物理（心得）之论物理概念教学的有效性实施策略

物理（心得）之论物理概念教学的有效性实施策略

物理论文之论物理概念教学的有效性实施策略 ‎ ‎　　摘要：本文论述物理概念构成的要件、建立的方法，分析形成错误概念的原因和如何创设实际情景，将学生隐性的错误概念显性化，从而提高概念教学的有效性。‎ ‎　　关键词：物理概念  概念教学  有效性  要件  方法  情景  辨析  成因 ‎　　物理概念是物理知识体系的最小单位，是构成整个知识体系的重要元素。物理概念的建立极大的推动了对物理现象的研究和物理知识体系的形成。正确理解、准确把握物理概念是学好物理的必备基础。在高中物理教学中，使学生充分了解要建立怎样的概念和怎样建立概念、如何创设情景辨析概念及解析错误概念的成因是提高物理概念教学有效性的主要途径。‎ ‎　　1.物理概念构成要件 ‎　　从物理概念作用的角度，物理概念可分为“表现象”“表性质”“表本质”“表原因”“表条件”‎ 等五类。无论是哪一类概念，从概念构成的角度都具有相同的特质，即概念的构成有一定的要件。一是概念有一定的主体，即研究的对象；二是概念有一定的内容，即主体的行为或性质；即做什么、为什么或者是什么。如匀变速直线运动研究的对象是速度变化，速度的变化可以用相同时间内速度的变化和用相同位移内速度的变化来比较，选择相同时间内速度的变化所描述的运动规律简洁，所以选择相同时间内速度的变化相同来定义匀变速运动。其要件一是运动轨迹为直线，二是相同时间内速度的变化相同或者说加速度相同。‎ ‎　　物理概念具有严谨性、科学性；物理概念的表述具有简洁性，它经历漫长时间的洗礼，经历了数代人的推敲，不能随意的改变；物理概念具有普适性，它适用于所描述的任何情况；掌握概念的这些共同特点，是提高概念教学的有效性的基础。‎ ‎　　在新课程体系中，物理概念的教学目标也有三个显著的转变，即从重概念的运用转变到重概念建立的过程；从概念一次性准确定义转变到对概念的初步了解、逐渐深入、准确定义、理解运用；如矢量、任何两个物体间的引力等概念的建立，都经历了上述过程；从重理论推导转变到对现象的感悟、实验的探究。新教材增加了大量的演示实验、学生探究实验、“做一做”栏目，都是这一转变的具体的体现。把握这些变化，自觉的转变教学观念，是提高概念教学有效性的前提。‎ ‎　　2.物理概念建立方法 ‎　　物理概念的建立是有规律可循的，掌握物理概念建立的一套科学方法，及每一种方法的的特点、意义，对于掌握物理概念、提高物理教学的有效性是十分有效的。物理概念的建立常见的方法有：‎ ‎　　2.1 模型法 ‎　　物理学所研究的对象是极其复杂的，对于每一个研究对象，都涉及诸多因素。为了问题的方便和易于探究问题的本质，需要建立物理模型。物理模型建立之后，实际物理问题就得到了简化、纯化、理想化，使人们得以更加形象的、简捷的处理问题。可以说，物理学的发展史就是一部建模史，一部物理模型更新史，物理学的知识就是物理模型之间的相互关系、相互作用的描述1‎ ‎　　物理模型的建立，总是强化某一主要、重要因素，突出它对物理问题的影响，而弱化其余的次要因素。如质点突出的是物体的质量对所研究的物理问题的影响，而忽略它的体积和形状的影响。掌握了模型的主要因素，就抓住了模型的本质，但也不能忽略模型的细微差别，如绳模型的“死结”和“活络”，杆模型的“定杆”和“转轴”，弹簧模型的“压缩、拉伸”二种状态及“一端受约束”和“两端受约束”的两种情景。同时也要注意比较模型间的细微差别。如绳、杆、弹簧都能够提供弹力，但绳和杆的弹力都能发生突变，而弹簧只有一端受约束时其弹力能发生突变，两端都受约束时弹簧的弹力只能发生渐变。‎ ‎　　2.2.比值法 ‎　　比值法是建立物理概念最常见的一种方法。比值法的特点是这一比值能反映物体本身的性质，与其他的因素没有关系。如电阻反映的是导体对电流的阻碍作用，与导体两端的电压及通过导体的电流没有关系。导体两端的电压与通过导体的电流仅是测量电阻的工具。