養學生掌握和運用知識的能力和態度，促進學生獲得全面發展。中學物理作為科學教育的重要組成部分，是培養學生創新意識、實踐能力以及形成科學的世界觀和價值觀的基礎，也是學生認識世界所必需的科學素養。物理概念是客觀事實的物理共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映，是物理事實的抽象[1]。物理概念的正確理解，是學生深入學習物理知識的敲門磚，也直接關系學生物理學習的成敗，因此物理概念教學是物理課堂教學的基礎和關鍵。

一、物理概念教學存在的突出問題

1.教師在課堂教學中存在的突出問題

（1）概念教學中講授法被視作“捷徑”

大多數教師已經逐步意識到學生已有的經驗和認知結構對概念教學的重要性，但知識本位的思想在概念教學中仍居主導地位。許多教師認為，要使學生學好物理概念，領會物理概念中的精髓，最便捷有效的方法就是講授法。但凡事不能一概而論，特別是對于抽象的物理概念，一味的講解并不能達到很好的效果。如電學部分，在講解電路時，很多教師為了讓學生更好地理解電壓、電流、電阻、并聯電路以及串聯電路，往往將電流比作水流，以期達到抽象概念具體化。但“水流”的名詞解釋為水的流動或流動的水，而在初中課本中，“電流”是由于電荷的定向移動形成的；在高中課本中，“單位時間內通過導體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱‘電流”。“水流”是口語化的詞匯，并非物理概念，而“電流”則具有科學精確的定義，二者具有質的差異，不能機械地將電流比作水流。這種講解在一定程度上幫助了學生對串、并聯電路的理解，但同時也容易使學生混淆電流和水流的區別。理解上存在偏差必定會增加后續深入學習的困難，久而久之便會在一定程度上對物理概念教學效果產生負面影響。

（2）物理概念引入突兀，缺乏交流、互動

在實際的教學中，許多教師應試教育思想濃厚，主觀地認為物理概念相對于物理知識中的重、難點而言較為簡單，在教學中大大壓縮了物理概念的教學時間。80%的基礎內容只花20%的時間，而對20%的高要求內容卻花80%的時間[2]，這顯然與新課程標準中強調課程內容基礎性的宗旨相違背。由于概念教學時間短，教師在教學開始時進行簡短的概念引入便迅速進入概念的講解。而在這個過程中學生尚處于信息接收的過程，留給學生思考的時間很短，大部分學生沒有獲得足夠的感性認識，抓不住教師所舉例子中的關鍵信息，對概念引入過程云里霧里。教師在此期間雖然也會與學生互動，但也只是與少數跟得上自己進度的學生互動，且互動時間短，忽略了其他學生。在那些跟不上進度的學生中，有些缺乏物理學習興趣的學生直接放棄了對概念的學習，另外一些也只能靠死記硬背。總之，在物理概念教學過程中師生交流不足，生生之間幾乎沒有交流，更多的只是知識的單向傳遞。

2.學生學習物理概念存在的突出問題

（1）缺乏課前準備的學習意識和能力

課前準備，即是學生對課堂學習內容的預先思考與梳理。其目的是為了在課堂學習中能夠更好地跟上教師的教學節奏，更好地吸收教師所傳遞的知識，較為深入地領會研究問題的思路和方法。

課前是否準備或準備的程度直接影響著學生的聽課質量。但是，大多數學生缺乏課前準備的意識，習慣于在課堂上以“聽”的方式學習物理概念。例如，在學習新的電學概念時，絕大多數學生經常采用上課邊看書邊聽講的方式；只有少數學生經常進行課前預習[3]。同時，中學生多采用獨立學習的方式進行課前準備，但這種方式并不能達到良好的效果。一方面，由于中學生正處于思維能力健全發展的階段，思維獨立性和批判性發展還不成熟，易于被表象所迷惑，產生片面的理解，學生獨立進行課前準備往往挖掘不出概念的關鍵信息，發現不了新舊知識之間的關鍵聯系；另一方面，獨立學習方式缺少教師指導和生生之間的交流互動，沒有激烈的思想碰撞，課前準備過程枯燥乏味。

