創(chuàng)設(shè)情境問題 建立科學(xué)概念

郭潔

摘 要：科學(xué)概念是人們對事物本質(zhì)的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的科學(xué)概念是物理教學(xué)中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。對物理概念的理解和掌握的程度不同，直接影響后期的學(xué)習(xí)效果。創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫皢栴}會促使學(xué)生思考和探究，進(jìn)而深入學(xué)習(xí)，建立科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念;迷思概念;情境問題

中圖分類號：G633.7????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2020）15-040-1

創(chuàng)設(shè)具有情緒色彩的情境和形象生動的具體場景，能使學(xué)生自覺積極地“沉浸”于情境中，以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率。科學(xué)概念是人們對事物本質(zhì)的認(rèn)識，是物理教學(xué)中非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對物理概念的理解和掌握程度不同，直接影響后期學(xué)習(xí)的效果。本文探討了物理概念教學(xué)中如何創(chuàng)設(shè)情境問題，以幫助學(xué)生建立科學(xué)概念。

一、物理概念建立中創(chuàng)設(shè)情境問題

物理概念的教學(xué)中，利用學(xué)生的生活常識，創(chuàng)設(shè)真實情境，引導(dǎo)學(xué)生對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行加工，在相關(guān)情境中概括事物的共同屬性，抽象共同本質(zhì)，實現(xiàn)從感性到理性，從經(jīng)驗常識到物理概念的轉(zhuǎn)變。

在引入加速度概念時，設(shè)置了如下幾問：

1.并排等紅燈的小汽車和電動自行車，綠燈亮后誰提速快？

2.提速快是速度快嗎？

3.你能說出生活中還有哪些跟提速快慢有關(guān)的事例？（如果學(xué)生舉例不全，為了能順利引出概念，教師可適當(dāng)補(bǔ)充舉例）

4.你能用一個物理量來描述提速快慢嗎？

教師要用生活中常見的情境問題引導(dǎo)學(xué)生共同分析，使學(xué)生有種親切感，能快速調(diào)動學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)而思考并解決下一個問題。第三問為了讓學(xué)生從眾多具體情境中抽象共同要素，建立物理概念。加速度是一個抽象的概念，不能簡單灌輸，在概念的建立過程中要去模型化，一定要注重學(xué)生的過程體驗，把建模的機(jī)會留給學(xué)生。

二、迷思概念教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境問題

對于一些概念，老師往往講了很多遍，而有些學(xué)生就是不理解，總是搞錯。這是因為學(xué)生對自己的前概念沒有經(jīng)過充分思考，對前概念的認(rèn)識具有片面性或不合理性，與新概念存在一定的偏差，這就是迷思概念。迷思概念不消失，就無法真正建立起科學(xué)概念，無論教師講多少遍，學(xué)生也依舊重復(fù)犯同樣的錯誤。在迷思概念的教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)情境問題，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，使之發(fā)現(xiàn)問題，并重構(gòu)自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

例如，在高三加速度復(fù)習(xí)中，很多學(xué)生在理解加速度時，總是認(rèn)為加速度為正，物體做加速運動，加速度為負(fù)，物體做減速運動;或加速度增加做加速運動，加速度減小做減速運動。因為在高一課堂教學(xué)中討論加速度方向時，通常規(guī)定初速度方向為正方向，最后得到的結(jié)論是：加速運動時，加速度方向與速度方向相同，為正;減速運動時，加速度方向與速度方向相反，為負(fù)。所以在學(xué)生的腦海里產(chǎn)生了以上固有的定論。為了改變這種固有定論，設(shè)置了如下情境問題：

1.當(dāng)加速度a滿足什么條件時，物體做加速運動？加速度a滿足什么條件時，物體做減速運動？

2.把一物體豎直上拋，又落回至拋出點，若不考慮空氣阻力，請分析整個過程中物體的加速度方向和速度的變化。

學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，若規(guī)定初速度方向為正方向，加速度為負(fù)，物體先減速后加速;若規(guī)定豎直向下為正方向，加速度為正，物體先減速后加速。由此發(fā)現(xiàn)，加速度的正負(fù)號不能決定加減速。