被测量的物理量与测量工具本身没有关系。又如密度、电场强度、电势、磁感应强度等许多概念都是用比值法定义的。‎ ‎　　2.3.比较法 ‎　　比较法的特点是选择某一物理量为标准，在该标准内比较另一个物理量的变化。如速度是描述物体运动的快慢，有二种可能的比较方法：一是以一定的时间长度为标准，比较位移的变化；二是以一定的位移长度为标准，比较时间的多少。这二种方法都能描述物体运动的快慢，至于选择那一种描述方法，视描述物理规律的简便而定。‎ ‎　　2.4.类比法 ‎　　类比法是利用学生已经熟悉的模型、方法、原理来定义另一个不熟悉的物理量的方法。运用类比法的前提是两个物理量间必须具有相似性。如磁场与电场一样，都具有力的性质和能的性质，都对其中的运动电荷和电荷有力的作用，因此磁场和电场具有相似性，可以用磁感应强度类比电场强度。用“磁感线”类比“电场线”；物体和电荷都具有势能、重力势能类比电势能，重量类比电量，高度和电势都具有相对性，因此高度和电势具有相似性，可以用高度类比电势，用定义高度的方法 类比定义电势 ；用“等高线”类比“等势线”。‎ ‎　　2.5.归纳法 ‎　　将同一类物理现象的共同特点归纳总结出来，以此来定义物理慨念的方法。其常见的方式是：一是不完全归纳法，通过对有限的现象的分析，提出假设，将假设用新的现象验证。二是解析法，将同一类物理现象的所有特点逐一解析，找出其共同特点。如机械振动的共同特点一是往复运动，二是有一个中心位置。电磁感应现象的共同特定是磁通量发生变化。‎ ‎　　2.6.等效法 ‎　　某一个物理量的作用效果与另几个物理量的作用效果相同，从而定义这几个物理量的方法。如分运动和合运动；合力和分力；交流电的有效值等。‎ ‎　　3.创设情景辨析概念 ‎　　新课程积极倡导构建焕发生命活力的有效课堂，这样的课堂是以学生为重心，特点是以学定教，以学促教，具有很强的执行力。2‎ ‎　　要提高概念教学的有效性，必须构建有效地课堂，如果仅停留在概念的表面，对概念作直白的、直观的讲授，学生很难把握物理概念的实质、内涵和外延，更谈不上运用概念解决实际问题。教师只有创设情景，将概念融于具体的、实际的问题中，引发学生的认知冲突，将学生隐性的错误概念显性化，对学生形成强烈的刺激，学生才会留下深刻的印象，从而极大的提高概念教学的有效性。‎ ‎　　3.1预先设置情景 ‎　　创设一个良好的学习情境，能激发学生学习的动机和兴趣；能充分调动学生学习的积极性，引导学生真正的参与到学习活动中来，以提高概念教学的有效性。怎样创设良好的物理情景呢？‎ ‎　　（1）用比喻比较设置情境 ‎　　教师依据所要教授的概念，通过引导学生对过去所学的知识或简单的生活实例的回顾、再现，用比喻、比较、类比的方法设置情境。如在讲匀变速直线运动中速度和加速度的关系时，学生难于理解加速度减小而速度增加，可以将速度比为身高，加速度比为每年增加的身高，虽然每年增加的身高减小，但人的身高却不断增加。在讲动能时做这样的引入：一颗弹丸，静止时可在手中把玩，但如果高速运动起来，可要人命。学生较容易进入学习的情景。比如：电势能与重力势能的类比、分子势能与弹性势能的类比。由此可见，比喻能将难理解的慨念简单化，比较能将特点显性化，类比能将陌生的慨念熟悉化。‎ ‎　　（2）用物理实验设置情境 ‎　　物理学本身就是一门实验科学，很多物理概念就是对物理现象的归纳和总结。精心设计实验，使学生形成直观、清晰的感性认识。‎ ‎　　例如在讲“光的偏振”这一概念时，先让学生观察一束自然光通过一个带有偏振片的玻璃片，缓慢旋转玻璃片，能观察到光强度不变，再叠加另一带偏振片的玻璃片，缓慢旋转偏振片，光的强度发生明暗变化。在讲“电磁波的发射”做好“莱顿瓶”实验、“自由落体运动”做好“牛顿管”实验等。能使学生形成直观、清晰的感性认识，为概念的建立打下坚实的基础。‎ ‎　　演示好实验，不仅能激发学生的学习兴趣，激发学生的好奇心，而且能给学生的心灵带来惊奇、震撼，加剧学生的认知冲突。