如何让让学生更好地理解物理概念

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  物理概念是物理知识体系的基本组成要素。若要把物理知识的体系当成一个网络系统,一个物理概念就是网络中的一个结点,它的内涵是人对相关事物本质属性认识的高度概括。因为概念的产生是人类认识过程中由量的积累到质的突变,是人类思维能力发展水平的标志。所以,学习、理解概念的过程,就是应用科学思维的方法,开发思维潜能、发展思维能力的过程。判断理解和掌握物理概念最基本的标准是看其是否真正理解所学概念的内涵,了解它的外延。
  物理概念大体分为两类,一类是物性概念,这是直接反应事物,物质特性的概念,如质点、绝缘体、电场等,对于它们,大凡是通过定性语言表述,阐述它是什么。另一类是理性概念,是用以反映事物(含过程、现象)原理和事物本质属性的概念,如力、能、电场强度、电容等。这中间有定性、定量两种。对于定性的,只需定性说明它是什么,如惯性、干涉等,对于定量的就既要说明它是什么,又要说明它等于什么,如功、电势等。
  中学生常常觉得物理概念抽象、难学,这主要是对物理概念没有真正理解的缘故。因而在解决问题时对物理概念常常是死记硬背,出现张冠李戴的错误。针对上述问题,学生在理解物理概念时应在以下两方面下工夫。
  一、建立理想模型能形象地描述物理现象,有利于建立并理解概念
  所谓“理想模型”,就是为了便于抓住事物本质,解决问题,而对事物取于干、去其蔓叶后建立的抽象模型。任何物理现象的过程大都是复杂的,要描述它们是比较困难的。但是在某种情况下,排除次要因素,抓住问题的主要方面,把具体的事物抽象化,用理想化的物理模型来代替实际研究对象,并简化有关的过程,以便从理论上去研究它,就能形象的描述物理现象,建立概念。例如:对于物体下落的运动,最初在人们头脑中只是一副零乱的画面:大雨倾盆、砂石飞落……再认真地观察有关的现象或作实验,头脑中的画面就更加简洁,雨滴、沙石都是一个式样地越来越快地垂直下落,他们都成了没有个性的“物体”,在此种情况下可把这些物体看作只有质量而无形状、大小的几何点。这种物体模型称为“质点”。进而,我们略去空气阻力对“物体”下落运动的阻碍作用,统一认定它们运动的初速度皆为零,这样头脑就建立了自由落体运动的物理模型。物理模型是在实验或观察事物的基础上建立的,它对物理事实是一种近似的然而又是突出本质的描写。这样,重视物理模型的建立和理解可为学生接受知识提供较好的手段和方法。
  (一)、学习教学大纲深入钻研教材
  大纲中明确指出:教学中要重视引导学生学习基本概念和基本规律的广泛应用。知识,是人类对客观事物的现象、事实及规律性的认识成果,是增进智慧和力量的源泉。基础知识则是构成各门学科的基本事实及其相应的基本概念、原理和公式。[1]对于物理概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。物理基础知识教学必须分清主次,突出重点,抓住关键。大纲中这些关于物理概念的精辟论述,应作为搞好物理概念教学的指南。切实掌握“双基”,就是要特别重视对基础知识和基本技能准确理解的基础上而牢固地掌握。如果学习者对“双基”的理解是不确切的,那么在迁移的过程也会产生错误。如果学习者只是把“双基” 死背下来,即使是背得烂熟,但并没有理解,那么对于产生正迁移来讲也不会有多大意义。切实掌握“双基”,还要特别重视对知识结构的掌握。所谓知识结构,是基本概念与概念、概念与原理、原理与原理之间形成的各种联系,它概括化的程度更高,比个别的、孤立存在的知识和技能更具有普遍意义,因而实现学习正迁移的可能性更大。[1]
  根据大纲的要求,进行针对性分析教材中出现概念的目的性和科学性。必须明确:物理学中为什么要提出这一概念?概念是怎样被科学的表述出来的?它在物理学中的地位和作用如何?具体的说应认真钻研以下几个方面:第一,弄清与物理概念有关的物理事实(包括实验事实),即弄清物理概念的依据。第二,要明确这些物理事实提出了哪些问题需要进一步研究,即明确引入概念的必要性。第三,研究中采用什么手段和方法。第四,对概念的意义要逐字逐句的推敲,从而全面准确的弄清它的物理意义,特别要明确概念的适用条件。对其中物理量的定义式、单位等也要有所掌握。第五,弄清关系密切的概念之間的区别和联系,明确教材中的地位,它是否为重点、难点或关键。
