前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的教學(xué)規(guī)律的概念主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
長期以來,我國中學(xué)物理教學(xué)一直強(qiáng)調(diào)概念規(guī)律及其應(yīng)用,而不太重視圖像的教學(xué),物理圖像只用來呈現(xiàn)概念規(guī)律的直觀表征.在實際教學(xué)中,圖像更多地被部分教師僅僅用作處理實驗數(shù)據(jù)的工具,還有些教師則只關(guān)注如何利用圖線更簡單地解題.實踐表明,學(xué)生對概念規(guī)律的理解總處于很不理想的狀態(tài);甚至相當(dāng)多物理高分的或所謂學(xué)得好的學(xué)生,也并非是真正處于對概念規(guī)律的物理學(xué)理解的水平上.實質(zhì)上,這已經(jīng)使物理課程的學(xué)習(xí)偏離了對物理科學(xué)的學(xué)習(xí).[1]
就物理學(xué)本身而言,圖線與圖像本身不僅是一種重要的物理語言,也是一種重要的研究方法[2],它與文字、公式、各類簡圖等物理語言相互轉(zhuǎn)化,相互補(bǔ)充,有邏輯地把物理世界及物理量間的相應(yīng)變化全面、生動地展現(xiàn)在我們面前.相比之下,物理圖像較文字、公式更具有直觀、形象的特點,更能量化地反映出多個物理量的狀態(tài)變化及其相關(guān)性的特征,它能直接反映觀察的結(jié)果(定性或定量的);物理圖像所呈現(xiàn)出的對物理量變化過程的整體性描述,不僅系統(tǒng)而且全面.特別是,在對變化過程所具有的細(xì)節(jié)性描述以及有助于學(xué)生理解概念深層意義方面,與其他物理語言相比,堪稱特色獨具.
筆者認(rèn)為,之所以在長期的教學(xué)中沒有重視將概念規(guī)律的教學(xué)與物理圖像密切結(jié)合,除了外界的原因外,許多教師對物理圖像的理解和如何將物理圖像用于概念規(guī)律教學(xué)兩方面都缺乏思考.本文將從這一角度討論物理圖像(圖線)對中學(xué)物理教學(xué)的作用.
二、圖像為物理概念的形成明示出一種可行方向,提供了一種思維方法
概念是關(guān)于事物本質(zhì)屬性及一般特征的抽象概括,它的形成需要大量相關(guān)感性材料的支撐.在需要時,個體將經(jīng)驗儲備中相關(guān)現(xiàn)象的感官知覺材料,經(jīng)由編碼、組織、儲存,從記憶中提取出來.而圖像是對表象材料的排序、歸類與整理后的整體圖景反映,是對直接認(rèn)知對象表象的條理化,是結(jié)合已有觀念作出的對事物總體特征的描繪.兩者都是為進(jìn)一步抽象概括材料準(zhǔn)備的認(rèn)知內(nèi)容.由于圖像是對研究現(xiàn)象或過程的秩序整理,顯示的是整體特征,于是從資料呈現(xiàn)的完整角度而言,物理圖像對物理概念的形成指出了一個明確的方向.又由于圖像直接表征的是物理量間的變化,借助數(shù)學(xué)知識,探究變化中隱含著的不變因素;在某種層次上說,不變是一種特征,表明一種本質(zhì)――這就是概念所要表征與描述的內(nèi)容;或者說就是需要引入或產(chǎn)生的那個概念.于是從這種意義上說,圖像提供了概括抽象事物本質(zhì)的一種思維活動方法.