课外实验、分组实验，既能培养动手能力、设计能力、解决实际问题的能力，还能增加学生的体验、感悟，培养学科素养。‎ ‎　　（3）用物理现象设置情境 ‎　　将同一类物理现象集中让学生观察，从现象中归纳出共同的特点，是物理概念教学中常用、十分有效的方法。‎ ‎　　如讲电磁感应现象，让学生分组实验，分别观察不同情况下产生感应电流的情况，最后归纳出感应电流产生的条件。这种方法不仅能培养学生的观察能力，而且能提高学生的归纳和总结能力。‎ ‎　　（4）用科技成果设置情境 ‎　　适当设置生活情景，科技前沿成果，能使学生的学习更具探究性、趣味性，也更能使学生的潜能得到开发。‎ ‎　　在讲超重和失重的概念时，布置学生观察、称量体重时不断地上下蹲运动指针的偏转情况。体验电梯刚启动或停止时的感觉，用视频播放宇航员在卫星中处于完全失重时的情景。‎ ‎　　学习物理知识后，将同一知识点的自然现象集中让学生思考，并用所学的知识作出解释，能让学生有效地运用物理概念、辨析概念。如学习了光学后让学生思考：林荫中太阳的圆形光斑、光被遮挡形成的暗斑，日食、月食形成的暗斑；光通过园屏、圆孔形成的光斑；彩虹的彩色条纹、水面油膜的彩色条纹、通过窄缝观察到的彩色条纹、通过双缝观察到的彩色条纹；白光通过三棱镜形成的彩色条纹；观察自行车尾灯、汽车后视镜、大灯和小灯的设计，思考其原理。让学生自然的体会到生活中时时处处有物理，日常生活离不开物理研究的成果。‎ ‎　　从观察日常生活中的物理现象到运用物理规律取得的科技前沿成果，使学生思考问题的深度和广度得到加强，使其思维空间得到拓展。‎ ‎　　3.2预先设置陷阱 ‎　　教师经过长期的教学积累，对学生在概念上的一些错误认识已经有了一定的预见。教师预设一定的情景，让学生上当，将学生可能的隐形错误认识显性化。心理学的研究成果表明：这种认知冲突的刺激更强烈，更有效。也更能提高概念教学的有效性。‎ ‎　　（1）利用模糊概念设陷 ‎　　学生在学习过程中，肯定会形成一些模糊概念，将这些概念置于实际情景，引发认知冲突，达到辨析概念的目的。如在讲了弹力的方向后让学生练习下面的问题：‎ ‎　　如图三根质量和形状都相同的圆柱体，它的重心位置不同，搁在两墙上，‎ ‎　　为了方便，将它们的重心画在同一截面图上，重心位置分别用123标出。‎ ‎　　设N1 N2 N3分别为圆柱体对墙的压力，则 ‎　　A.                     B.‎ ‎　　C.                     D.‎ ‎　　结果有绝大多数同学上当而选择答案B.究其原因一是认为共点力的作用点应交于重心；二是对接触型弹力的方向决定于接触类型理解不透。通过上当反思，学生对共点力、弹力的方向的理解更加准确。‎ ‎　　（2）利用相近概念设陷 ‎　　物理学中有较多的概念相近，要仔细区分其差别，才能把握其概念。如国际单位制和国际制单位、平均速度与平均速率、动量和冲量、交流电的平均值、有效值、瞬时值、最大值核反应中的聚变、裂变、人工转变等。学生对这些概念可能了解、可能知道其物理意义，若将这些概念混淆在一起，往往不能准确把握。如教师有意的这些概念混淆在一起，并放在具体的问题情景中，既能加剧学生的认知冲突，又能激发学生的求知欲望。‎ ‎　　（3）利用相似作用设陷 ‎　　物理仪器中有一些作用相近，但又有差别，教师创设情景，将他们一起放在具体的问题情境中，则能凸显这种差别，加强学生的有意注意，增强教学的有效性。如滑动变阻器的“分压”和“限流”作用；测定电压的“电压表”和“静电计”，调节电压的“变压器”和“分压器”；测量强电压和强电流的“电压互感器”和“电流互感器”等。‎ ‎　　（4）利用相近条件设陷 ‎　　有很多物理概念的成立有一定条件。利用学生条件把握不准设陷，则能引起学生的重视，避免犯同样的错误。如功和能量的关系中：重力的功等于重力势能的改变；合外力的功等于动能的改变；除重力以外的外力的功等于机械能的改变；如有些同学认为某一关系成立，则它的增量式一定成立，而忽视增量式成立的条件。