利用概念测试确定教学难点基于概念转变突破教学难点

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1、利用概念测试确定教学难点基于概念转变突破教学难点以“牛顿运动定律”的教学活动设计为例上海市曹杨第二中学李娟摘要：本文以“牛顿运动定律”为例，利用概念测试卷调研学生的前概念，并总结其中典型的迷思概念，确定教学难点，通过创设认知冲突，利用演示实验、生活情境和探究实验，设计针对性的教学活动，促使学生的思维由迷思概念向科学概念转变。关键词：概念测试卷教学难点概念转变教学活动设计1引言研究表明，学生走入课堂时并非白板一块，其认知结构中已有大量经由个人经验或者媒体信息所获得的“前概念”。这些概念对学生的物理学习有着不可忽视的影响，尤

2、其是其中的错误概念或与科学概念不吻合的认识（即“迷思概念”），成为学生学习物理过程中的难点。在以往教学中，教师常根据课程标准和教学经验确定学生的认知情况与学习难点，但是教学效果不甚理想，学生依旧存在许多迷思概念。基于以往教学困境，本文旨在探索一种简便而有效的方法，用以揭示学生对某一领域概念的理解情况，总结分析学生的迷思概念及可能原因，并以此确定教学难点，设计有针对性的教学活动，帮助学生突破难点。2实施方法本文以“牛顿运动定律”章节的教学为例，演示如何分析学生的迷思概念、确认教学难点和设计教学活动。“牛顿运动定律”是现行上

3、海市第2期课改基础教材（高中一年级第一学期）的第三个单元[1]，该章节是高中物理10最基础最重要的章节之一，也是学生已有概念最多的一个知识领域，在初中阶段学生已学习了惯性和牛顿第一定律、作用力和反作用力，对运动和力的关系有一定程度的认识，如何发掘学生认知范围内的迷思概念并促使其向科学概念转变是本章教学的难点。针对上述问题，在正式教学前，根据本单元的内容设计一套概念测试卷，测试卷中的物理问题以定性为主，不涉及定量计算，题型选用单项选择题，其目的是测试和检验学生对该领域基本概念的理解和掌握情况。“力学概念测试卷”（Force

4、ConceptInventory，缩写为FCI）是一个标准化的力学概念测试工具[2]，问卷中的物理问题都是简单的力学概念问题，符合上述概念测试卷的要求，可直接应用于检测学生对力学基本概念的理解和掌握情况。在高一第一学期初将“力学概念测试卷”下发至所教班级。然后，利用Excel等软件分析学生的答题情况，找出其中的前概念，尤其是迷思概念，再结合学生访谈的结果，详细地了解迷思概念产生的原因，由此确定本单元的教学难点。基于概念转变理论[3]，引发学生的认知冲突，利用实验演示、生活情境和探究实验，设计针对性的教学活动，促使学生的思

5、维由迷思概念向科学概念转变。本次调研实践结果和教学活动设计过程如下。3教学活动设计3.1通过演示实验突破难点学生在初中时已经学过惯性和牛顿第一定律，对力和运动关系有了一定了解，在此基础上，题6、题7和题24的正确率却只有50%左右，由此可见学生对牛顿第一定律和惯性概念的理解并不到位。若物体此前做直线运动，受力情况转变为不受外力或只受平衡力作用时，几乎10所有的学生都知道物体仍然做直线运动；但如果物体此前是做圆周运动等曲线运动，部分学生就会产生错误的认识，认为不受外力时物体将不是沿直线运动而是做曲线运动。通过学生访谈得知，

6、出现此问题的原因是许多学生只记住了“力不是维持运动状态的原因，不受力时物体会保持原来的运动状态”这一结论，而不知其原理，当情境改变时，便不能正确分析问题。牛顿第一定律的教学重难点以往都放在伽利略的理想斜面实验和力与运动关系的观点演变上，并以此逐步推出牛顿第一定律，学生也在纯理性层面完全接受了这一观点。但“力是维持物体运动的原因”这一观点之所以千百年来被人们所认同，恰恰是因为它与众多生活经验相吻合。因此，在基于概念转变的教学中，希望通过创设情境引发认知冲突、增加演示实验强化学生的感性体验，促使学生的理性认识和感性体验充分融

7、和，从而创建并巩固科学概念。演示1：新课导入时，对比演示不同情境下物体在受推力及撤去推力后的运动情况，如讲桌上的木盒和运动场上的冰壶。对比不同的现象，创设认知冲突引发思考，力和运动间到底存在怎样的关系？如果冰壶在运动员手中做曲线运动，而后离开运动员将如何运动？图1理想斜面实验演示装置图2机械能守恒演示仪演示2：在常规理想实验演示的基础上（见图1），借助机械能守恒演示仪（见图2），静止释放摆锤，观察摆锤摆至另一侧时达到的最大高度，10演示阻力很小的情况下，物体好像可以“记住”原来的高度，为理想实验中的推理“如果斜面光滑，物

8、体将在双斜面上上升到与释放位置等高的位置”提供更加直观的支持。演示3：在气垫导轨不同位置安装两个光电门传感器，让滑块在气垫导轨上运动起来，观察滑块的运动快慢和经过光电门传感器所花的时间。与气垫导轨的原理一样，有一种气垫桌，可以使小滑块在其表面不受摩擦力地运动，手推小滑块使它在水平桌面上做圆周运动，突然撤掉手，观察滑块