（2）對物理前概念的重要性認識不足

物理前概念是學生在系統學習某一物理知識之前已經獲得的相關物理認識、思維方式等。中學生的物理前概念是在生活中零散獲得的，缺乏系統性；又由于沒有通過理性的辨別，缺乏科學性。大量的物理前概念在學生頭腦中對錯交織，雜亂無章，導致學生在面對難度較大，程度較深的物理概念時，不能準確地對頭腦中已有的相關信息進行提取，缺乏新舊概念關聯學習的能力，嚴重影響著學生對物理概念的理解。例如：在學習“電勢能和電勢”之前，學生在頭腦中已經建立了重力、重力場、重力做功以及重力勢能的科學概念，而這些已有知識就是關于“電勢和電勢能”學習重要的前概念。但是在課堂學習中，學生缺乏將該部分內容與重力勢能進行關聯的能力和知識的類比學習能力，致使學生在學習過程中忽視勢能之間的關鍵性聯系，大大增加了學習的難度，降低了知識運用的靈活度。對于與物理前概念相符的物理概念，學生能較好的理解和記憶；對于與物理前概念只有部分相符的物理概念，學生則易于存在理解上的模糊與困難；對于與物理前概念完全不符的物理概念，學生則會產生認知沖突，容易出現聽不懂，學不會的現象，如果沒有深刻的體驗和清晰的講解，是很難達到概念轉變的。

二、從元認知和合作學習視角認識物理概念教學

1.元認知理論視角

研究表明：學生對自身學習能力和處理問題能力的正確認識，有助于學生根據自身特點合理安排自己的學習時間和學習重點，提高學習的自主性、針對性和有效性。一般來說，學生不能成功地區分所有他們能夠正確回答的問題，也不能成功地區分所有他們不能正確回答的問題；如果學生能更客觀地進行自我評價并識別出自己無法正確回答的問題，他們可能會更好地驅使自己獲得恰當的理解[4]。前概念與科學概念的關聯可能是新舊知識承接的橋梁，也有可能是概念轉變的拐點。在物理概念教學之前，教師應利用精心的教學安排幫助學生在課前系統地了解與即將學習的物理概念相關的物理前概念，引導學生正確地識別出頭腦中現存的錯誤概念，使學生更加清楚自己學習的重點所在。同時，在新概念課堂教學中，教師應該合理利用學生頭腦中已有的知識學習的準備狀態，幫助學生有目的地、準確地找到前概念與科學概念的關聯，實現新舊知識的鏈接，踏上教師預設的學習軌道，實現對物理概念的正確、扎實的理解。

2.合作學習理論視角

合作學習是以學習小組為基本形式，系統利用教學中師生之間、生生之間的互動，促進學生學習，以達到教學目標的一種教學方式。事物變化發展是內因和外因共同作用的結果，合作學習將學習的個人行為上升到群體行為，依靠組群的力量，為每位學生提供學習的動力，促使小組學生之間互助、互愛、互勉，充分發揮各自的智慧達到小組成員之間的互啟和互補，最終產生新的認知，共同完成學習任務[5]。知識的學習在于交流，興趣的保持在于互動。在合作學習中，任何學生狀態的變化均會引起小組內其他學生狀態的變化。物理概念學習作為學習物理新知識的起點，直接影響著學生學習物理的興趣和繼續深入學習的欲望。在物理概念教學過程中，教師應在系統了解學生前概念的基礎上，把握最近發展區，科學選擇小組討論的問題，利用小組合作學習的方式，為師生之間、生生之間的互動交流創造機會，提高物理概念學習的趣味性。

三、合理安排合作學習，滲透三維目標

三維目標，即知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀。為了物理概念教學中三維目標的有效實現，應用小組合作學習手段是十分必要的。在合作學習中，概念的理解不再是唯一的成果，這其中滲透著學生情感體驗的過程，知識建構的過程，思維轉變的過程，以及興趣保持的過程。

1.細化教學三維目標，做好合作學習的教學預設

新課程標準強調教學要貼近學生的生活實際，符合學生的認知特點。在合作學習的教學設計之前，教師應先通過問卷調查、查閱資料等方式了解學生普遍存在的與物理概念密切相關的前概念；教研組也應該組織教師相互討論，結合各自的教學經驗，將學生的物理前概念模塊化、系統化，以利于教師在教學實踐中能夠快速找出與物理概念直接相關的前概念。在物理概念的課堂教學預設中，教師應以教材內容為核心細化教學三維目標，將教材內容轉化為課堂合作學習的研究問題或研究情境。研究問題和研究情境的創設應從學生已有知識經驗出發，兼顧相關背景知識，以激發學生合作學習動機，使學生能快速融入陌生的合作學習環境，達到良好的師生互動效果。

