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高中物理新课程的实施,倡导以学生发展为本的教育理念。新课程标准中明确提出了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维教学目标。而物理概念的学习,是高中物理学习的重要组成部分。因此,教会学生学习物理概念,加强对学生物理概念学习策略的培养成为我们高中物理教师提高学生物理学习效率,减轻学习负担,增强物理解题能力的有效途径。按照物理概念学习、保持和提取三个阶段,物理概念的学习策略又分为物理概念的学习策略、物理概念的记忆保持策略和物理概念的提取策略。
1.物理概念的学习策略
学生对物理概念的学习主要发生在课堂中,因此物理概念的学习策略主要是针对学生的课堂学习,而不关注学生的自习过程。具体可分为以下几种学习策略:
1.1实验感知的策略
实验感知的策略是指在人为条件下运用仪器、设备使研究的现象反复出现,通过人的知觉和感觉有目的地进行观测、研究,提炼出有效的程序、规则、方法、技巧及调控方式。实施实验感知策略的程序是:
(1)观察。观察是利用人的各种感觉器官及科学仪器,有计划、有目的地对自然状态和客观事物进行视、听、闻、尝、触、测,收集获取信息,从而把握研究对象的多种属性。观察要与思考相结合,观测是前奏。
(2)推测。推测是将收集的信息进行整理,由一个或几个已知判断引出新的判断,这是进行思维推理、发现规律的认识过程。
(3)实验。实验是在人为控制的条件下,应用各种科学仪器、设备使研究现象反复出现从而有目的地进行观测、研究的一种方法。它是科学概念形成的基础。
例如,建立“机械振动”这一概念时,我们可以让学生先观察风中的树枝的摆动、水中浮标的上下运动、钟摆的摆动等现象,让学生思考这些现象的共同运动特点;然后告诉学生这些都是机械振动,指导学生推理出机械振动的概念是“物体在平衡位置附近往复运动”;然后再演示弹簧振子和单摆实验,进一步让学生建立机械振动的科学概念,把握“平衡位置”和“往复运动”的本质特点。
1.2前概念转变的策略
在学习物理概念之前,由于生活经验的积累或者其他学习,我们对相关的物理现象有了一定的认识,但这些认识往往是不准确的、片面的、主观的,因而是非科学的,这些概念就是前概念。前概念往往干扰科学概念的学习,要学习科学物理概念就必须转变前概念。前概念转变的策略就是将我们头脑中的前概念转变为科学概念的有效策略。
前概念转变的策略的具体实施程序是:
(1)暴露。前概念往往是隐藏的,我们在学习新概念时往往开始并不显现出来,而是在学生应用概念时显现出来使学生做错题。所以我们一定要想办法让其显现出来,暴露前概念最好的办法就是对新概念进行联想、利用新概念分析日常现象。
(2)批判。评判是前概念转变的关键,常用的评判方法有实验法(如伽利略轻重物体同时落地实验)、反推法(用前概念反向推理得出明显的错误结论从而显示前概念的错误)、举反例法等。
1.3抓关键字词的策略
物理概念的表述是科学而又简练明了的,在物理概念的规范表述中,每个字词都有其作用,尤其是关键字词。真正理解了那些关键字词,就真正理解了概念,这就是抓关键字词的策略。这个策略的程序是:
(1)细读概念文字;
(2)划出关键字词;
(3)整理。
例如,惯性概念是物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。其中“保持原来运动状态性质”的“保持”是关键字词。“保持”就是“保持原来,阻碍改变”,其涵义包含两个方面:一是静止或匀速时使物体保持原状态,二是受力时表现为对运动状态改变的阻碍性。因此,惯性是物体的一种固有属性,与位置、运动状态无关。
1.4分层理解的策略
物理概念的分层理解的策略就是指在各种物理现象中,首先是这类现象的核心问题,然后抓住事物的本质特征分析归纳出现象本质的共性,再经过抽象概括得出抽象概念,进而深入理解应用概念。该策略的实施程序是:
(1)明确物理现象;
(2)分析概括;
(3)得出结论;
(4)理解应用。
例如,学习动量的概念。
(1)可以先让学生明确物理现象:大人与小孩相撞,谁会被撞倒?