  通过钻研教材要明确某个物理概念在整个教材中的地位,做到主次分明、突出重点,抓住关键、处理好重点。这样,物理概念教学就有了坚实的基础。
  (二)、生动直观地引入概念
  概念引入是概念教学中的一个重要环节。引入工作做得好,一开始就能激发学生学习概念的积极性,使他们的思路纳入正轨,对正确理解和掌握要领有着直接影响。物理概念是物理现象的本质抽象,它是在感知大量材料的基础上,经过分析、综合、抽象、概括等思维活动中形成的。引入概念时也应依据这一特点从直观到抽象。例如:在讲述力的概念时,应首先举一些学生日常生活中熟悉的实例。如:①手提水桶;②马拉车;③脚踢足球;④磁铁吸引铁块等。然后对这些例子进行分析、比较、概括和总结,得出力的定义为“力是物体对物体的作用”。使学生明确:力是两个物体之间的相互作用。如手和水桶;马和车;脚和足球;磁铁和铁块。更应清楚两个孤立的物体之间并非一定有力存在,这两个物体之间必须发生相互作用。
  二、注重创设情境,在体验中理解概念。
  爱因斯坦说过,“兴趣是最好的老师”。教师应该在生活中做一个有心人,精心设计,让学生在生活中去体验物理,体验物理的乐趣。对于偏好独自学习、不善交际的学生,教师应鼓励其积极投入小组学习活动,多开展与他人的合作、交流及表达训练。[2]如果这样做到,学生对物理真正产生兴趣,他会自发的去学,去理解。例如:在帮助学生理解超重、失重,这两个概念时提前准备磅秤,在上课时首先提出:人站在磅秤上,在下蹲过程中,磅秤的示数是否有变化,如果变化结果如何?反之,结果又将如何?先让学生猜想,然后亲自去实践,从事实中得出超重和失重的概念。构成课程与教学的基本要素中,教师(或教师的活动)和学生(或学生的活动)是最基本和必不可少的。教学活动就是为学生组织的,没有学生,教学活动就没有存在的必要和可能;有了教师指导的教学活动才称得上真正意义上的“教学活动”,不然就只能算一种“自学”。在教学这一系统中,教师凭借环境提供的条件与资源,以教材为文化媒介,与学生进行着最广泛的社会性相互作用,促使学生健康成长,教师也实现了自身的发展。[3]所以教师在授课时应努力创设情景让学生主动地去探索、去体验,尽可能地通过自身的活动去汲取知识,理解概念。
  (一)、揭示概念的本质理解概念
  物理教学实践表明,学生只有理解了概念,才能牢固的掌握概念。而要使学生理解概念,就必须使学生掌握概念的本质。直观材料是形成概念的基础,但概念不能从直观材料中直接得出。必须通过学生的思维才能把感性认识升华到理性认识,这是认识的飞跃,是使学生形成概念的关键一步。为实现这一飞跃,就必须启动学生的思维。在概念教学中,常用的思维方法有比较、分析、综合、抽象、概括、判断、归纳等多种,只有引导学生的正确思维,才能揭示概念的本质,使学生全面的掌握概念。
  (二)、抓区别找联系深化概念
  为了使学生更深刻地理解概念的本质,必须注重要领之间的区别和联系。对一些类似的有关概念进行同中求异,异中见同,反复深化概念。
  例如:“速度”和“加速度”是力学中的两个重要概念,要求学生必须有深刻的理解,在教学中就要对两个概念进行全面比较,找出区别和联系。使学生知道,速度是描述物体运动快慢的物理量,或者说是描述位置变化快慢的物理量,速度越大,表示物体运动的越快,或者说位置变化的越快。加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度越大,表示速度变化的越快。速度等于位移和时间的比值,而加速度等于速度的变化和时间的比值。速度的大小决定于位移和发生变化所用的时间,位移大速度不一定大。而加速度决定于速度的变化的大小和发生变化所用的时间,而不决定于速度的大小和速度变化的大小。速度和加速度都是矢量。在直线运动中,速度的方向就是位移的方向,而加速度的方向可能跟速度方向相同,也可能跟速度方向相反。速度增大时,加速度方向跟速度方向相同;速度减小时加速度方向跟速度方向相反。通过上述比较,就可以使学生对“速度”和“加速度”这两个概念有比较深刻理解。
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