在進行“浮力”教學設計時，首先，教師要明確課堂教學預設的三維目標：

（1）知識與技能

①了解生活中的浮力現象；

②理解浮力產生的原因；

③知道浮力大小與哪些因素有關。

（2）過程與方法

①引導學生通過生活實例了解浮力概念，探索出浮力概念中的關鍵信息；

②教師演示實驗，學生通過觀察實驗現象，探索和總結出浮力是怎樣產生的；

③學生自主設計實驗，運用控制變量法、歸納法探究決定浮力大小的因素。

（3）情感·態度·價值觀

①利用合作學習方式，在觀察實驗、小組演示實驗過程中激發學生好奇心，培養學生物理學習的興趣；

②在觀察實驗過程中，提高學生觀察力，總結分析能力，培養學生的科學態度；

③將浮力知識與現代科技相聯系，培養學生正確的學習觀、知識觀。

其次，教師應根據預設教學目標創設出新穎的概念教學情境，這些情境可以是圖片、影像、演示實驗、師生互動實驗等。情境的創設應像知識的傳授一樣遵循最近發展區理論。情境內容的選擇應限定在學生一知半解的范圍內，讓學生覺得自己能夠解決，但又必須要克服一定的困難，如此才能激發學生觀察的熱情、探究的欲望。如“浮力”概念引入的情境創設：教師向學生展示材質和大小相同的乳膠氣球，其中一個是氫氣球，另一個是教師當堂吹的，并與氫氣球體積大小接近的氣球。教師將兩個氣球置于同一高度并放手，發現氫氣球向上飄起，而教師自己吹的氣球則掉落在地上。讓學生分析這種現象出現的原因。學生原本已經對氫氣球有了一定的了解，也知道人呼出的是二氧化碳，此情境的創設充分利用了學生原有知識經驗。在這個過程中，學生看到兩個氣球的運動狀態明顯不同，產生了新奇的體驗。在分析問題的過程中，學生不僅回顧了“二力平衡”和密度的知識，而且也深刻地感知到空氣中浮力的存在。

2.合作學習從課前準備開始

概念教學的效果主要取決于學生自己的體驗。學生物理概念學習的課前準備應該是有目的、有邏輯、有組織的活動。由于學生自身缺乏課前預習的認知和自主學習的能力，因此教師的教學設計應該從課前準備開始，利用合作學習彌補學生自主學習能力的欠缺，引導學生做好課前準備。通過小組討論，學生能更好地明確物理前概念與物理科學概念之間的區別和關聯，同時也能感受到物理概念學習的樂趣。如此一來，當正式進行概念教學時，教師能更為積極有效地調動全班學生的積極性，達到真正意義上的師生互動，營造活躍的課堂氛圍。

在“浮力”教學的課前準備階段，教師應選擇適當的時間，如晚自習時間、課前十分鐘、課堂結束前五分鐘等，讓學生針對某一物理概念的相關前概念問題進行分組討論。為了方便執行，以4～6人為一組，按照座位排列順序就近分配，各小組的組內成員共同推選出的小組長負責記錄討論過程，并將討論記錄提交給教師。在課前準備階段，教師通過考量班級學生的實際情況，向學生提出具有代表性的前概念問題，但在作答之前要向學生明確一點：在回答問題的過程中，學生不需考慮答案的正確性，只要自認為有理有據即可。教師設計一至兩個問題為宜，其目的不是要轉變學生的前概念或讓學生學習到新的知識，而是為了讓學生開動腦筋對頭腦中已有的概念進行思考，以便于學生在正式教學過程中迅速跟上教師的教學步調，與此同時培養學生的學習興趣，營造活躍的課堂氛圍。如在“浮力”課前準備階段，教師可以有針對性地提出兩個問題供學生小組討論：一個體積較大的木塊和一個體積較小的雞蛋完全浸沒到水里，會出現什么情況？試著說出理由。將雞蛋放入溫水中后，并向水中一直加鹽并攪拌，會出現什么現象？試著說出理由。各小組內成員共同分析問題的答案。針對問題，學生一般根據生活經驗會說出“木塊會上浮，雞蛋會下沉”。同組學生對該答案提出“為什么”或進行反駁，從而引起學生的進一步思考，直到全組找到共同答案或陷入困境。對于整個討論過程，在情感態度方面，概念學習擁有了趣味性，學生的學習興趣被激發；在知識技能方面，提高了學生運用控制變量法和歸納分析法的能力。教師在正式上課之前從各小組上交的答案中篩選出影響新概念學習的共有且關鍵的信息，并對新概念引入和講解的設計做出適當調整。