例如加速度概念的學(xué)習(xí).學(xué)生對生活中直線運(yùn)動的物體運(yùn)動速度在不斷地變化是有零散但豐富的經(jīng)驗儲備,對摩托車與小轎車的啟動階段的速度變化差異亦有著真切的認(rèn)知表象.因此給出兩車啟動開始一段時間內(nèi)一系列時刻的速度值,讓學(xué)生進(jìn)行比較研究是符合學(xué)生的認(rèn)知的.若將兩車的速度變化利用給出的數(shù)據(jù)用速度-時間圖像表示出來,讓學(xué)生直觀地看到每一輛車運(yùn)動變化的特點,在變中尋找不變,學(xué)生可發(fā)現(xiàn):速度與時間都在變化,但速度變化與所用時間的比值、單位時間內(nèi)的速度變化、速度的變化率等都是不變的,即速度圖線的斜率等都是不變的.進(jìn)一步,引導(dǎo)學(xué)生由圖像表現(xiàn)出的兩車速度圖線的斜率不同,實質(zhì)就是兩車運(yùn)動本質(zhì)的不同――速度的變化率不同,就自然地成為我們需要引入的新概念:加速度.
又如,電場強(qiáng)度概念的引入,利用檢驗電荷的相應(yīng)測量數(shù)據(jù),實驗得出:放入電場中某點的檢驗電荷電量變化,其受到的電場力也隨之變化. 但檢驗電荷受到的電場力與檢驗電荷的電量圖像是一條過原點的直線. 由于直線的斜率不變,直接得出電場力與電量的比值不變,體現(xiàn)出電場在該點力的本質(zhì)特征. 而在電場中的不同點,力與電量的比值一般又不相同. 可見,這一比值反應(yīng)了電場力的本質(zhì)特征在不同點的不同――“場力”的強(qiáng)弱不同,電場強(qiáng)度不同.
三、圖像提供的直觀的情境,為理解物理概念搭建了一個符合認(rèn)知規(guī)律的平臺
(一)借助圖像的直觀特點,深化理解相關(guān)物理概念間的相互關(guān)聯(lián)
中學(xué)生還處于經(jīng)驗型抽象思維的階段,對抽象內(nèi)容的理解往往需要直觀內(nèi)容的支持.顯然,相對概念來說,圖像是直觀的.因此,教學(xué)的關(guān)鍵就在于要引導(dǎo)學(xué)生將二者聯(lián)系起來.例如在各種復(fù)雜的直線運(yùn)動中,可利用位移圖像對各種速度概念(用文字與數(shù)學(xué)式描述的)加以認(rèn)識上的深化.如圖1所示,物體運(yùn)動的s-t圖像中的曲線M,分析t1至t2這段時間內(nèi)物體的運(yùn)動,公式定義的平均速度在這里得到了直觀的詮釋:直線AB的斜率.若t2逐漸向t1靠近,對應(yīng)直線AB斜率的變化昭示著所分析的時間段內(nèi)相對應(yīng)的平均速度不同,當(dāng)t2無限地趨向于t1時,公式的物理意義是物體在t1時刻的即時速度,就是圖像在A點處的切線l的斜率.可見平均速度及其變化以及即時速度與平均速度的關(guān)系,在這里得到了逼真的動態(tài)直觀性演示.
同樣,利用圖2與圖3所示的v-t圖像可從以下四個方面深化理解加速度:只有速度圖線是不與兩軸平行的直線時,它表示的運(yùn)動才是勻變速直線運(yùn)動;圖2中的速度圖線是直線,直線的斜率為該段勻變速直線運(yùn)動的加速度;由于斜率為正,加速度方向與運(yùn)動方向相同,物體做勻加速直線運(yùn)動;圖3中速度圖像直線的斜率為負(fù),該段勻變速直線運(yùn)動的加速度方向與物體的運(yùn)動方向相反,物體做勻減速直線運(yùn)動.
此外,當(dāng)速度圖線是曲線時,對該圖線表述的運(yùn)動只能計算平均加速度.如圖4所示,速度圖線在某時刻切線的斜率表征著該位置時刻的瞬時加速度,即t2時刻的加速度即為曲線在該處的切線斜率,由于加速度為正,物體t1到t2時間段做的是加速運(yùn)動.利用這些速度圖像還可以方便地解決初學(xué)者由于運(yùn)動認(rèn)知材料積累不足帶來的對相應(yīng)運(yùn)動產(chǎn)生的理解困難.例如,圖3中的t1時刻物體的速度為零,但加速度不為零;圖4是加速度逐漸減小的加速運(yùn)動;圖5物體做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,等等.
