鄭鍇

摘 要：認(rèn)知負(fù)荷是指人的認(rèn)知儲(chǔ)存達(dá)到或超過(guò)自身極限后，在一項(xiàng)任務(wù)上花的時(shí)間越多，其完成任務(wù)所需的認(rèn)知資源就越少的一種狀態(tài)。結(jié)合這一理論，現(xiàn)代教育觀念發(fā)生了很大的變化，教學(xué)的重心從注重知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，以免學(xué)生認(rèn)知超負(fù)荷。因此在高中物理概念教學(xué)中教師要注意這一點(diǎn)，這樣才能有效提高學(xué)生對(duì)物理概念的理解程度和應(yīng)用能力。本文將根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論展開(kāi)研究，提出高中物理概念教學(xué)的策略，望能提供參考幫助。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知負(fù)荷理論；高中物理概念教學(xué)；高中學(xué)生

從20世紀(jì)80年代以來(lái)，認(rèn)知負(fù)荷理論被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的認(rèn)知負(fù)荷，并隨著學(xué)生認(rèn)知水平的提高而增加。在此基礎(chǔ)上，如果教學(xué)中學(xué)生經(jīng)常進(jìn)入認(rèn)知負(fù)荷狀態(tài)，其學(xué)習(xí)效率就會(huì)大幅提升，最終成果也會(huì)不理想，因此在高中物理課堂上，物理教師要重視學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)，并根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平設(shè)計(jì)合適的教學(xué)內(nèi)容、合理安排教學(xué)進(jìn)度、適當(dāng)調(diào)整教學(xué)策略等來(lái)提高學(xué)生對(duì)概念理解和掌握的效果。出于這一目的，有必要展開(kāi)相關(guān)研究。

一、明確概念的內(nèi)涵，正確理解物理概念

高中物理概念的建立是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，其中涉及大量的科學(xué)概念。如果學(xué)生不能對(duì)這些物理概念有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，就無(wú)法正確理解其中的內(nèi)涵，無(wú)法有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的能力和水平。教師在高中物理概念教學(xué)中要注重對(duì)物理概念的內(nèi)涵進(jìn)行明確，并引導(dǎo)學(xué)生掌握正確理解物理概念的方法和技巧[1]。例如：在講“直線運(yùn)動(dòng)”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師首先要讓學(xué)生對(duì)“直線運(yùn)動(dòng)”這一概念進(jìn)行明確。教師可以向?qū)W生提出這樣一個(gè)問(wèn)題：“當(dāng)你從一個(gè)地方走到另一個(gè)地方時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)地方之間存在很大的距離，這種現(xiàn)象我們稱之為直線運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)是怎么產(chǎn)生的呢？”學(xué)生回答道：“直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生于兩個(gè)物體之間發(fā)生碰撞之后”，教師繼續(xù)引導(dǎo)道：“假設(shè)兩個(gè)物體在相同的時(shí)間內(nèi)以相同的速度分別從兩個(gè)方向同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)，然后再以相同的速度從同一個(gè)方向回到原來(lái)的位置。這種現(xiàn)象我們稱之為直線運(yùn)動(dòng)?！睂W(xué)生聽(tīng)完之后紛紛表示贊同：“兩個(gè)物體在同一時(shí)間內(nèi)從不同方向同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)就是直線運(yùn)動(dòng)?！苯處熯@時(shí)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生：“從這兩個(gè)例子我們可以看出，在上述兩個(gè)例子中都有一個(gè)共同的特征，那就是它們都是通過(guò)碰撞而產(chǎn)生出來(lái)的。”在學(xué)生對(duì)這一概念有了明確認(rèn)識(shí)之后，教師可以向?qū)W生介紹直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件和過(guò)程。學(xué)生對(duì)此概念有了清晰明確的認(rèn)識(shí)之后就可以更好地理解和掌握物理概念。