3.把握課堂合作教學思路，發展學生創造性思維

在合作式課堂教學中，學生的積極參與和發散思維可能會隨機生成更多的問題，這給教師課堂教學能力、調控能力帶來了更多新的挑戰。教師要根據教學需要，扮演好講授者、引導者、組織者、監督者、調控者的角色。在課堂教學實施過程中，教師應根據教學預設，堅持自身教學主導地位，靈活處理課堂中生成的問題，保證教學進度和方向。

“浮力”課堂教學的實施思路：

（1）概念引入

教師演示兩個氣球運動的實驗，師生共同討論并分析兩個氣球運動狀態不同的原因，引出空氣中浮力的概念。

（2）探求新知

①分組實驗，探討“浮力”定義：一根細線用強力膠粘在乒乓球上，將線的另一端固定在燒杯底部，往燒杯內加入水直到線被拉直，乒乓球被完全浸沒到水中，觀察現象。再將燒杯傾斜一定角度，觀察實驗現象。總結出浮力定義：浸在液體（或氣體）里的物體受到液體（或氣體）向上的托力。②分析課前討論的問題，總結浮力的大小與哪些因素有關。

（3）知識拓展：介紹潛水艇、熱氣球的工作原理

在合作學習中，教師應轉變傳統的“灌輸式”的概念教學觀念，注意引導學生積極發散思維，以自己獨特的視角來認識問題、理解知識。在課堂討論和發言中，學生只要言之有序、言之有理，就可以從不同的角度、以不同的方式表達自己對知識和技能的不同感悟和體會，使得蘊藏在學生身上的創造性思維能力得到充分的發掘和提升[6]。教師在學生進行合作學習的過程中應善于發現學生的創新思想，對表現積極的小組進行適當的評價。在評價過程中不要流露出對小組能力的評價，教師要讓學生感受到老師關注的是自己的學習態度和小組合作的積極性。在對新概念進行教學時，教師要保證概念知識的完整傳授，也要做好為學生答疑解惑的準備，讓學生在課堂學習中有豁然開朗的感受。

在物理概念教學中，筆者主張教師應在學生前概念的基礎上，幫助學生形成物理新概念學習的最佳準備狀態。將合作學習運用于中學物理概念教學中不僅能夠充分激發學生學習的興趣，調動學生對新知識學習的積極性和主動性，活躍課堂氣氛，而且能夠培養學生的合作意識和能力，挖掘學生潛能，發展學生的理性思維和創造性思維能力。當然，在物理概念教學中，合作學習不能完全代替傳統的講授法。將合作學習與講授法以及其他教學方法有機結合應用于物理概念尤其是核心概念的學習[7]，有利于物理知識的系統學習和三維目標更全面的實現。

參考文獻

[1] 陳剛.論物理概念和規律意義學習的教學設計——學習心理學的視角[J].全球教育展望，2014，43（12）.

[2] 吳軍.中學物理概念教學的現狀分析及對策[J].教學與管理，2009（2）.

[3] 馬金平.初中生電學概念學習方式的調查研究[D].蘭州：西北師范大學，2014.

[4] Lindsey BA，Nagel ML.Dostudents know what they know？Exploring the accuracy of studentsself-assessments[J].Physical Review Special Topics-Physics Education Research，2015，11（2）.

[5] 湯晶晶.基于“九型人格”分組的高中物理合作學習初探[M].南京：南京師范大學，2015.

[6] 宋慧敏.“小組合作學習與訓練”在學科教學論中的應用[J].教育理論與實踐，2013（12）.

[7] 趙子瑩，張軍朋.基于核心概念的物理教學初探[J].中學物理教學參考，2016（3）.

[作者：邵建新（1964-），男，新疆石河子人，石河子大學師范學院教授，碩士生導師；劉敏（1990-），女，安徽安慶人，石河子大學師范學院在讀碩士研究生。]

【責任編輯 孫曉雯】