(二)借助對圖線間關(guān)系的分析,理解復(fù)雜運(yùn)動中的相關(guān)概念
對描述多體復(fù)雜運(yùn)動的物理概念,教學(xué)中遇到的困難多是由于學(xué)生缺少對相關(guān)運(yùn)動的認(rèn)知經(jīng)歷,對運(yùn)動發(fā)生的過程及其特點沒有形成對應(yīng)的想象儲備.例如因波源與觀察者相對運(yùn)動而使觀察者接收到的波頻率發(fā)生改變的多普勒效應(yīng)現(xiàn)象.對此現(xiàn)象理解的支持是,想象出波源與觀察者之間有相對運(yùn)動時,觀察者接收到波的周期(頻率)會發(fā)生何樣的變化呢?對學(xué)生的想象困難,可用位移圖像給予直觀支撐.設(shè)波在介質(zhì)中直線勻速傳播速度為v0,波的振動周期為 T.簡單地,分析波源靜止、觀察者相對波源運(yùn)動的情況.先對靜止的觀察者而言,若只關(guān)注波動的特殊狀態(tài)(比如波峰),將看到從波源位置處每隔時間 T就有一個波峰狀態(tài)以速度v0勻速向外傳播.若觀察者再以速度v向波源方向勻速靠近,各對象的運(yùn)動位移圖像將如圖6所示.
由圖6,觀察者接收到的波峰1與波峰2的時間間隔DB自然小于波源發(fā)出兩峰的時間間隔CB.即觀察者在此運(yùn)動狀態(tài)下接收到波的周期小于波源振動周期.直觀可見多普勒效應(yīng)是物體由于相對運(yùn)動而出現(xiàn)的不同參考系中觀察到的同一事件發(fā)生時間間隔不同的一種自然結(jié)果.進(jìn)一步,還可利用圖線形狀呈現(xiàn)出的幾何關(guān)系,計算出頻率變化的數(shù)量關(guān)系.
觀察者接收到兩個波峰信號時間間隔t的值可由下求出:
在ACD和ABD中,有
CD×tanα=DB×tanβ,(T-t)v0=tv得,t=T.
頻率為f0=波動信號(以波源連續(xù)發(fā)出波的兩個波峰為標(biāo)志).在波傳播方向的直線上,以速度v向波源運(yùn)動的觀察者接收到波的頻率f=將發(fā)生改變,且結(jié)果為:
t=T,f=(1+)f0.
四、通過圖像中物理量的變化讀出概念的深層次物理意義,為發(fā)現(xiàn)新概念提供了直觀的依據(jù)
(一)從圖像中物理量的變化讀出概念的深層次物理意義
由于圖像中呈現(xiàn)出的連續(xù)性曲線,是對過程中相應(yīng)物理量的細(xì)節(jié)性描述,由此便可以引導(dǎo)學(xué)生理解概念的深層次意義.例如勻速運(yùn)動的v-t圖線,利用平面內(nèi)坐標(biāo)點可描述物體在某一個時刻的速度;于是可幫助學(xué)生理解:速度乃是描述物體運(yùn)動狀態(tài)而非運(yùn)動過程的物理量,速度隨時間的推移就可描述一個運(yùn)動的過程;進(jìn)而,物理學(xué)中說的勻速運(yùn)動則一定是個理想過程,因為在任一時刻都具有相等速率的運(yùn)動在實際中并不存在.又如從小燈泡的U-I圖線,如圖7所示.所給出的關(guān)于小燈泡燈絲材料的電阻信息,不但比直接用文字語言表述或數(shù)據(jù)列表等方法梳理出燈絲電阻要簡單得多,而且特別值得注意的是,該圖線所揭示出的“冷燈絲電阻隨溫度呈現(xiàn)的動態(tài)變化”幾乎是用語言與公式分析難于發(fā)現(xiàn)的.
