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中学物理从物理学的角度来看,是以为数不多的基本概念、基本规律为基础和主干组成的.所以要比较系统地掌握进一步学习现代科学技术所需要的物理基础知识,就必须学好物理概念和规律.同学们在实际学习中虽也认识到概念和规律的重要性,但同时认识模糊是相当普遍的现象.为什么会出现这种现象?从干扰因素这个角度来分析,我认为主要有以下原因:
(1)以前的物理观念对概念形成的干扰
知识的学习总是或多或少地受到以前知识经验的影响,在学习物理过程中,人们日常的物理观念,也自然地发挥其影响作用,这些感性认识可作为形成概念、掌握规律的基础,这是有利的方面.但其中有些是片面或错误的,它会对形成概念产生干扰或负迁移作用.例如,“我们认为甲推倒了,因而甲的力量比乙的力量大.”“鸡蛋碰石头,鸡蛋破,原因是石头作用在鸡蛋上的力比鸡蛋作用在石头上的力大.”认为“力气”和“力”、“做工”和“功”等同,从而阻碍了“力”和“功”的概念正确形成.
(2)感觉错位导致错误概念的形成
一切事物和现象对人的感官都是一种具有许多特征的综合性的刺激物.在许多情况下,反映事物本质的刺激成分并不强烈,由于生活概念早早地扎根于我们的内心深处,并且有一副似是而非的面孔,而容易造成消极影响,这就给我们掌握事物的本质造成了很大的困难,甚至导致错误概念的形成.例如,对于惯性概念的形成很困难,这主要是“力使物体运动”的强刺激掩盖了“物体保持运动不需要力”(或“物体不受力也能运动”)这一弱刺激所致.
(3)用理解数学概念的方法来理解概念,导致错误出现
由于物理学和数学之间有紧密联系,所以不少物理概念有数学表达式,一些物理概念的数学表达式形式一致,但是表示的物理意义不同.例如,密度和压强的定义式一致,密度ρ=m/V,压强p=F/S,但表达的物理意义不同,就压强而言,压强和压力、受力面积之间,不仅存在着上述的计算关系,而且存在着压强和压力成正比,压强和受力面积成反比.但密度反映了某种物质的固有属性,不是由该物质的质量和体积决定的,所以物质的密度与物质的质量和体积之间仅存在着计算关系.
针对上述容易出现的问题,如何在形成概念时尽量避免出现类似的错误,就这一点浅谈几点自己在实际教学中的体会.
1 重视概念和规律教学,深入阐述物理涵义
对于重要的概念和规律教学,要从学生的心理特征、思维水平和知识能力基础出发,加强认识过程和物理意义的教学.在教学中努力做到:
(1)讲明知识形成的过程
对于从事实出发建立的概念和规律,需要作好分析概括和总结归纳工作,对于由一般物理原理导出的具体结论,要阐明演绎推理的前提条件和推理论证过程,并要用事例和实验加以验证,使学生懂得知识产生的背景,由来和结果的意义.
(2)讲清概念和规律的物理意义
对于重要的物理知识,要剖析它的内涵和外延,分析它的组成结构,所反映的物理属性及物理量之间相互制约的特性,通过对照比较,分清与相关知识的相关、从属、并列等逻辑关系,澄清模糊认识,使学生深入理解知识的物理意义,掌握知识间的系统和内在联系.
(3)指导物理知识的应用
物理教学应贯彻理论联系实际的原则,联系实际包括联系实验现象,日常生活,社会生产和科学技术等方面的问题.在教学中,要讲清实际问题所应用的物理原理,讲清运用物理知识分析解决问题的基本方法.通过联系实际的教学,使学生进一步领会所学知识,培养灵活变通的运用知识的能力.
现以牛顿第一定律为例,予以说明.
学生学习牛顿第一定律之前,通过对日常生活长期观察,形成了关于运动和力的一些错误观念,如 “物体沿某一方向运动,必然受到这个方向的力”、“力产生了物体运动”等,教学中就要针对这些观念,充分运用学生已有的经验和知识,引导学生进行具体分析,通过纠正错误,确立正确观点,培养善于分析事物,排除干扰因素,探求事物本质属性的科学态度和研究方法.可进行如下教学.
