摭谈物理概念教学的有效策略

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  摘要:高中物理概念教学应摒弃“重结果,轻过程”,“重记忆,轻理解”,“重授受,轻引导”的教学方式,要重视概念的形成过程和概念间的联系学习,同时,还应加强物理概念性问题的灵活运用,只有这样,才能帮助学生真正理解物理概念,建构完整概念体系。
  关键词:高中;物理概念;教学;策略;有效
  物理学就是由物理概念组成的判断和推理的逻辑体系。物理概念不仅是物理思维的细胞,而且是构成物理学大厦的基石,因此,物理概念教学应该成为物理教学的核心。然而,受行为主义学习理论(强调刺激—反应)的影响,许多老师在实际教学中过于强调物理概念的知识本位,教学中“重结果,轻过程”,“重记忆,轻理解”,“重授受,轻引导”的情况非常严重,致使学生无法真正理解物理概念的内涵和外延,无法真正运用物理概念解答物理问题。那么在教学中,如何帮助学生提高理解物理概念,运用物理概念分析解决问题的能力呢?
  一、提供丰富的具象材料,引导学生进行抽象概括
  物理概念是具体物理现象的抽象和概括,学生物理概念的形成应建立在丰富的感性材料基础之上,因此,物理概念教学切忌从定义出发讲概念,读概念,背概念,而应为学生提供丰富的具象材料,引导学生进行抽象思维,进而概括出物理事实和现象的本质特征。如“加速度”的概念教学,老师可以通过列举实例进行:火车开动时,它的速度从零增加到几十米,需要几分钟;汽车开动时,它的速度从零增加到几十米,需要几秒钟;步枪射击时,子弹的速度从零增加到几十米需要千分之几秒。可见,常见的许多变速运动,其速度变化的快慢不同。为了表示速度变化的快慢,我们就可以用“加速度”这个物理概念来反映和表示。又如学生对“质点”概念的理解很困难,教学中可通过举例设疑引导学生进行理解:雄鹰在飞翔时,如何描述它的运动呢?我们知道,雄鹰有一定的大小和形状,其各个部分运动情况不同。怎么合理解决这个问题呢?通过设疑激思,引导学生想办法通过整体化思维,忽略物体的形状和大小,把它看成“质点”就能很好地对其运动情况进行描述和研究了。
  二、重视概念的形成过程,引导学生进行思维锻炼
  任何一个物理概念的形成都经历了一个动态的、历史的阶段,都有一个从感性到理性,从低级到高级,从粗糙到严格的产生、发展和演变的过程。因此,在物理概念教学中,老师要重视概念的形成过程,要用变化、发展的观点,引导学生学习物理概念,以帮助学生认识到物理概念的形成,例如“光”这个物理概念,就经历了牛顿的粒子说、惠更斯的波动说、麦克斯韦的电磁说、爱因斯坦的量子说,直到揭示了光的波粒二象性的本质特征,长达四个世纪。
  每个物理概念都是人类智慧的结晶,它镌刻着人类思维发展的轨迹。因此,在物理概念教学中,我们可以通过还原稀释蕴藏在其中的思维历程,让学生从中发现、体验、掌握形成概念的方法,从而帮助他们认识事物本质、训练思维能力、掌握学习方法。如在“加速度”概念教学中,我们可以充分稀释加速度概念的形成过程,“让学生站在问题开始的地方,面对原始的问题”(杨振宁语):磁浮列车以432km/h高速匀速运行了8s时间,蜗牛在10s内速度从0加速到0.1cm/s,让学生体验速度大与速度变化大是两个不同的概念。接着给出下列案例:普通轿车0→100km/h用时20s;旅客列车0→100km/h用时500s,让学生建立起速度变化相等时变化有快慢的初步概念;再给出例1:兰博基尼Murcielago跑车0→100km/h加速时间4.0s;例2:麦克拉伦F1 LM跑车0→100km/h加速时间3.2s;例3:宝马Z4跑车0→60km/h加速时间3.2s;例4:F1方程式赛车0→300km/h加速时间15.6s。让学生分析例1与例2──速度变化相同,如何比较其变化的快慢?分析例2与例3──变化的时间相同,如何比较其变化的快慢?比较例2与例4──速度变化不同,变化的时间也不同,如何比较其变化的快慢?通过这样的比较,学生在探究中逐渐形成速度变化快慢的基本概念,并掌握了如何比较的方法(控制变量法)。
  三、重视概念间的联系学习,引导学生建构完整概念体系
  许多物理概念既有本质不同的一面,又有内在联系的一面,因此,在教学中,我们应运用“系统”观点进行概念教学,以帮助学生建构完整概念体系。所谓概念体系是指由相邻概念(如静电场与重力场,电力线与磁力线,库仑定律与万有引力定律等)、相似概念(如质量与重量、动量与动能,电场强度与电场力,电压与电动势等)、相反概念(如力的合成与力的分解,正功与负功等)、并列概念(如电场强度与电势)、从属概念(如电场强度与点电荷电场强度等)组成的系列概念。只有当学生弄清了这些易混概念的区别与联系,才能正确理解概念,防止错用概念,从而提高运用概念的能力。例如:磁通量、磁通量的变化、磁通量变化的快慢,可以通过一个例子类比三个概念的异同。在匀强磁场中有一个矩形导线框,长1m,宽0.5m,线圈平面垂直于磁场方向,磁感应强度为0.04T。通过线圈的磁通量是多少?如果线圈平面转到跟磁场平行的方向,线圈的磁通量又是多少?在这个过程中,磁通量的变化是多少?如果完成这个过程,第一次用0.1s,第二次用0.01s,哪次磁通量变化的快?通过这个例子使学生认识线圈平面到任一位置都对应一个磁通量,磁通量是状态量。磁通量的变化等于始、末状态的磁通量之差。磁通量变化的快慢可用单位时间的磁通量的变化来表示,即磁通量的变化率。
  四、设置有针对性的问题,引导学生灵活运用物理概念
  设置有针对性的问题,引导学生运用物理概念解答物理问题,是检查学生理解、掌握概念最重要的标尺。学生只有通过运用物理概念去分析和解决实际问题,才能真正理解并掌握概念。为此,老师在设计、选择有关物理概念性问题时,一定要注重问题的针对性和典型性,要多在学生易错、易混的地方进行变式设问,这样,才能有效帮助学生进行思维训练,从而消化、巩固概念。例如,为了帮助学生理解和掌握“电场强度”这一概念,可设置以下问题进行检查:关于电场强度的概念,下列说法中正确的是:
  A.由E=F/q可知电场中某点处的电场强度与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比。B.由E=F/q可知,电场中某点处的电荷所受电场力总是跟电荷电量成正比。
  C.放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大,则该点处的电场越强。
  D.放入电场中某点处的单位电荷所受的电场力越大,则该点处的电场越强。
  E.由公式E=F/q可知,E与Q成反比;由公式E=Kq/r2可知,E与q成正比。可见这两个公式是不相容的。
  F.放入电场中某点的检验电荷的电量改变时,电场强度也随之改变;将检验电荷拿走,该点的电场强度就是零。
  教学中发现,许多学生对电场强度认识模糊。有的学生硬套公式E=F/q,有的学生则以为“q变F就变,E也随着变;没有q,F就不存在,场强也就消失了”。但通过这一组问题的解答,就可帮助学生澄清对概念的模糊认识,从而形成正确的概念。
  总之,在物理概念教学中,我们要准确把握不同概念的特点,合理选用有效的教学方法,这样才能帮助学生充分理解概念的内涵,把握概念的实质,从而灵活运用物理概念分析、解决物理问题。
  参考文献:
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