(二)為發(fā)現(xiàn)新概念提供了直觀的依據(jù)
在光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究中,實驗得出的光電子的最大初動能,與入射光的頻率關(guān)系圖像,如圖8所示.不僅使我們感受到了光電子的最大初動能與光的強(qiáng)度無關(guān)(光子個數(shù)),是與光的頻率線性相關(guān)的粒子.由直線與橫軸的交點位置,更使我們認(rèn)識到極限頻率概念的存在及其意義.
研究等壓條件下,一定質(zhì)量的理想氣體的體積隨溫度變化的情形,利用描點法畫出實驗得到的等壓線如圖9,圖線并未通過原點表明0℃時氣體的體積并不等于零這一事實.直線反向延長交t軸于d點,得到t1=-273℃,從而外推到零體積,產(chǎn)生了理想氣體溫標(biāo),定義出了絕對零度這一“極限”概念,并明確了它的物理意義.
五、圖像為概念間的聯(lián)系積累材料,豐富了物理規(guī)律建立的途徑
概念是規(guī)律的基礎(chǔ),規(guī)律反映了概念間的聯(lián)系;但是學(xué)生對這一點的理解通常依靠對錯題原因的反思來實現(xiàn).實際上,從實驗物理走進(jìn)理論物理,規(guī)律的建立方法已發(fā)生了根本的改變.在中學(xué)物理教學(xué)中,如果借助不同圖線間的物理關(guān)系來建立規(guī)律,則可以在一定程度上對這一方法的變化提供隱喻性的支持.
例如,通過對合外力與時間的曲線及加速度與時間的曲線的綜合分析來推導(dǎo)動量定理.設(shè)質(zhì)量為 m的物體做直線運(yùn)動,其受到的變化的合力F隨時間的變化如圖10所示,該物體運(yùn)動的加速度隨時間的變化圖像如圖11所示.由牛頓第二定律可知,圖11只是圖10中每一相同時刻的對應(yīng)點的縱坐標(biāo)值與m之比所形成的圖形;即圖11中曲線與橫軸所圍面積的m倍應(yīng)與圖10中曲線與橫軸所圍面積相等,這一點可以通過方格法計算兩個面積驗證.由圖像的物理意義可知,圖10中曲線與橫軸所圍面積表示力在時間 t內(nèi)的沖量I;圖11中曲線與橫軸所圍成的面積表示時間t內(nèi)物體速度的增量Δv.若物體時間t=0時刻速度為v0,t時刻速度為vt,則Δv=vt-v0 ,比較兩幅圖形有:I=mΔv=mvt-mv0.
對動量定理進(jìn)行這樣有“直觀證據(jù)”支撐的認(rèn)識,不僅促進(jìn)了對概念規(guī)律的真理解,還會潛移默化地為具體問題的解決找到新的途徑,形成新的方法.
參考文獻(xiàn):
[1] 馬廣明. 加強(qiáng)物理圖像教學(xué) 提高對概念規(guī)律的學(xué)習(xí)效率[J]. 物理教師,2014(11).