從碰撞產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)的條件來(lái)看，學(xué)生需要知道是什么情況下才會(huì)發(fā)生碰撞，具體的碰撞過(guò)程如何，這一概念的內(nèi)涵就是“兩個(gè)物體之間發(fā)生碰撞之后才會(huì)產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)”。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)法將物理概念的內(nèi)涵和外延準(zhǔn)確理解，就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)物理知識(shí)造成極大的阻礙。例如：教師在講“慣性”這一概念時(shí)，就需要將其內(nèi)涵和外延進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。教師可以這樣向?qū)W生進(jìn)行講解：“所謂慣性，就是指物體在做某一件事時(shí)不需要任何外界的作用，也能夠保持自身原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從這一角度來(lái)看，物體在做某一件事時(shí)不需要外力的作用就能夠保持自身原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱之為慣性?！痹趯W(xué)習(xí)這一概念時(shí)，學(xué)生要想對(duì)其內(nèi)涵和外延有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí)，就需要教師對(duì)其進(jìn)行講解和說(shuō)明。學(xué)生只有將概念的內(nèi)涵和外延進(jìn)行準(zhǔn)確理解，才能在此基礎(chǔ)上有效提高自身學(xué)習(xí)物理知識(shí)的能力和水平。只有這樣，才能使學(xué)生真正掌握好物理概念[2]。

從直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程來(lái)看，學(xué)生需要知道兩個(gè)物體在同一時(shí)間內(nèi)是如何先后完成直線運(yùn)動(dòng)的，也就是說(shuō)學(xué)生要對(duì)“同時(shí)”有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，具體指的是哪兩個(gè)物體同時(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

此時(shí)，教師可以通過(guò)多媒體向?qū)W生展示出一張白紙和一根繩子，讓學(xué)生仔細(xì)觀察其中的信息。這時(shí)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)物體相對(duì)靜止的狀態(tài)下，當(dāng)其中一個(gè)物體向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，另一個(gè)物體也會(huì)跟隨著向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)其中一個(gè)物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，另一個(gè)物體也會(huì)跟著向后運(yùn)動(dòng)。這時(shí)教師就可以引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出：“當(dāng)一條直線上的兩個(gè)物體同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們之間的距離就是它們運(yùn)動(dòng)的距離。由此可知，我們?cè)谂袛鄡蓚€(gè)物體之間是否存在同時(shí)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象時(shí)要根據(jù)它們的相對(duì)位置進(jìn)行判斷?！痹趯W(xué)生對(duì)這一概念有了明確認(rèn)識(shí)之后，教師再向?qū)W生介紹“同時(shí)”這個(gè)概念，學(xué)生就可以更加直觀地理解其含義。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出：“如果兩個(gè)物體同時(shí)以相同的速度從兩個(gè)方向同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)，然后再以相同的速度回到原來(lái)的位置時(shí)，這兩個(gè)物體之間的距離就是它們運(yùn)動(dòng)的距離?！?/p>

二、注重情境創(chuàng)設(shè)，減輕學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷

認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，如果一項(xiàng)任務(wù)所需的認(rèn)知資源越少，那么任務(wù)的難度越低，學(xué)生完成任務(wù)的可能性就越高；反之，如果一項(xiàng)任務(wù)所需的認(rèn)知資源越多，那么完成任務(wù)的可能性就越低，學(xué)生完成任務(wù)的可能性就越低。所以在高中物理教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和實(shí)際情況創(chuàng)設(shè)情境來(lái)吸引學(xué)生積極主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái)[3]。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)多樣化的情境來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以此來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。教師可以從以下兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)：首先是從物理概念出發(fā)，讓學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)、實(shí)際操作、體驗(yàn)等方式來(lái)感受物理概念形成的過(guò)程；其次是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生積極思考來(lái)提出問(wèn)題并進(jìn)行探究，最終達(dá)到掌握物理概念和解決實(shí)際問(wèn)題的目的。在物理教學(xué)過(guò)程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，并在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題和應(yīng)用知識(shí)的能力[4]。例如：在教授“質(zhì)點(diǎn)”這一概念時(shí)，教師可以讓學(xué)生通過(guò)觀察生活中常見(jiàn)物體來(lái)總結(jié)出：當(dāng)物體的質(zhì)量比較小時(shí)，它會(huì)受到周?chē)渌矬w的引力而保持靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)物體質(zhì)量較大時(shí)，它會(huì)受到周?chē)渌矬w的彈力作用而保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)物體質(zhì)量比較大時(shí)，它會(huì)受到周?chē)渌矬w的摩擦力作用而保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生對(duì)“質(zhì)點(diǎn)”這一概念進(jìn)行深入理解和探究。首先教師可以讓學(xué)生拿出一個(gè)質(zhì)量較大的圓柱體模型來(lái)觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；然后引導(dǎo)學(xué)生將圓柱體上表面靠近側(cè)面的位置剪開(kāi)；之后在圓柱體底部切下一個(gè)和其等高大小的長(zhǎng)方體來(lái)進(jìn)行觀察；最后再讓學(xué)生將長(zhǎng)方體上表面沿著圓柱體內(nèi)部邊緣剪開(kāi)。這樣學(xué)生就可以對(duì)“質(zhì)點(diǎn)”這一概念有了更深刻的理解。

