（一）深入全面地了解学生的前概念
如图9-1所示，无论是对于正确的物理前概念还是错误的物理前概念，要将其作为教学资源，一个首要前提就是要求教师在正式进行教学活动之前通过各种方式，例如对学生访谈、问卷调查、分组讨论等发现学生脑中存在的与新知识相关的物理前概念，从而对学生带入课堂的前概念有足够深的了解和认识。只有对学生的相关物理前概念有足够的认识，才能为后续物理前概念的利用与转变提供良好的基础。
（二）利用正确的物理前概念培养学生的推理类比能力
在新课教学开始之前，教师应该引导学生复习旧知识并抓住新旧知识的连接点，并不失时机地进行启发、诱导与点拨，使本节知识与原有知识发生非人为的合乎逻辑的联系，进而实现知识的转移。利用正确的物理前概念进行新课教学时，教师要善于启发、引导学生，创设双边活动，激发出学生的探究欲，发挥学生的创造力，引导学生进行独立思考，主动地发现和掌握知识。比如对于点电荷这一物理概念，由于之前学生对质点的概念有着明确的认识，所以我们可以充分地利用学生对点电荷已有的前概念进行新课教学，培养学生的类比推理能力，教师可以设计这样的场景：首先，引导学生复习点电荷的定义、特点与物理意义。其次，让同学思考在研究库仑力时，能否也将其视为一个有电荷量而没有形状的点，即将其同样建立成为一个物理模型，并思考这样类比有何优点。再次，教师可以通过引导学生复习重力做功和重力势能之间的联系，进而让学生通过类比推理猜想电场力做功与电势能之间的联系。通过这样的引导类比，一方面可以提高学生的学习兴趣，另一方面也可以利用学生正确的物理前概念促进新知识的学习，提升课堂教学的效率。
在教学中利用学生正确的前概念采用启发式教学，充分发挥教师的主导作用，培养学生的类比推理能力。[9]
关于启发式教学的步骤可以归纳为下图：
在教学中利用学生正确的前概念，采用科学探究教学模式，激发学生的好奇心与求知欲，培养学生的类比推理能力。
探究式教学法的关注点是教师引导下的学生对于知识的自我建构，并在这一过程中使学生习得探究物理问题的常用方法与步骤，培养学生的探究意识。关于探究式教学的步骤，可以归纳为图9-5。
（三）利用错误的物理前概念强化新概念
学生存在的错误前概念虽然会阻碍学生对于新知识的学习，但从辩证的角度看，错误的前概念同样也可以作为一种教学资源，即不可否认的是就某一物理概念，当我们将学生的错误前概念与正确概念情景同时呈现给学生时，更能引发学生的认知冲突，并通过一定的教学程序使学生更好地完成新概念的内化。
图9-5 静电场物理前概念探究式教学流程图
1.创设情境，引发认知冲突
根据心理学家皮亚杰的观点，当学生学习新知识时，总是试图使用自己原有的认知结构同化新学习的内容，并且当学生已有的图式能顺利地帮助理解新知识时，就可以自然而然地完成对新知识的吸收，当学生已有的图式不能正确地对新的现象做出解释，就会导致学生产生认知冲突。并且学生的认知冲突一旦出现，学生学习的兴趣和积极性就会被充分激发出来，从而使学生更加积极主动地投入到学习情景之中，这将会为学生顺利地完成新知识的同化和顺应奠定良好的基础。通过前面的研究，引发学生认知冲突的有效手段之一就是利用学生错误概念与真实物理概念间的矛盾创设问题情境，这样做的好处是显而易见的：首先可以激发学生以高昂的热情和主动探索知识的兴趣学习新知识，其次可以使学生将关注点放在寻找错误前概念和科学概念之间的矛盾所在，从而提升课堂的教学效果。具体来说就是教师借助一定的手段创设能使学生感到困惑并产生认知冲突的问题情境，从而使学生的认知冲突充分地表现出来，给学生以强烈的感官刺激，并使之与错误的前概念形成鲜明的对比，此时学生就会对自己已有的前概念进行反思，在学生进行对比前概念和科学概念之间的异同点的过程中，引导学生找到矛盾存在的根源，使学生从根本上认识到自己原有观念的错误，引起认知结构的不平衡，进而完成对原有认知结构的调整，最后通过调整学生原有的认知结构，使新知识成功地被学生内化。例如，学生认为在接触带电过程中接触后电荷均匀分布于导体内外表面，认为电荷量可以是任意值，认为电势差与电场力做功无关等都可以通过物理实验，激发学生的学习热情，使学生顺利地展开学习。(www.xing528.com)
