物理概念及其教学活动设计初探

何红华

摘要：本文从“概念”辞源入手，研究与概念相关心理学理论，总结物理概念的形成过程，然后探讨物理概念教学活动的设计，力求将心理学理论应用于物理概念教学实践，使物理概念的教学活动更加科学。

关键词：物理概念；形成过程；教学活动；设计

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1003-6148(2012)1(S)-0025-3

新课程标准要求学生“了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律”。李政道先生也认为“学习物理的首要问题是要弄清物理学中的基本概念”，可见物理概念教学是物理教学的核心问题之一。物理概念教学的效果如何，直接关系到学生对于物理知识的认知程度，进而影响到学生整体知识网络的构建与拓展。可以说学好物理概念是学好物理的关键。中学物理教学实践表明物理概念是物理中既不易“教”也不易“学”的内容。下面笔者将从“概念”的辞源与概念认知心理学理论人手，研究物理概念的形成的心理学过程，在此基础上设计物理概念教学活动，力求提高教学活动的科学性。

1从“概念”的辞源看物理概念教学

“概”，形声字，从“木”“既”音，本义是量米粟时刮平斗斛用的木板，引申为“大概”。“念”，形声字，从“心”“今”声，本义是思念，引申为“观念”。“概念”的英语表达为“concept”。词根“con”是“一起”的意思，引申为“共同的”，词根“cept”是“拿，提取”的意思，单词的解释：“A form of thought re－flecting the essential properties，connections，andrelationships of objects and phenomena in theircontradiction and development；an idea or systemof ideas that generalizes and picks out the objectsof a certain class according to certain general fea－tures that，in their totality，are specific to the ob－jects，”从概念在两种语言中辞源都可得出：把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，加以概括，形成概念。可见概念是在头脑里所形成的反映对象的本质属性的思维形式。因而学习概念首先要有一类事物的感性认识作基础，要经历概念形成的心理过程，概念是一个结果，更是一个过程。在进行物理概念的教学时只强调结果不重视过程的做法是不可取的，这样既不利于概念作为结果的真正理解，更不利于学生思维能力的培养，无法达成三维目标中的“过程与方法”这一目标。

2从认知心理学角度看物理概念的教学

根据概念的自然性我们通常把概念分为自然概念和人工概念，自然概念的内涵和外延是由事物自身的特征决定的，如声、光、电、分子、原子等概念：人工概念是在实验室的条件下，为模拟自然概念的形成过程而人为地制造出的一种概念，它的内涵和外延可以人为确定。研究人工概念的～个重要的意义是探索自然概念的形成规律。物理概念几乎都是自然概念，但研究人工概念形成过程对研究物理的形成过程是很有帮助的。

关于人工的形成途径的理论有两个，一个是布鲁纳的假设验证说，另一个是茹什的样例学习说。假设检验说认为，概念形成的过程是不断提出假设、验证假设的过程；样例学习说则认为自然概念的形成以样例学习为主，即在掌握自然概念时，不是掌握它的一个或者几个本质特征，而是对概念样例的记忆。有的物理概念的形成适合选择假设验证的方法，如力的概念，我们可以讨论多个关于力的实例，研究它们共同特征，应用保险性聚焦的方法得出：发生力的作用需要两个物体，各种力的作用都是相互的，力只是物体间的一种作用。于是就形成力的概念：力是物体间的一种相互作用。而有些物理概念的建立比较适合利用样例学习理论，我们来看密度概念的形成过程，通常是先比较一样大小的不同的材料的物体的质量，说明有引入一个概念来描述物质的这一特征的需要。这里实际上是通过样例的比较得出物质的一种属性，解决了“为什么”引进概念的问题；然后通过研究一种物体质量与体积的关系，得出质量与体积成正比的结论，进而讨论质量与体积的比值的意义，以此来定义密度的概念，解决密度概念“是什么”的问题；最后应用密度来辨别物质，解决了引进密度概念“干什么”的问题。可以看出密度概念建立的每一个环节我们都用到了样例，样例引领着我们经历密度概念建立的全过程，也是这些样例让我们得出密度概念的定义结果。对比两种理论，我们不难发现，假设验证需要用样例做基础来验证，因此样例是假设验证的物理基础：用样例来建立概念也需要用假设验证的方法，假设验证是用样例建立概念的手段和方法，这样看来这两种理论也不是完全对立的。

通过对以上认知心理学理论探讨，我们认为在物理概念教学中需要注意两点：其一是不管你用保守性聚焦还是用冒险性聚焦的方法建立概念，都必须有大量的实例做样例，经历一个归纳的过程，概念教学的根本不仅是概念的知识性结果，更在于形成概念的过程，当然引用实例可以选择在引入概念的时候，也可以选择在运用概念的时候，但是大量的实例是必要的也是必须的。其二是我们应用的样例最好是生产生活中的实例，慎用简化抽象了的例子，因为前者更加贴近生活，更具代表性，更有的趣味性。