(1)提出问题,形成正误对立的观点
分析,引导学生基本形成两种观点,一种观点认为运动需要力,另一种认为运动不需要力来维持.
(2)引导学生展开讨论
就运动是否需要外力维持,谁能用实例验证自己的观点,正确观点一方几乎无法提出任何实例,错误观点一方所提实例一般可归结为“物体受到推力作用就开始运动,不推物体,就要停下来.”
(3)分析实例,引入理想实验
分析事例得到如下结论:物体由静止到运动必须有外力,物体由运动到静止,是逐渐减速的,减速的原因是受到摩擦阻力的作用.
进一步论证物体由运动到静止存在阻力这个结论的正确性,使物体在不同摩擦阻力的水平面上,以相同速度开始滑行,阻力越大,减速越快,阻力越小,减速越慢,运动持续的时间和路程也越长.
理想实验探究:若摩擦阻力为零,物体将一直运动下去.
(4)归纳总结理想实验
若物体不受外力作用,原来静止的仍然静止,原来运动的将保持匀速直线运动.要改变静止或匀速直线运动的状态,必须施加力的作用,或者说,运动不需要力来维持,力是运动状态发生变化的原因,进而引出牛顿第一定律.
(5)阐述牛顿第一定律的物理意义
牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动规律,因此,牛顿第一定律说明物体运动不需外力维持.
牛顿第一定律进一步明确了力的含义:力是外界对物体的一种作用,此作用使物体的运动状态发生了变化.
牛顿第一定律是事实的科学抽象,它不能直接用实验验证,但由它导出的结果与实验相符,间接证明了定律的正确性.
(6)总结学习牛顿第一定律的启示
亚里士多德产生错误的认识,根源在于他只看到事物的表面现象,没有进行科学分析,未能排除影响物体运动状态变化的因素,因此没有抓住事物的本质.
伽利略正是看到外界因素的影响,通过理想实验的推理,运用了科学抽象的方法,认识了事物的本质.
我国《墨经》中指出“力,形之所以奋也”.表明中华民族在古代就有着高度的认识能力.
指导练习(略).
2 优化物理课堂教学,培养学生学习素质
优化物理课堂教学就是要在课堂中有一个良好的状态,现代教育心理学表明,课堂良好的状态是保证课堂顺利进行和取得预期效果的重要条件,也是培养学生学习素质重要途径,更是物理教师在教学中所追求的目标.物理课堂教学良好状态的形成,首先要充分发挥学生在教学活动中主体作用,教师要尊重学生学习的主动权,使学生在物理学习中始终保持着主动状态.在教学方法上要注意驰张结合,动静结合,使课堂气氛扎实又热烈,同时注意培育学生学习物理良好习惯和学习素质,通过教师有意识地对学生进行培养与训练,使学生会观察、会实验、会自学、会讨论、会转化、会探索.使学生在紧张、热烈、兴奋的状态下学习和掌握物理知识,在掌握知识中提高自己的能力.例如,在引入密度概念这节课教学中,把全班同学分成两大组,让他们分别研究水和铁块,要求他们既分工又协作,若一个学生用天平测物体的质量,那么另一个学生用量筒测该物体的体积,然后共同把所测的质量和体积的比值算出来.尽管每一组中所测的物体质量不同,体积也不同,但一个奇妙的结果,使全班的同学惊叹不已!即大家所报出来的计算比值,不是接近于1,就是接近于7.8.同学们很自然就有这样一个问题,为什么同一种物质,不论其质量是多还是少,体积是大还是小,它们各自的质量与体积之比总是相同的呢?这个时候引入密度概念的情境基本就绪,教师只需稍加说明,学生就会明白其中的含义.