在進(jìn)行“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”這一概念教學(xué)時(shí)，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”這一概念進(jìn)行深入思考，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行探究和分析。例如：教師可以讓學(xué)生拿出一個(gè)質(zhì)量為1kg、長(zhǎng)度為1m的木塊；然后將木塊豎直地放在桌面上，并讓其以一定的初速度（約為3m/s）水平移動(dòng)；接著教師再將木塊移到桌子對(duì)面的面上，讓其繼續(xù)以相同的速度移動(dòng)；最后再將木塊移回桌面并再次進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和探究過(guò)程，學(xué)生就可以發(fā)現(xiàn)木塊在下落過(guò)程中速度是不斷變化的，并且其加速度也在不斷變化。當(dāng)木塊再次從桌面上移到桌面時(shí)速度逐漸變小，最后木塊再次從桌面上移回桌面時(shí)速度又逐漸變大。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和探究過(guò)程，學(xué)生就可以更深刻地理解“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”這一概念。

另外，教師還可以通過(guò)“能量”這一概念來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行探究和分析。在對(duì)“能量”這一概念進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師可以先讓學(xué)生使用物理模型來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。例如：在教授“動(dòng)能定理”時(shí)，教師可以讓學(xué)生用小球制作一個(gè)簡(jiǎn)易的小車(chē)模型。然后將小車(chē)放在桌子上并固定好，使其處于平衡狀態(tài)；接著教師讓學(xué)生從桌子上拿起一根繩子并將其用力拉向小車(chē)，然后讓學(xué)生松開(kāi)手讓小車(chē)沿著繩子勻速移動(dòng)；最后教師將小球放在小車(chē)上并將其固定住。在此基礎(chǔ)上，教師再要求學(xué)生思考如果不給小球提供額外能量會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？通過(guò)這樣的情境創(chuàng)設(shè)，學(xué)生就能更好地理解“能量”這一概念。

三、利用新舊知識(shí)的聯(lián)系，有效把控認(rèn)知負(fù)荷

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同的認(rèn)知負(fù)荷，主要是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)新舊知識(shí)的掌握程度不同，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷。高中物理教師在教學(xué)過(guò)程中，要合理利用新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，使學(xué)生通過(guò)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系來(lái)有效把控認(rèn)知負(fù)荷[5]。

例如：教師在教學(xué)“牛頓定律”時(shí)，要讓學(xué)生先對(duì)牛頓定律有一個(gè)深刻理解，并將其與運(yùn)動(dòng)學(xué)這一知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師在教學(xué)過(guò)程中可以讓學(xué)生用類(lèi)比的方法來(lái)更好地理解牛頓定律。在講解“牛頓定律”時(shí)，教師可以將其與運(yùn)動(dòng)學(xué)這一知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)有一個(gè)更深層次的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師還可以利用新舊知識(shí)之間的聯(lián)系來(lái)幫助學(xué)生更好地理解運(yùn)動(dòng)學(xué)這一知識(shí)點(diǎn)。