3.若空氣阻力不能忽略，且阻力與速度的大小成正比，請分析上述運動過程中加速度與速度如何變化？

學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，物體上升時，a=mg+kvm速度減小，加速度減小;物體下落時，a=mg-kvm速度增大，加速度減小。由此發(fā)現(xiàn)，加速度大小的變化也不能決定加減速。

《論語·述而》中說“不憤不啟，不悱不發(fā)”。通過討論以上創(chuàng)設(shè)的情境問題，使學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生沖突，體會到前概念的錯誤。激發(fā)學(xué)生的求知欲，促進(jìn)主動進(jìn)一步思考：是什么決定物體的加減速度呢？在這種情境下，教師相機(jī)誘導(dǎo)，繼續(xù)創(chuàng)設(shè)問題，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

4.由動能定理，物體動能增加亦即速度增加的條件是什么？

5.由牛頓第二定律，加速度與合外力的方向有什么關(guān)系？

6.你能說一說物體加速或減速時，加速度應(yīng)滿足什么條件？

7.你怎么評價“加速度為正，物體加速;加速度為負(fù)，物體減速”？

8.根據(jù)加速度的定義式a=ΔvΔt，加速度大小的物理意義是什么？

通過以上問題的討論，學(xué)生認(rèn)識到加速度的方向與速度方向夾角小于90度時，物體加速;加速度的方向與速度方向夾角大于90度時，物體減速。不僅直線運動適用此結(jié)論，曲線運動也適用。通過再次對定義式的討論，理解加速度的大小是描述速度變化快慢的。通過第7問的討論，使學(xué)生認(rèn)識到前概念的片面性，從而對加速度有全面、深刻的理解。

迷思概念的轉(zhuǎn)變需要一個漫長的過程，學(xué)生在運用知識的過程中習(xí)慣性地應(yīng)用前概念而出現(xiàn)錯誤。在高三復(fù)習(xí)教學(xué)中不僅讓學(xué)生知道知識的科學(xué)概念是什么，還要讓學(xué)生經(jīng)歷概念轉(zhuǎn)化的探索過程。

三、實驗探究建立科學(xué)概念中創(chuàng)設(shè)情境

物理的核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在教學(xué)中，教師應(yīng)通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)那榫皢栴}，讓學(xué)生投入到物理觀察、發(fā)現(xiàn)和探索之中，建立正確的科學(xué)概念。

例如，在討論伽利略所作的貢獻(xiàn)時，教師可以創(chuàng)設(shè)以下幾個問題：

1.能否重現(xiàn)伽利略理想實驗的過程？

2.能否利用實驗說明“將人們引入歧途的是摩擦力”？

3.能否利用實驗說明“如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨取保?/p>

4.伽利略的理想實驗是憑空想象出來的嗎？

教師要以這一系列的問題為導(dǎo)向，通過問題的討論，引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析推理，讓學(xué)生經(jīng)歷思索、探索、發(fā)現(xiàn)的全過程，體驗觀察、猜測、設(shè)計實驗、推廣這一科學(xué)的研究方法的過程，從而使學(xué)生認(rèn)識到理想實驗并非憑空想象，而是科學(xué)研究中的一種重要方法，它把可靠事實和理論思維結(jié)合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律。

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[1]任虎虎.促進(jìn)深度學(xué)習(xí) 提升思維品質(zhì).物理教師，2019（04）.

[2]朱順民，沈福良.利用比較教學(xué)策略，促進(jìn)迷思概念轉(zhuǎn)變.中學(xué)物理教學(xué)參考，2019（08）.

（作者單位：南京市秦淮高級中學(xué)，江蘇 南京210000）