初中物理中的概念和規(guī)律多為物理學(xué)中最基本的概念和規(guī)律,而這些概念和規(guī)律一般都是從大量的物理現(xiàn)象中總結(jié)出來的。但由于初中學(xué)生的抽象思維能力不強(qiáng),又易受前科學(xué)概念的干擾,妨礙了正確物理概念的建立和規(guī)律的形成。排除這些干擾,建立科學(xué)的概念和規(guī)律非常重要。
1 明確建立概念和規(guī)律的目的和意義
“前概念”是學(xué)生在接觸科學(xué)知識前,對現(xiàn)實生活現(xiàn)象所形成的經(jīng)驗型概念。在從前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變過程中,使學(xué)生在“前概念”和科學(xué)知識之間引起沖突,設(shè)法給學(xué)生一個巨大的“震顫”,以動搖其頑固信念的基礎(chǔ),讓學(xué)生用新知識概念或新現(xiàn)象與“前概念”產(chǎn)生矛盾時,他們就會體會到建立新概念和規(guī)律的意義。例如在講“流體的流速與壓強(qiáng)的關(guān)系”的規(guī)律時,讓學(xué)生先猜想“向兩張紙中間吹氣將會看到怎樣的現(xiàn)象?”很多學(xué)生都會認(rèn)為兩張紙會貼在一起。當(dāng)他們親身實驗后,才會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了與猜想完全相反的結(jié)果,這樣他們將會主動放棄“前概念”來積極探索正確的科學(xué)規(guī)律,這樣得出正確的規(guī)律就順理成章了。
2 在建立概念和規(guī)律時要理順學(xué)生的思路
在學(xué)習(xí)過程中,既要讓學(xué)生知其“以然”,更要知其“所以然”。為他們正確理解、靈活運(yùn)用概念和規(guī)律奠定基礎(chǔ),而且這樣印象才能深刻,記憶才能更牢固。學(xué)習(xí)效果才能更好。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時如果學(xué)的太死,遇到問題時就會一籌莫展,物理知識與實際運(yùn)用無法聯(lián)系起來。這些根源都在于概念教學(xué)之初沒有讓學(xué)生充分的經(jīng)歷概念獲得的全過程。所以在物理教學(xué)過程中,一定要讓學(xué)生關(guān)注得出物理概念和規(guī)律的全過程。例如“牛頓第一定律”規(guī)律的得出,先介紹亞里士多德的研究結(jié)果,并用實驗他的錯誤結(jié)論。然后介紹伽利略的研究成果,同時做“斜面小車實驗”,并對實驗現(xiàn)象進(jìn)行充分的分析,得出在小車運(yùn)動的方向上受到的阻力越小,小車運(yùn)動的越遠(yuǎn)。再用外推法分析,如果在小車運(yùn)動的方向上不受阻力,小車將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,逐步得出“牛頓第一定律”這樣學(xué)生對該規(guī)律的建立就有了一個清晰的過程,同時對“牛頓第一定律”也有了較深刻的理解。
3 在講述物理概念和規(guī)律時語言一定要準(zhǔn)確,同時要突出關(guān)鍵詞,并給予適當(dāng)?shù)恼f明
物理學(xué)中的概念和規(guī)律的語言和公式,是許多物理學(xué)家反復(fù)推敲總結(jié)出來的,十分精煉準(zhǔn)確,概括程度非常高,有些概念和規(guī)律多一字少一字都不行。在教學(xué)中,向?qū)W生呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容時,一定要準(zhǔn)確。對一些關(guān)鍵的字詞應(yīng)加以突出,并予以適當(dāng)?shù)恼f明,以引起學(xué)生足夠的注意和正確的理解。必要時要與其他類似的或易混淆的概念和規(guī)律進(jìn)行比較,建立類比聯(lián)系,如“牛頓第一定律”要強(qiáng)調(diào)“靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)”。講“二力平衡”,將“二力平衡”中的一對力和“相互作用力中的一對力進(jìn)行比較。在講“熱量”概念的時候,讓學(xué)生弄清熱量、溫度及內(nèi)能三者的聯(lián)系和區(qū)別。
4 建立物理概念和規(guī)律的時候,多給學(xué)生建立典型的事例
關(guān)鍵詞 概念和規(guī)律;生成過程;高中物理;課堂教學(xué)效率