教学实践证明,充分发挥学生在教学活动中的主体作用,通过他们亲手得出来,又是不约而同的数据,促使他们在认识上的飞跃,收到茅塞顿开的升华效果,不仅使学生深刻认识,透彻理解,而且能让辩证唯物主义思想观点融于物理概念和规律的建立之中,被学生自然地吸收.
(1)以前的物理观念对概念形成的干扰
知识的学习总是或多或少地受到以前知识经验的影响,在学习物理过程中,人们日常的物理观念,也自然地发挥其影响作用,这些感性认识可作为形成概念、掌握规律的基础,这是有利的方面.但其中有些是片面或错误的,它会对形成概念产生干扰或负迁移作用.例如,“我们认为甲推倒了,因而甲的力量比乙的力量大.”“鸡蛋碰石头,鸡蛋破,原因是石头作用在鸡蛋上的力比鸡蛋作用在石头上的力大.”认为“力气”和“力”、“做工”和“功”等同,从而阻碍了“力”和“功”的概念正确形成.
(2)感觉错位导致错误概念的形成
一切事物和现象对人的感官都是一种具有许多特征的综合性的刺激物.在许多情况下,反映事物本质的刺激成分并不强烈,由于生活概念早早地扎根于我们的内心深处,并且有一副似是而非的面孔,而容易造成消极影响,这就给我们掌握事物的本质造成了很大的困难,甚至导致错误概念的形成.例如,对于惯性概念的形成很困难,这主要是“力使物体运动”的强刺激掩盖了“物体保持运动不需要力”(或“物体不受力也能运动”)这一弱刺激所致.
(3)用理解数学概念的方法来理解概念,导致错误出现
由于物理学和数学之间有紧密联系,所以不少物理概念有数学表达式,一些物理概念的数学表达式形式一致,但是表示的物理意义不同.例如,密度和压强的定义式一致,密度ρ=m/V,压强p=F/S,但表达的物理意义不同,就压强而言,压强和压力、受力面积之间,不仅存在着上述的计算关系,而且存在着压强和压力成正比,压强和受力面积成反比.但密度反映了某种物质的固有属性,不是由该物质的质量和体积决定的,所以物质的密度与物质的质量和体积之间仅存在着计算关系.
针对上述容易出现的问题,如何在形成概念时尽量避免出现类似的错误,就这一点浅谈几点自己在实际教学中的体会.
1 重视概念和规律教学,深入阐述物理涵义
对于重要的概念和规律教学,要从学生的心理特征、思维水平和知识能力基础出发,加强认识过程和物理意义的教学.在教学中努力做到:
(1)讲明知识形成的过程
对于从事实出发建立的概念和规律,需要作好分析概括和总结归纳工作,对于由一般物理原理导出的具体结论,要阐明演绎推理的前提条件和推理论证过程,并要用事例和实验加以验证,使学生懂得知识产生的背景,由来和结果的意义.
(2)讲清概念和规律的物理意义
对于重要的物理知识,要剖析它的内涵和外延,分析它的组成结构,所反映的物理属性及物理量之间相互制约的特性,通过对照比较,分清与相关知识的相关、从属、并列等逻辑关系,澄清模糊认识,使学生深入理解知识的物理意义,掌握知识间的系统和内在联系.
(3)指导物理知识的应用
物理教学应贯彻理论联系实际的原则,联系实际包括联系实验现象,日常生活,社会生产和科学技术等方面的问题.在教学中,要讲清实际问题所应用的物理原理,讲清运用物理知识分析解决问题的基本方法.通过联系实际的教学,使学生进一步领会所学知识,培养灵活变通的运用知识的能力.
现以牛顿第一定律为例,予以说明.
学生学习牛顿第一定律之前,通过对日常生活长期观察,形成了关于运动和力的一些错误观念,如 “物体沿某一方向运动,必然受到这个方向的力”、“力产生了物体运动”等,教学中就要针对这些观念,充分运用学生已有的经验和知识,引导学生进行具体分析,通过纠正错误,确立正确观点,培养善于分析事物,排除干扰因素,探求事物本质属性的科学态度和研究方法.可进行如下教学.