图9-6 静电场错误物理前概念教学流程图
2.多种手段并用，强化认知冲突
当学生体会到自己的前概念与真实物理概念之间存在冲突，此时教师并不宜直接开始后续的教学，而应该采用多种手段，对认知冲突进行强化。这是因为虽然在高中阶段，学生的抽象逻辑思维能力迅速发展，并开始居于非常重要的位置，但是学生抽象思维发展得并不完善，还需要一定的感性认识为基础，当离开具体事物的支持，学生的学习就会大打折扣。因此，采用多种手段，对学生的认知冲突进行强化，使学生产生丰富的感性认识就显得十分必要。
第一，对比物理概念与数学公式。由于物理学科与数学学科这两个学科之间有联系但也有区别，所以在学习物理概念之时，尤其是对其表达式进行理解时，必须要把握它的物理意义而不是简单地将其看作一个数学公式。但是因为学生从小就与数学打交道，在学生活动的过程中也发现了很多的物理现象用数学公式也可以加以说明，这就导致学生在数学公式与新概念的类比过程中，会忽略物理概念表达式所包含的物理意义与适用条件，并进一步导致学生得出错误的结论。例如，假若学生忽略了概念的物理意义与使用条件，就会认为电场强度与试探电荷的电荷量和受力大小有关，认为物体的电容和所带电荷量成正比，而与电压成反比，因此在教学中教师要注意学生在这方面存在的误区，使其充分理解物理概念与其数学表达式之间的联系与区别，并明确物理概念数学表达式的适用条件，从而使学生更好地将所学知识内化。
第二，充分利用物理实验。由于学生的前概念是受生活经验的长期影响产生的，因此要想改变学生的错误前概念就需要形象鲜明的刺激，以便激起学生的认知冲突，而利用实验现象和实验结论正好符合这样的要求。因此，可以运用物理实验激起学生对错误前概念的质疑和反思，推动学生科学概念的形成和完善。这里需要注意的是在教学过程中，教师不但要注重教材上的实验，而且要设计、开发针对学生的错误认识的实验。例如在学习电容、电荷量与电压之间的关系这节内容时，可以通过实验使学生明确电容是物体的本质属性，进而意识到错误前概念与正确概念之间的区别，增强学生的辩证思维能力。
第三，合理运用现代教育技术。现代多媒体技术和不断充实的网络资源，为物理概念教学提供了很大便捷。这是因为物理上的许多规律或结论是在理想化的情况下得出的，而在真实的课堂中可能不能做出来，比如在探究库仑力的大小随距离变化的规律时，可以通过学生分组实验，得到实验数据，在此基础上教师可以引导学生利用WPS对所得数据进行处理，运用表格软件收集数据，并自动对图像进行拟合，这样做的目的既节省了时间，又减少了人工作图带来的误差。
第四，利用物理模型认识概念。在日常的物理教学中，当研究某一物理现象时，由于其产生的原因受单一因素的影响很少见，大部分情况都要受到很多因素的影响，这就导致研究起来比较麻烦，并且其中有些因素对我们所研究的问题几乎没有影响或者影响不大，这时我们就可以有意识地忽略这些无关的因素，从而更加便捷地对科学的物理规律进行研究。对于错误前概念的教学，这样做的目的是使学生原有的观念被强烈地对比，并抛弃错误的前概念，形成科学概念。例如，在点电荷的电场这一节的教学过程中，学生根据实验中的现象会得到这样的结论，即试探电荷的电场会对场源电荷所形成的电场产生影响，其实学生们的观点并没有错，但这却对这节课的研究内容产生了阻碍。如何解决这一问题呢？笔者认为采用理想物理模型的方法可以很好地解决这一问题，具体来说就是让同一个试探电荷分别携带不同的电荷量，此时学生通过实验对比就会发现当试探电荷的电荷量越小时规律也越明显，然后引导同学们进行猜想，当撤去试探电荷后场源电荷在此处还能否激发电场，在这种情况下学生很快就会得出结论。
3.解剖概念，把握概念本质