高中物理難學(xué),這是很多高中學(xué)生的共識。其原因主要有以下幾點:(1)高中物理概念多,而且抽象。例如:高一物理中的加速度概念,很多學(xué)生從學(xué)加速度開始就對高中物理產(chǎn)生恐懼。(2)高中物理規(guī)律多,而且相似性很強(qiáng)。例如:動能定理和動量定理、機(jī)械能守恒定律和動量守恒定律。(3)高中物理前后知識的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),例如:力電結(jié)合問題。(4)高中物理數(shù)學(xué)知識應(yīng)用廣泛。例如:用圖象法處理物理問題、極值問題的討論、三角函數(shù)和幾何知識的應(yīng)用等等。要解決這些問題,關(guān)鍵在于提高課堂教學(xué)效率。物理教學(xué)具有三大特色:以觀察和實驗為基礎(chǔ);以形成物理概念和掌握知識結(jié)構(gòu)為中心;以物理教學(xué)緊密聯(lián)系實際為原則。這就要求教師在教學(xué)中要充分發(fā)揮實驗的作用,重視物理概念和規(guī)律的生成過程,讓學(xué)生從根本上理解物理概念和規(guī)律,自主構(gòu)建知識、掌握方法,并最終建立起高中物理的知識體系,使學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中越學(xué)越清晰,而不是越學(xué)越糊涂。
一、教師要認(rèn)識到物理概念和規(guī)律在物理學(xué)科中的重要地位
整個高中物理是以基本概念和基本規(guī)律為主干而構(gòu)成的一個完整的體系,是由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。其中,基本概念是基石,基本規(guī)律是中心,基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),就必須使學(xué)生學(xué)好基本概念和規(guī)律。所謂物理知識的應(yīng)用,主要是指運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象、解決物理問題。在高中物理教學(xué)中,學(xué)生的智力和能力,也主要是在觀察、實驗、探索和分析物理現(xiàn)象,理解、掌握和運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律的過程中,不斷發(fā)展起來的。所以,我們應(yīng)當(dāng)重視概念和規(guī)律的生成過程,提高高中物理課堂教學(xué)效率。
二、教師要結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點設(shè)計適合學(xué)生概念和規(guī)律生成過程的教學(xué)
一個好的物理教學(xué)設(shè)計,在實施的過程中,學(xué)生始終圍繞一個問題進(jìn)行探討,并最終獲得知識和方法,而不是簡單的順從教材或老師。學(xué)生學(xué)習(xí)一個新的概念和規(guī)律的過程,就經(jīng)歷一個或長或短的探究過程,這樣建構(gòu)起來的知識和方法,學(xué)生才能自如應(yīng)用并降低遺忘的程度。
1.巧妙導(dǎo)入是提高課堂教學(xué)效率的第一步
導(dǎo)入是教師在進(jìn)入新課時,運(yùn)用建立問題情境的方式,引起學(xué)生注意,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),形成學(xué)習(xí)動機(jī)的教學(xué)行為。
(1)用各種直觀教學(xué)手段展示豐富的物理現(xiàn)象,并引導(dǎo)學(xué)生追究現(xiàn)象的原因。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),用演示實驗來提出問題,引入新課,能體現(xiàn)物理學(xué)科特點的同時,又能較好的激發(fā)學(xué)生的探究意識。
例如,就《帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動》一課,我們可以從演示示波器的作用引入:首先展示一個示波器,介紹它的作用:示波器能展示交變電流隨時間的變化關(guān)系,是研究交變電流的重要儀器。接著,展示示波管并介紹熒光屏發(fā)光的原因:它是利用高速電子流打在熒光屏上使熒光屏發(fā)光的。示波器內(nèi)有一個陰極,并在黑板上畫圖,然后解說:陰極通電受熱后會發(fā)出電子,但電子的速度很小,無法打在前端的熒光屏上(在遠(yuǎn)處畫一個熒光屏),如何才能讓電子的速度增大呢?這個問題的提出,引發(fā)學(xué)生去思考:要讓電子加速,應(yīng)當(dāng)加一個電場,其中最簡單的辦法就是加勻強(qiáng)電場。如何才能讓電子在熒光屏上畫出圖像呢?在接下來的教學(xué)中,學(xué)生始終圍繞這個目的展開研究和討論。可見,一個好的引入能激發(fā)學(xué)生的探究意識,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
