高中物理核心概念理解中的认知障碍与突破路径

引言：

物理是一门以观察、建模与演绎推理为核心的学科，其概念体系的严密性决定了学生只有在理解核心概念的基础上，才能真正掌握物理的内在逻辑。高中阶段是学生抽象思维与科学素养迅速发展的关键期，但诸如“力与运动关系”“能量守恒”“电场与电势”等核心概念的高度抽象性，给学生的认知带来了较大挑战。学生频繁出现“会算不会讲”“记得住不会用”的学习现象，其根源多在于对物理概念理解不透、迁移不畅。本文试图厘清物理核心概念中常见的认知障碍，深入剖析其认知根源，并基于教育实践提出科学的教学突破路径。

一、高中物理核心概念理解中的主要认知

1.1 抽象思维薄弱导致的本质混淆

高中物理核心概念往往具有高度抽象性，如“电场强度”或“功率”不仅是数值表达，更蕴含特定的物理含义与适用范围。学生在尚未形成成熟的抽象思维能力前，往往倾向于机械记忆定义，忽略了概念的适用条件与本质特征。例如，在“电场线”一节中，许多学生误以为电场线是真实存在的线条，而忽略了其仅为人为构建的辅助表示工具，导致在“场强方向”的判断上频繁出错。此外，部分学生将“动能”与“力的大小”直接对应，混淆状态量与过程量的本质差异。

1.2 前概念干扰与日常经验迁移失误

学生早期形成的“直觉物理观”与生活经验常常对科学概念的建构产生干扰。例如，在研究“惯性”时，学生通常根据生活经验认为“物体停止需持续施力”，而难以理解“运动状态不变需无外力干扰”的科学含义。在力与运动关系的学习中，这种“常识干扰”更为突出，学生会将“力决定运动”这一错误观念内化为默认规则，从而阻碍对“牛顿第一定律”的理解与接受。

1.3 表征能力缺失与符号理解障碍

物理概念常通过图像、向量、公式等多种表征形式呈现，学生若缺乏多模态信息整合的能力，容易陷入“只记公式，不懂含义”的陷阱。例如，在“电场力”问题中，学生对电荷受力方向的向量图理解困难，进而无法正确建立电场与力的因果关系。同时，物理中大量使用符号（如正负号、方向箭头、比例关系等），学生常因忽视这些符号的逻辑含义而导致推理错误。

二、物理核心概念认知障碍的成因分

2.1 教学方式过于注重结论灌输

当前高中物理教学中，仍存在较强的“结论导向”倾向，教师倾向于快速讲授结论与公式，忽视学生在认知建构中的思维过程。例如，教师在讲解“电场力做功”等概念时，直接列出公式并举例套用，而缺乏对“力与位移方向夹角”的充分讨论，学生虽能套用公式却难以理解“功”与“路径”之间的内在联系。这样的教学方式往往压缩了学生的探索空间，削弱了深度思维的机会。

2.2 认知负荷过重影响概念建构

高中物理的知识关联性强、公式繁多，学生在短时间内需要处理大量新信息，易产生认知超载。当学生在解题过程中需要同时处理图像信息、公式运算、单位换算等多重任务时，原本用于理解概念的认知资源被占用，导致理解效率低下。例如，在“功率计算”相关问题中，学生常常机械使用 P=W/t，却无法根据实际情境判断

功与时间的关系。

2.3 教材内容与学生认知基础存在脱节

部分核心概念如“感应电流产生条件”“静电平衡条件”等，需要建立在前期多学科知识基础之上，若学生缺乏必要的预备知识，将导致理解困难。同时，教材表述有时偏于抽象或符号化，缺少贴近学生经验的情境支持，导致学生对物理现象的感知与解释能力不足。如教材中“磁感应线”相关图示虽科学严谨，但对学生而言缺乏直观感受，形成认知断层。

三、突破高中物理认知障碍的有效路径

3.1 创设真实情境助力概念建构

情境建构是促进概念理解的重要策略。教师可通过设计贴近学生生活或社会热点的教学情境，激发其认知冲突与学习动机。如在讲授“动能和势能”转换时，可引入“蹦极运动”视频资料，分析能量的连续变化过程，让学生在熟悉情境中体会物理量的动态转化。在处理“浮力与排液体积关系”时，引导学生动手实验“石块下沉与水溢出”的对应关系，比单纯讲授公式更易让学生获得直观理解。

3.2 多模态信息整合提升认知效率

融合语言、图像、符号、动作等多种信息形式，有助于学生形成更稳定的概念网络。教师可借助PPT 动画、仿真实验、三维演示等手段，将抽象物理过程形象化，如通过磁感线动画演示磁场方向，通过力学实验视频展现受力与运动变化，使学生由感性认识过渡到理性抽象。同时，在板书中注意图像与公式的联动表达，引导学生识别图—式—义之间的内在逻辑，提升表征转换与整合能力。

3.3 引导元认知发展提升概念掌控力

物理学习应强调学生的元认知发展，使其在学习过程中具备“反思—调整—再构建”的思维能力。教师可以在课堂中设置“概念诊断卡”“知识网络图”“易错分析表”等工具，引导学生主动识别自身理解中的漏洞与偏差，进而进行有意识的修正。如在完成“牛顿第二定律”题后，引导学生回顾“是否正确判断了受力关系”“是否区分了加速度与速度”等关键思维节点，促使其养成系统的物理思维习惯。同时，教师应创造鼓励表达与探讨的课堂氛围，使学生愿意表达不懂、敢于提出质疑，真正实现从“被动接受”到“主动建构”的转变。

总结：高中物理核心概念的理解障碍并非源于学生能力的缺失，而是认知发展阶段与教学方式不匹配的结果。突破这些障碍，需要教师在教学过程中实现“从传授到引导”“从知识到认知”的转型。通过创设真实情境、融合多模态表征、注重类比迁移与激发元认知调控，方能真正激发学生对物理本质的理解欲望，引导其在深层建构中获得概念的内化与迁移，进而提升整体物理素养与科学思维水平。

参考文献

[1] 王 倩 . 高 中 物 理 热 学 核 心 概 念 的 学 习 进 阶 研 究 [D]. 曲 阜 师 范 大 学 , 2025.DOI:10.27267/d.cnki.gqfsu.2025.001870.

[2] 余润情. 核心素养视角下跨学科概念融入高中物理的教学研究[D]. 云南师范大学, 2024.DOI:10.27459/d.cnki.gynfc.2024.000905.

[3] 袁 淇 . 基 于 GDINA 模 型 的 高 中 静 电 场 概 念 学 习 进 阶 研 究 [D]. 广 州 大 学 , 2024.DOI:10.27040/d.cnki.ggzdu.2024.001133.