(2)分析概括:物体的运动效果不单由质量或速度决定,而由它们的乘积mv来决定。
(3)得出结论:物体的质量和运动速度的乘积叫物体的动量,即P=mv。
(4)理解运用:a.动量是矢量,其方向与速度方向相同,其运算符合平行四边形法则;b.动量是状态量,对应某一位置或某一时刻;c.动量具有相对性,因为速度具有相对性,一般选择惯性参考系;d.动量的物理意义是:描述物体运动状态和效果的物理量,其单位是千克·米/秒。
5.类比的策略
类比策略是根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,从而推出其他方面也可能相似或相同的一种推理方法。实施类比策略的基本程序为:
(1)确定研究对象;
(2)寻找类比对象;
(3)将研究对象和类比对象进行比较,找出相似关系;
(4)根据研究对象的已知信息,对相似关系进行重整化处理;
(5)将类比对象的有关知识类推到研究对象上。例如学习磁感应强度B的概念,可以采用类比的策略,寻找类比对象电场强度E,容易掌握它们的异同。
6.把握概念物理意义的策略
有些物理概念如加速度、速度、电场强度E及磁感应强度B等往往是用数学表达式来定义,要抓住这类概念的本质特征,掌握其物理意义。在比值法定义中,被定义的物理量与分子、分母的物理量不成正比、反比,这一点我们要让学生时刻理解掌握。例如物理量电容的定义式C=Q/U,电容C与所带电量Q和两极间电压U无关,而是由电容器本身决定。再如电场强度E=F/q,教师要说明:在电场中某点放一个点电荷q,其所受电场力为F;若点电荷为2q,则电场力为2F;就是说电场力与电量比值不变。因此F/q能够反映电场在该点力的性质,显示电场的强弱,且与电荷q无关,所以引入电场强度的定义式E=F/q。这样显示就很容易理解电场强度的意义了。 2.物理概念的记忆保持策略
物理概念的保持主要发生在课堂之外,因此物理概念的保持策略主要针对复习过程,而不关注于学生的听课过程中。
2.1分类的学习策略
所谓分类的学习策略,就是将物理概念进行分类,按照不同标准划分成不同类别,然后分门别类地进行习和复习的一种方法。分类学习策略的实施程序是:
(1)归类。即把学过的不同物理概念,按照描述的问题的不同、描述问题的方式不同等进行分类,描述方式相同或描述内容相同的归为一类。
(2)寻同。即找出同一类概念相同的地方,以便出一发而动其他。
(3)求异。即从不同描述侧面、用不同描述方式描述同一类问题的不同概念,以便更好地区分比较不同的概念。
(4)复习各个概念的联系。同一类概念中的不同概念,尽管描述的方式、侧面不同,但它们之间有一定的联系,找出这一联系,用这一联系将这些概念串在一起,就能进一步理解这些概念。
例如,有关能的概念,按照分类学习策略:第一步,归类。按能的形式可分为机械能、内能、电磁能、光能、核能等。第二步,寻同。动能和势能都属于机械能,电能和磁能都属于电磁能,化学能、原子能、太阳能都是由于原子或原子核变化而具有的能。第三步,求异。动能与势能描述的侧面不同;动能是由于物体运动而具有的能,重力势能是由于物体被举高而具有的能;化学能是化学反应中释放的能,而原子能是核反应中放出的能量。第四步,寻找联系。所有的能量都可以相互转化,遵循能的转化和守恒定律。
2.2概念系统化的策略
所谓概念系统化的策略,就是指在掌握概念时,尤其是掌握重要的基本概念时,决不能孤立地记住它们的文字表述或数学表达式,而是将概念放入一个由前后概念组成的网络中,并根据前后概念的相互联系来理解掌握概念,通过协同作战达到熟练记忆和应用的目的。
概念系统化的策略实施顺序是:
(1)提出概念。也就是说概念要从现象中提出。
(2)寻找关联,就是找出这些概念与其他概念存在哪些关联?这些关联对我们掌握概念有什么用?