(2)在學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律的過程中,引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行科學(xué)抽象,由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段,這是形成概念,掌握規(guī)律的關(guān)鍵。觀察同一個物理現(xiàn)象,不同的學(xué)生會得出不同的結(jié)論。因為在每一個物理現(xiàn)象中,存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向,就會得出錯誤的結(jié)論。例如,在“馬拉車”的問題上,盡管學(xué)生把牛頓第三定律背得滾瓜爛熟,思想上總還認(rèn)為“馬對車有拉力,車對馬沒拉力”或者“馬對車的拉力大于車對馬的拉力”。學(xué)生“最有力的證據(jù)”是:反正是馬拉著車向前走,而不是車?yán)R向后退。學(xué)生主要是固執(zhí)地盯住了馬拉車向前走這一直觀的表面現(xiàn)象,而沒有對車、馬的啟動過程以及車、馬與路面之間的作用力做深入細(xì)致地分析。
(3)提出新的問題與舊的處理方法的矛盾。在進(jìn)行動能定理應(yīng)用的教學(xué)中,我們會專門對變力做功進(jìn)行研究,雖然不是新課教學(xué),但巧妙的引入也能提高習(xí)題課的教學(xué)效率。其引入可以從公式W=FScosα的適用條件入手:W=FScosα只適用于恒力做功,對于變力做功,我們應(yīng)該如何計算呢?然后舉出一個具體問題:已知一個小球的質(zhì)量m=200g,從粗糙曲面上高H=0.8m處由靜止釋放,小球滑到曲面底端的速度為3m/s,忽略空氣阻力,試求下滑過程中小球克服摩擦阻力所做的功?
2.在新課講授過程中,教師要吃透教材并大膽整合教材,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理概念的引出和物理規(guī)律的生成過程,理解其物理意義,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動去建構(gòu)物理概念,發(fā)現(xiàn)、推導(dǎo)物理規(guī)律
例如:對《閉合電路歐姆定路律》的教學(xué),教材中中沒有對電動勢進(jìn)行定義,僅提到電源沒有接入電路時兩極間的電壓等于電動勢。我們在教學(xué)過程中針對基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以嘗試從認(rèn)識電源出發(fā),給出電動勢的定義,然后再認(rèn)識閉合電路,逐步推導(dǎo)閉合電路歐姆定律的表達(dá)式,具體操作如下:
首先帶領(lǐng)學(xué)生回憶:在初中利用歐姆定律進(jìn)行電路計算時,題目上的電路圖通常沒有畫出電源,若補(bǔ)上電源,則構(gòu)成閉合電路。研究閉合電路要從電源開始。電源的正、負(fù)極分別聚集大量的正、負(fù)電荷,而這些電荷的聚集不是電場力而是非靜電力作用的結(jié)果,非靜電力做功的過程,就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。(例如干電池,是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能)。我們將非靜電力做功與電荷量的比值定義為電源的電動勢E。若電源沒有內(nèi)阻,則電源內(nèi)部從負(fù)極到正極,電勢升高E,電源外部從正極到負(fù)極,電勢降低U=E。但電源有內(nèi)阻,因此電流通過內(nèi)阻電勢降低U內(nèi)=Ir,則電源外部從正極到負(fù)極電勢降低U=E-U內(nèi)。電源沒有接入電路時,I=0,U內(nèi)=0,則U=E(即電源沒有接入電路時兩極間的電壓等于電動勢),若外電路為純電阻電路,則IR=E-Ir,整理得I=■。
經(jīng)歷這樣一個概念的引出和規(guī)律的推導(dǎo)過程,學(xué)生對電動勢的定義,教材中電動勢大小的描述,閉合電路歐姆定律的成立條件以及電源的作用(包括將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能)從本質(zhì)上有了深刻的理解,從物理學(xué)的內(nèi)涵出發(fā)掌握物理規(guī)律。