假設(shè)在物理教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不理解勻速直線運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)的情況。學(xué)生在學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，一般都是先學(xué)勻變速直線運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一定的認(rèn)知負(fù)荷。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，教師要注意新知識(shí)與舊知識(shí)之間的聯(lián)系，這樣就能幫助學(xué)生更好地理解新知識(shí)，有效控制學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。在學(xué)習(xí)“勻速直線運(yùn)動(dòng)”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可以通過(guò)類(lèi)比的方法來(lái)幫助學(xué)生理解：勻速直線運(yùn)動(dòng)是一個(gè)過(guò)程量，而勻變速直線運(yùn)動(dòng)則是一個(gè)瞬時(shí)量。然后教師再向?qū)W生講解：“我們可以先將勻速直線運(yùn)動(dòng)看作一個(gè)過(guò)程量，然后再將勻變速直線運(yùn)動(dòng)看作瞬時(shí)量”。這樣通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類(lèi)比的方法，學(xué)生就可以更好地理解“勻速直線運(yùn)動(dòng)”這一知識(shí)點(diǎn)。又或者以“慣性”為例，教師在講解“慣性”這一概念時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生將“慣性”與“質(zhì)點(diǎn)”這一知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，這樣學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)慣性其實(shí)就是質(zhì)點(diǎn)。那么在講解“質(zhì)點(diǎn)”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生理解物體受到的合外力為零這個(gè)概念，然后再將物體受合外力為零與物體不受合外力為零進(jìn)行對(duì)比，這樣學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)慣性其實(shí)就是質(zhì)點(diǎn)不受合外力為零這個(gè)概念。由于“質(zhì)點(diǎn)”這一知識(shí)點(diǎn)是在新舊知識(shí)之間進(jìn)行類(lèi)比的，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)完這一知識(shí)點(diǎn)后，就能把握住新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，有效把控認(rèn)知負(fù)荷[6]。

四、豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

物理概念的教學(xué)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，它不僅是教師進(jìn)行概念教學(xué)的重要途徑，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要途徑，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的主要方式。教師在進(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí)要結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，在深入分析教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，不斷豐富物理概念的內(nèi)容，并通過(guò)合理的問(wèn)題情境來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性[7]。這樣不僅能夠幫助學(xué)生有效提高學(xué)習(xí)效率，還能夠促進(jìn)學(xué)生知識(shí)掌握能力、思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

目前，高中物理教師在教學(xué)中提出的教學(xué)內(nèi)容大多來(lái)源于課本，因此教學(xué)內(nèi)容比較枯燥乏味，且具有理論化的特征，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣發(fā)展，這種狀態(tài)下學(xué)生就容易陷入認(rèn)知負(fù)荷的狀態(tài)，因此教師要豐富教學(xué)內(nèi)容。以“重力”這一物理概念為例，在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，“重力”是一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生只有對(duì)力有一個(gè)深刻理解，才能更好地掌握其他知識(shí)點(diǎn)。教師在教學(xué)“重力”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，除了可以講解課本上的理論知識(shí)，還可以示范一次“重力實(shí)驗(yàn)”，即可以先將一根繩子從高處甩下來(lái)，讓學(xué)生觀察一下重力的作用效果，然后讓學(xué)生模仿這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，按照自身的興趣，活用身邊的工具自主完成“重力實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)這種方式不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，還使得高中物理概念教學(xué)的實(shí)踐性提升，因此能提升學(xué)生興趣，避免學(xué)生進(jìn)入認(rèn)知負(fù)荷狀態(tài)[8]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在物理概念教學(xué)中，教師需要遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，在知識(shí)的銜接和轉(zhuǎn)化上，做到循序漸進(jìn)、螺旋上升。在知識(shí)呈現(xiàn)的方式上，要遵循由具體到抽象的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué)生對(duì)物理概念有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在知識(shí)講解的過(guò)程中，要充分考慮學(xué)生已有知識(shí)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，合理設(shè)置概念教學(xué)的難度梯度。在概念理解上，要充分考慮學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平，并根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

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