(3)练习、应用。通过练习来熟悉概念及应用。例如,关于机械运动的概念,在学习力学知识之后,我们可以将学过的所有机械运动进行关联,将概念系统化组成概念结构。
3.物理概念的提取策略
物理概念的提取既可以发生在课堂内,也可以发生在课后复习中,物理概念的提取策略主要针对学生的作业和考试。
3.1情境相似性策略
按照信息加工理论的观点,短时记忆的信息(如物理概念)加工进入长时记忆系统。虽然长时记忆的信息是相对静止的,但它可以被短时记忆中的信息激活。如故地重游,能回想起上次游玩时的情境细节。这种情境的相似性有助于记忆。因此学生可以利用情境相似性策略,有效地提取所需的物理概念,这就需要我们教师提供给学生典型的物理概念题。
总的来说,学生如果真正掌握情境相似性策略,就能深刻理解物理概念的内涵,解题时就能举一反三、触类旁通。因此我们要大力培养学生的情境相似性学习策略。
3.2自动化策略
信息加工心理学认为长时记忆中的信息经过两条途径进入反应生成器。一条途径是长时记忆的信息先回到工作记忆,再由工作记忆进入反应生成器引起反应,在这种条件下,人能够意识到从长时记忆中提取的信息。另一条途径是长时记忆中的信息直接进入反应生成器引起反应,在这种条件下,反应是自动进行的,不受人的意识的控制,这就是自动化策略。自动化策略主要是通过操练和练习获得的。因此,学生在学习物理概念时,通过课内外的反复操练和练习就能达到熟能生巧的地步,一旦需要有关的物理概念时,就能无意识地、准确地提取出来。对于重点物理概念如力、加速度、电场强度、磁感应强度等,学生需要反复训练和应用,以期达到自动化提取概念的目的。总之,高中物理概念学习的策略的培养,大体使学生经历概念的学习、记忆保持和提取三个阶段,我们高中物理教师要深刻领会新课改的精神,着力培养学生物理概念学习策略,提高学生物理学习水平,为学生终身学习奠定基础。
1.物理概念的学习策略
学生对物理概念的学习主要发生在课堂中,因此物理概念的学习策略主要是针对学生的课堂学习,而不关注学生的自习过程。具体可分为以下几种学习策略:
1.1实验感知的策略
实验感知的策略是指在人为条件下运用仪器、设备使研究的现象反复出现,通过人的知觉和感觉有目的地进行观测、研究,提炼出有效的程序、规则、方法、技巧及调控方式。实施实验感知策略的程序是:
(1)观察。观察是利用人的各种感觉器官及科学仪器,有计划、有目的地对自然状态和客观事物进行视、听、闻、尝、触、测,收集获取信息,从而把握研究对象的多种属性。观察要与思考相结合,观测是前奏。
(2)推测。推测是将收集的信息进行整理,由一个或几个已知判断引出新的判断,这是进行思维推理、发现规律的认识过程。
(3)实验。实验是在人为控制的条件下,应用各种科学仪器、设备使研究现象反复出现从而有目的地进行观测、研究的一种方法。它是科学概念形成的基础。
例如,建立“机械振动”这一概念时,我们可以让学生先观察风中的树枝的摆动、水中浮标的上下运动、钟摆的摆动等现象,让学生思考这些现象的共同运动特点;然后告诉学生这些都是机械振动,指导学生推理出机械振动的概念是“物体在平衡位置附近往复运动”;然后再演示弹簧振子和单摆实验,进一步让学生建立机械振动的科学概念,把握“平衡位置”和“往复运动”的本质特点。
1.2前概念转变的策略
在学习物理概念之前,由于生活经验的积累或者其他学习,我们对相关的物理现象有了一定的认识,但这些认识往往是不准确的、片面的、主观的,因而是非科学的,这些概念就是前概念。前概念往往干扰科学概念的学习,要学习科学物理概念就必须转变前概念。前概念转变的策略就是将我们头脑中的前概念转变为科学概念的有效策略。
前概念转变的策略的具体实施程序是:
(1)暴露。前概念往往是隐藏的,我们在学习新概念时往往开始并不显现出来,而是在学生应用概念时显现出来使学生做错题。所以我们一定要想办法让其显现出来,暴露前概念最好的办法就是对新概念进行联想、利用新概念分析日常现象。
(2)批判。评判是前概念转变的关键,常用的评判方法有实验法(如伽利略轻重物体同时落地实验)、反推法(用前概念反向推理得出明显的错误结论从而显示前概念的错误)、举反例法等。
1.3抓关键字词的策略
物理概念的表述是科学而又简练明了的,在物理概念的规范表述中,每个字词都有其作用,尤其是关键字词。真正理解了那些关键字词,就真正理解了概念,这就是抓关键字词的策略。这个策略的程序是:
(1)细读概念文字;
(2)划出关键字词;
(3)整理。
例如,惯性概念是物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。其中“保持原来运动状态性质”的“保持”是关键字词。“保持”就是“保持原来,阻碍改变”,其涵义包含两个方面:一是静止或匀速时使物体保持原状态,二是受力时表现为对运动状态改变的阻碍性。因此,惯性是物体的一种固有属性,与位置、运动状态无关。
1.4分层理解的策略
物理概念的分层理解的策略就是指在各种物理现象中,首先是这类现象的核心问题,然后抓住事物的本质特征分析归纳出现象本质的共性,再经过抽象概括得出抽象概念,进而深入理解应用概念。该策略的实施程序是:
(1)明确物理现象;
(2)分析概括;
(3)得出结论;
(4)理解应用。
例如,学习动量的概念。
(1)可以先让学生明确物理现象:大人与小孩相撞,谁会被撞倒?
(2)分析概括:物体的运动效果不单由质量或速度决定,而由它们的乘积mv来决定。
(3)得出结论:物体的质量和运动速度的乘积叫物体的动量,即P=mv。
(4)理解运用:a.动量是矢量,其方向与速度方向相同,其运算符合平行四边形法则;b.动量是状态量,对应某一位置或某一时刻;c.动量具有相对性,因为速度具有相对性,一般选择惯性参考系;d.动量的物理意义是:描述物体运动状态和效果的物理量,其单位是千克·米/秒。
5.类比的策略
类比策略是根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,从而推出其他方面也可能相似或相同的一种推理方法。实施类比策略的基本程序为:
(1)确定研究对象;
(2)寻找类比对象;
(3)将研究对象和类比对象进行比较,找出相似关系;
(4)根据研究对象的已知信息,对相似关系进行重整化处理;
(5)将类比对象的有关知识类推到研究对象上。例如学习磁感应强度B的概念,可以采用类比的策略,寻找类比对象电场强度E,容易掌握它们的异同。
6.把握概念物理意义的策略
有些物理概念如加速度、速度、电场强度E及磁感应强度B等往往是用数学表达式来定义,要抓住这类概念的本质特征,掌握其物理意义。在比值法定义中,被定义的物理量与分子、分母的物理量不成正比、反比,这一点我们要让学生时刻理解掌握。例如物理量电容的定义式C=Q/U,电容C与所带电量Q和两极间电压U无关,而是由电容器本身决定。再如电场强度E=F/q,教师要说明:在电场中某点放一个点电荷q,其所受电场力为F;若点电荷为2q,则电场力为2F;就是说电场力与电量比值不变。因此F/q能够反映电场在该点力的性质,显示电场的强弱,且与电荷q无关,所以引入电场强度的定义式E=F/q。这样显示就很容易理解电场强度的意义了。 2.物理概念的记忆保持策略
物理概念的保持主要发生在课堂之外,因此物理概念的保持策略主要针对复习过程,而不关注于学生的听课过程中。