如在讲欧姆定律后让学生思考下列问题：‎ ‎　　在如图所示的电路中，闭合电键，当滑动变阻器的触头向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I和U1  U 2  U3表示，电表示数的变化量用ΔU、ΔI表示，下列比值正确是：（    ）‎ ‎　　A ‎　　U3‎ ‎　　R1‎ ‎　　R2‎ ‎　　A ‎　　U1‎ ‎　　U2‎ ‎　　A. 不变   不变       B. 变大   变大 ‎　　C. 变大   不变      D. 变大   不变 ‎　　很多同学不能分辨上面各式的物理意义，也不明确各式成立的条件。通过引导、讨论、比较，明确了欧姆定律 成立的条件是金属或电解液导电； 成立的条件是电阻的大小恒定。若ΔU为电阻两端的电压变化量、ΔI为电阻的电流的变化量，则 为电阻，若ΔU、ΔI分别为电源两端的电压、电流的变化量，则 为电源的内阻。弄清了公式的物理意义及前提条件，就不难分辨以上各式的意义，得出正确答案。‎ ‎　　4.错误概念成因探源 ‎　　学生存在概念上的错误，是非常正常的。找出形成错误概念的原因，不犯同样的错误，正本清源，则是十分重要、必不可少的。‎ ‎　　4.1先入为主的生活概念形成错误概念 ‎　　学生每日生活在千变万化的物理世界中，会自然形成一定的生活观念和经验，有些生活经验是符合科学的，对学习物理有正面的促进作用，应加以利用，形成正迁移。有些生活经验是与科学的相悖的或错误的，这对学生学习物理有负面的阻碍作用，应加以防止，避免形成负迁移。主要表现有二点：一是妨碍概念理解的全面性、完整性，造成对概念的片面理解，二是阻断知识间的联系，造成认知过程与运用过程的脱节。如力与运动关系的认识等。‎ ‎　　4.2相近的物理概念混淆形成错误概念 ‎　　物理上有很多相近的物理慨念，他们既相互联系又相互区别，具有不同的本质属性。有的学生对他们的物理意义理解不透，区分不清，没有清晰的表象，容易将它们间的关系简单化。一是混淆对象，如把振动图像和波动图像混淆；二是混淆相近模型的差别，如混淆园轨道模型与椭圆轨道模型，将圆轨道模型的结论运用于椭圆，如求椭圆顶点的加速度。三是混淆现象，如干涉和衍射等。四是混淆同一表达式中物理量的意义，如 ，将ΔU都视为电阻两端的电压的变化。‎ ‎　　4.3概念形成的条件模糊形成错误概念 ‎　　一是忽略前提条件。有很多概念的成立是有前提的，有些学生忽略前提条件，而滥用概念。如将计算式范围扩大，如将 运用于非匀强电场；二是将条件迁移，将某一公式成立的条件运用到其增量式；三是条件变化后仍套用原来的结论，如在测量电源电动势和内阻时，作出的U-I图中，纵轴电压不是从零开始，仍将图像与横轴的交点视为短路电流而求内阻。四是忽略隐形前提，有些推导出的子结论有比较隐蔽的前提，在教学中往往被忽视，学生容易形成模糊的概念。如将从开普勒第二定律推导出的速度与轨道半径成反比的结论，用于比较在不同轨道上绕地球作圆周运动的两个卫星的速度等。‎ ‎　　4.4慨念内涵和外延不清形成错误概念 ‎　　任何一个物理概念都是内涵与外延的统一，掌握物理概念，一方面是了解物理概念的内涵，同时也要求明确其外延。但由于概念的外延指的是适用该概念的一切范围，因此学生在理解或实际运用该概念时，有时会不自觉的扩大或缩小该概念的外延，从而造成错误的结果。‎ ‎　　缩小概念外延主要表现为忽略了同一概念所包含物理图景的多样性，以较熟悉的个别图景代替全部。如对竖直方向上发生超重状态的物体，学生只考虑向上加速运动的情况，而忽略向下减速运动的情况。发生这一现象的原因，一方面是由于学生头脑中的物理情景不全面，另一方面也说明学生思维欠周密。‎ ‎　　参考文献 ‎　　1.  陈海江。物理学习的思维障碍浅析。中学物理，2010.2：3‎ ‎　　2.  顾康清。论物理新课程有效教学的实施策略。中学物理，2010.2：1‎