在概念教学中，教师和学生要充分重视概念的表述，因为很多时候学生对于概念的错误认识往往缘于对概念表述中的某些词语的片面或错误理解，这就要求教师在讲解一些概念时，要注重对于该概念进行合理的解剖，让学生意识到该概念的本质特征，从而使学生掌握并理解这个概念的内涵和外延。其中物理概念的内涵是指物理概念所表现出的本质物理属性；物理概念的外延是指对物理概念的延伸。例如，在学习电容的定义式时，学生可能会认为电容与电压和电荷量有关，此时教师要进行正确的引导，使学生把握电容这一概念的本质特征。学习电势能的概念时，要引导学生类比重力势能的大小以及参考平面关系，帮助学生理解其内涵与外延。也就是说教师在进行物理概念学习时，要善于细致地引导学生分析概念的内涵和外延，使学生领会概念的本质。
具体来说，在教学中只有做到以下三点才能使学生抓住物理概念的本质：首先，引导学生逐字逐句地理解概念。例如在库仑定律的教学中，教师要抓住关键词，一字一句地进行讲解。其次，剖析词语含义。在电场强度概念的教学过程中，对于概念表述中的“方向”这个词应该进行剖析，使学生明确电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向一致，从而避免由于学生理解上的问题而产生新的错误前概念。最后，强调关键词，从而对概念进行浓缩，以实例来加深学生的理解。在学习点电荷的相互作用这一节内容时，学生在理解定律的内容后，为了加深学生的理解，我们可以让学生总结同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引这一规律与所学内容的关系，这样做的目的是通过对关键字的总结，使学生理解得更形象、更具体。
4.合作学习，顺利转变前概念
每个人的生活环境和知识背景都有很大差别，这就导致对于同一问题，不同学生的理解都是不同的，而他们给出的答案更会千差万别。同时由于每个学生只能理解某一事物的一个或若干个方面，这就要求教师在教学过程中要使学生看到那些与自己不同的理解，看到事物其他的特征，其中一个行之有效的方法就是在教学过程中根据具体的情况采用合作学习的教学方法。合作学习是一种旨在通过个体在异质小组的合作交流来完成共同的学习目标，并将小组的总体成绩或平均成绩作为奖励依据的教学方法。合作学习最主要优势是可以克服学生个体认知系统的局限，有助于学生科学的物理概念的形成，并且在集体讨论与交流的过程中还可以帮助学生形成积极、主动的学习态度，使学生的各种观点和想法都能得到充分的展示。通过生生间的讨论交流，可以使学生认识到自己与组内同学对事物的认识的异同，进而使学生在发现自己的观点和别人的观点不同时，重新审视自己观点的科学性，并对自己的观点产生质疑，当发现自己观点的缺陷时，学生就会积极主动地调整自己已有的认知结构，改变自己的错误观点，完成对于所学新知识的真正内化。例如，在学习电势差与电场力做功时，当学习完电场力做功的特点和电势差的知识点后，教师可以抛出一个问题：电势差与电场力做功之间有无联系？让学生通过分组讨论、合作交流，找出实例证明自己的观点。经过一段时间的讨论、交流，大部分同学都能意识到电势差与电场力做功存在联系。
5.编织概念图，完善认知体系
概念图这一概念最早是由美国心理学家Novak教授于1984年在《学习如何学习》中提出来的。所谓概念图，就是将某个主题的概念及其关系以图形化表示，是用来组织和表征知识的工具。[10]归纳起来，概念图由节点、连线、层次、命题等要素组成，其中的节点表示的就是我们所说的概念，而连线的作用用于表述不同概念之间的相互关系，层次描述的是不同概念所处的不同水平，所以概念图不但可以帮助教师准确把握学生存在的物理前概念，使教师进行有针对性的教学，而且有利于学生理解各个概念之间的关系，并且引导学生自己动手绘制概念图，学生就会积极、主动地整合本节乃至本章所学习的各个知识点，并对其中自己有问题的点反复推敲，直到完全弄明白为止。综上所述，我们可以发现学生绘制概念图的过程也是学生对物理问题理解进一步深化的过程。例如，在库仑定律这一节课的教学中，学生受生活经验影响存在很多前概念，教师可以引导同学们先制作一个完整的概念图，然后教师再从这个完整的概念图中删除某些节点或连线，再要求学生补充完整，因为该概念图给出的都是正确的概念与关系，所以学生在填写的过程中思维也会受到启发，进而使学生快速地转变错误认识。
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