2.1分类的学习策略
所谓分类的学习策略,就是将物理概念进行分类,按照不同标准划分成不同类别,然后分门别类地进行习和复习的一种方法。分类学习策略的实施程序是:
(1)归类。即把学过的不同物理概念,按照描述的问题的不同、描述问题的方式不同等进行分类,描述方式相同或描述内容相同的归为一类。
(2)寻同。即找出同一类概念相同的地方,以便出一发而动其他。
(3)求异。即从不同描述侧面、用不同描述方式描述同一类问题的不同概念,以便更好地区分比较不同的概念。
(4)复习各个概念的联系。同一类概念中的不同概念,尽管描述的方式、侧面不同,但它们之间有一定的联系,找出这一联系,用这一联系将这些概念串在一起,就能进一步理解这些概念。
例如,有关能的概念,按照分类学习策略:第一步,归类。按能的形式可分为机械能、内能、电磁能、光能、核能等。第二步,寻同。动能和势能都属于机械能,电能和磁能都属于电磁能,化学能、原子能、太阳能都是由于原子或原子核变化而具有的能。第三步,求异。动能与势能描述的侧面不同;动能是由于物体运动而具有的能,重力势能是由于物体被举高而具有的能;化学能是化学反应中释放的能,而原子能是核反应中放出的能量。第四步,寻找联系。所有的能量都可以相互转化,遵循能的转化和守恒定律。
2.2概念系统化的策略
所谓概念系统化的策略,就是指在掌握概念时,尤其是掌握重要的基本概念时,决不能孤立地记住它们的文字表述或数学表达式,而是将概念放入一个由前后概念组成的网络中,并根据前后概念的相互联系来理解掌握概念,通过协同作战达到熟练记忆和应用的目的。
概念系统化的策略实施顺序是:
(1)提出概念。也就是说概念要从现象中提出。
(2)寻找关联,就是找出这些概念与其他概念存在哪些关联?这些关联对我们掌握概念有什么用?
(3)练习、应用。通过练习来熟悉概念及应用。例如,关于机械运动的概念,在学习力学知识之后,我们可以将学过的所有机械运动进行关联,将概念系统化组成概念结构。
3.物理概念的提取策略
物理概念的提取既可以发生在课堂内,也可以发生在课后复习中,物理概念的提取策略主要针对学生的作业和考试。
3.1情境相似性策略
按照信息加工理论的观点,短时记忆的信息(如物理概念)加工进入长时记忆系统。虽然长时记忆的信息是相对静止的,但它可以被短时记忆中的信息激活。如故地重游,能回想起上次游玩时的情境细节。这种情境的相似性有助于记忆。因此学生可以利用情境相似性策略,有效地提取所需的物理概念,这就需要我们教师提供给学生典型的物理概念题。
总的来说,学生如果真正掌握情境相似性策略,就能深刻理解物理概念的内涵,解题时就能举一反三、触类旁通。因此我们要大力培养学生的情境相似性学习策略。
3.2自动化策略
信息加工心理学认为长时记忆中的信息经过两条途径进入反应生成器。一条途径是长时记忆的信息先回到工作记忆,再由工作记忆进入反应生成器引起反应,在这种条件下,人能够意识到从长时记忆中提取的信息。另一条途径是长时记忆中的信息直接进入反应生成器引起反应,在这种条件下,反应是自动进行的,不受人的意识的控制,这就是自动化策略。自动化策略主要是通过操练和练习获得的。因此,学生在学习物理概念时,通过课内外的反复操练和练习就能达到熟能生巧的地步,一旦需要有关的物理概念时,就能无意识地、准确地提取出来。对于重点物理概念如力、加速度、电场强度、磁感应强度等,学生需要反复训练和应用,以期达到自动化提取概念的目的。总之,高中物理概念学习的策略的培养,大体使学生经历概念的学习、记忆保持和提取三个阶段,我们高中物理教师要深刻领会新课改的精神,着力培养学生物理概念学习策略,提高学生物理学习水平,为学生终身学习奠定基础。