(1)提出问题,形成正误对立的观点
分析,引导学生基本形成两种观点,一种观点认为运动需要力,另一种认为运动不需要力来维持.
(2)引导学生展开讨论
就运动是否需要外力维持,谁能用实例验证自己的观点,正确观点一方几乎无法提出任何实例,错误观点一方所提实例一般可归结为“物体受到推力作用就开始运动,不推物体,就要停下来.”
(3)分析实例,引入理想实验
分析事例得到如下结论:物体由静止到运动必须有外力,物体由运动到静止,是逐渐减速的,减速的原因是受到摩擦阻力的作用.
进一步论证物体由运动到静止存在阻力这个结论的正确性,使物体在不同摩擦阻力的水平面上,以相同速度开始滑行,阻力越大,减速越快,阻力越小,减速越慢,运动持续的时间和路程也越长.
理想实验探究:若摩擦阻力为零,物体将一直运动下去.
(4)归纳总结理想实验
若物体不受外力作用,原来静止的仍然静止,原来运动的将保持匀速直线运动.要改变静止或匀速直线运动的状态,必须施加力的作用,或者说,运动不需要力来维持,力是运动状态发生变化的原因,进而引出牛顿第一定律.
(5)阐述牛顿第一定律的物理意义
牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动规律,因此,牛顿第一定律说明物体运动不需外力维持.
牛顿第一定律进一步明确了力的含义:力是外界对物体的一种作用,此作用使物体的运动状态发生了变化.
牛顿第一定律是事实的科学抽象,它不能直接用实验验证,但由它导出的结果与实验相符,间接证明了定律的正确性.
(6)总结学习牛顿第一定律的启示
亚里士多德产生错误的认识,根源在于他只看到事物的表面现象,没有进行科学分析,未能排除影响物体运动状态变化的因素,因此没有抓住事物的本质.
伽利略正是看到外界因素的影响,通过理想实验的推理,运用了科学抽象的方法,认识了事物的本质.
我国《墨经》中指出“力,形之所以奋也”.表明中华民族在古代就有着高度的认识能力.
指导练习(略).
2 优化物理课堂教学,培养学生学习素质
优化物理课堂教学就是要在课堂中有一个良好的状态,现代教育心理学表明,课堂良好的状态是保证课堂顺利进行和取得预期效果的重要条件,也是培养学生学习素质重要途径,更是物理教师在教学中所追求的目标.物理课堂教学良好状态的形成,首先要充分发挥学生在教学活动中主体作用,教师要尊重学生学习的主动权,使学生在物理学习中始终保持着主动状态.在教学方法上要注意驰张结合,动静结合,使课堂气氛扎实又热烈,同时注意培育学生学习物理良好习惯和学习素质,通过教师有意识地对学生进行培养与训练,使学生会观察、会实验、会自学、会讨论、会转化、会探索.使学生在紧张、热烈、兴奋的状态下学习和掌握物理知识,在掌握知识中提高自己的能力.例如,在引入密度概念这节课教学中,把全班同学分成两大组,让他们分别研究水和铁块,要求他们既分工又协作,若一个学生用天平测物体的质量,那么另一个学生用量筒测该物体的体积,然后共同把所测的质量和体积的比值算出来.尽管每一组中所测的物体质量不同,体积也不同,但一个奇妙的结果,使全班的同学惊叹不已!即大家所报出来的计算比值,不是接近于1,就是接近于7.8.同学们很自然就有这样一个问题,为什么同一种物质,不论其质量是多还是少,体积是大还是小,它们各自的质量与体积之比总是相同的呢?这个时候引入密度概念的情境基本就绪,教师只需稍加说明,学生就会明白其中的含义.
教学实践证明,充分发挥学生在教学活动中的主体作用,通过他们亲手得出来,又是不约而同的数据,促使他们在认识上的飞跃,收到茅塞顿开的升华效果,不仅使学生深刻认识,透彻理解,而且能让辩证唯物主义思想观点融于物理概念和规律的建立之中,被学生自然地吸收.