3物理概念教学活动的设计

在对概念的辞源与心理学理论进行了一番研究后，我们在设计概念的教学活动时就有了更好的理论支撑。学习的过程其实是知识自主建构的过程，物理概念形成的过程本质上也是学习概念的过程，可以将教学活动理解为学生在各种活动中去感悟知识、体会过程、提升能力的过程。因而我认为可以按以下五步设计学生的学习活动，形成物理概念，达成三维目标服务。

3.1收集信息，创设情境，营造概念“场”

杨振宁先生说过“让学生站在问题开始的地方，要面对原始的问题。”可见创设情境是必要的。在物理概念建立时要先通过实际的问题样例，创设“境”，激发“情”，引领学生进入该物理概念的“场”。创设情境的过程其实是教师呈现信息的过程，同时也是学生收集信息的过程。教师可以通过口述、阅读材料、视频、实验等途径呈现信息，引导学生收集信息。这样引入不仅能帮助学生的认识比较容易地进入概念，而且能充分地调动学生对物理概念学习的积极性，使学生由好奇转变为兴趣爱好，由兴趣爱好转变为对物理概念知识的渴求。情境的创设为概念的形成奠定了基础，做好了铺垫。

3.2处理信息，总结归纳，尝试定义概念

在学生收集到足够的信息后，通过适当的问题引导学生自主分析信息，用科学的方法处理信息。当学生对所学的概念具有较丰富的感性认识

后，教师鼓励学生对已有的感性材料进行分析、综合，抽象、概括，尝试给概念下一个恰当的定义，从本质上讲这就是假设的环节。这样，能充分调动学生自身的物理素质，掌握学习物理的方法。在教学中，只要引导得当，很多概念的定义，学生基本能归纳准确。

笔者认为在分析和处理信息的过程中教师不要过多的语言干预，可以通过学案导学，引导学生自主的学习，教师的语言其实有时是干扰了学生的思维活动，降低了学习的效率。心理学研究表明：像这样学生通过自己的努力所获得的知识，掌握更牢固、记忆更持久。

3.3交换信息，修改完善，科学规范概念

经过第一、二个环节，学生基本上可以从文字语言描述和数学语言描述物理概念；但由于学生所具有的物理知识不足和思维的局限性，所下的定义不一定完整，甚至下出错误的定义。这时，教师不必急于纠正，而是让学生展示自己的思维过程，引导学生进行讨论。在讨论中使学生相互启发，不断纠正错误，直至得出完整、准确的定义。这就是验证假设的过程。同时，教师适当点拨，使学生抓住概念中的关键字、词、句，更准确地理解概念。这个环节仍然是学生在参与学习活动，教师只是一个特殊的参与者，教师要在必要的时候才说话，话不在多而在精，起到画龙点睛的作用。

3.4重置信息，广泛联系，进行概念分化

分化即与相关的概念进行比较，以使学生达到更深入的理解。对一些相近的、易混淆的概念进行比较，明确它们之间的区别和联系，是帮助学生纠正错误概念、深入理解、巩固新概念的有力措施。同时，也要对概念进行泛化，辨认概念内所包括各种事物或事实的不同特征，进一步明确概念的外延。从概念形成的过程我们可以看出，一个科学概念的形成，归根结底是在感知的基础上，通过分析综合等思维过程，把一类事物最一般的本质的属性抽象出来给予定义，然后再推广到同一类事物上去的过程。

3.5内化信息，解决问题，灵活运用概念

学习概念的目的在于应用。所以，在此环节，笔者从多角度提供概念的变式，让学生判断，或创设问题情境，设计阶梯式问题，让学生思考，引导学生由浅入深，逐步理解，深化提高，同时培养学生分析问题和解决问题的能力。在设计问题时既要有唯一答案的简单问题，也要有开放性的创新性问题，这样设计有利于概念的记忆，更有利于培养学生的发散思维能力，进而提高学生的创新能力。问题设计要充分利用变式，有效利用正反例验证概念，促进概念的形成。学生通过解决实际问题，巩固提高了对概念的理解，学生在解决问题的过程中对物理概念运用自如。

教学有法，但无定法，概念的教学不要追求一个统一的模式，应因概念的不同，而有所不同。我们只有把握不同概念的特点，才能选择适用于该概念的教学方法。学生学习概念的过程其实是相关信息在学生神经系统流通的过程，我们应帮助学生疏通信息流通的渠道，确保信息流通顺畅。教学活动是教师设计并组织教学活动的过程，更应该是学生真正参与活动的过程，这一过程是学生在活动中获取知识的过程，学生是学习的主体，教师的主导作用应发挥在学生活动的设计与组织上，我们应该把概念作为一个过程来理解，这样更有利于学生掌握概念。概念形成的过程也是学生心理活动的过程，掌握概念的辞源，按认知心理学规律组织教学活动才更加科学。我们这样做不是简单地将概念灌输给学生，而是引导学生积极探索，使学生在探索过程中形成概念、掌握概念，发展学生的多种能力。这样，才能有效地提高物理教学质量。