在自主建構(gòu)和發(fā)現(xiàn)、推導(dǎo)的過程中,學(xué)生對概念和規(guī)律有了深刻理解,便會靈活應(yīng)用概念和規(guī)律解決物理問題,并大大降低遺忘程度,同時也更大程度的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
一、重視物理概念的引入
引入新概念的方法和途徑很多??梢詣?chuàng)設(shè)情境設(shè)疑引入,也可以采用演示實驗直觀引入等。但是不管采用什么途徑引入概念,都必須使學(xué)生認(rèn)識到引入新概念的必要性和重要性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索新知識的愿望。這是教好物理概念的重要環(huán)節(jié)。
二、按照循序漸進(jìn)的原則進(jìn)行概念、規(guī)律教學(xué)
教學(xué)過程既是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程,也是學(xué)生領(lǐng)會方法、提高能力、接受熏陶的過程。而無論是掌握知識,還是領(lǐng)會方法、提高能力,都不可能一蹴而就,都要有一個符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的逐步積累的過程。因此,教師在教學(xué)目標(biāo)的制定、教學(xué)內(nèi)容的安排和習(xí)題的篩選等方式方面,都應(yīng)充分貫徹循序漸進(jìn)的原則,逐步滲透,分步到位。
比如,“加速度”的概念是高一物理教學(xué)的重點和難點內(nèi)容,讓學(xué)生正確理解“加速度”的概念,將會對其以后運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)部分的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。而要真正理解“加速度”的物理意義及定義公式,學(xué)生必須具有較高的抽象思維能力,而這時學(xué)生才剛步入高中不久,多數(shù)學(xué)生的思維水平仍處在形象思維階段,抽象思維能力不高,這就給“加速度”這一概念的學(xué)習(xí)造成了較大困難。因此,在教學(xué)中教師不能操之過急,應(yīng)分階段逐步進(jìn)行。在第二章初次學(xué)習(xí)“加速度”時,只要求學(xué)生在理解勻變速直線運(yùn)動概念的基礎(chǔ)上,知道加速度的定義公式a=(vt vO)/t中各個符號的意義及a的單位、讀法;對于“加速度”的物理意義,在這里只要求學(xué)生理解類似如下情形:火車出站時a=O,3m/s2表示火車的速度每過1秒均勻增加0,3m/s;汽車剎車時a=-2m/s2表示汽車的速度每過1秒均勻減小2m/s;即:在勻變速直線運(yùn)動中,a的-大小反映的是物體速度大小變化的快慢;然后再依據(jù)公式a=(vt vO)/t,結(jié)合實例引導(dǎo)學(xué)生弄清式中(vt-vO)和a的區(qū)別和聯(lián)系,知道a的大小是由(vt-vO)和t兩個因素決定的;至于a的方向,可以告訴學(xué)生等學(xué)習(xí)了“牛頓第二定律”之后就明白了。在第三章“牛頓第二定律”的學(xué)習(xí)中,結(jié)合演示實驗使學(xué)生理解F=ma的物理意義,知道力是產(chǎn)生加速度的原因,物體的加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比;a隨著F的變化而變化,當(dāng)F恒定時,a也是恒定的,此時物體的運(yùn)動就是勻變速運(yùn)動;a的方向與F的方向一致,若以vO的方向為正方向,則在勻加速直線運(yùn)動中,a為正值;在勻減直線運(yùn)動中,a為負(fù)值,從而使學(xué)生對加速度的方向及實際中采用的正負(fù)號有了正確的認(rèn)識。在第四章學(xué)習(xí)“勻速圓周運(yùn)動”時,通過“向心加速度”的學(xué)習(xí),使學(xué)生對“加速度”的理解進(jìn)一步擴(kuò)展和深化,知道在勻速圓周運(yùn)動中,加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量。至此,學(xué)生對加速度的物理意義:“加速度是用來描述物體速度變化快慢的物理量”就從速度的大小和方向兩個方面有了全面正確的理解。
三、重視概念、規(guī)律建立過程的學(xué)習(xí)
在物理概念、規(guī)律的教學(xué)中,一定要重視概念、規(guī)律的建立過程的教與學(xué)。這就要求教師要在認(rèn)真研究教材內(nèi)容,充分了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)識特點和思維水平的基礎(chǔ)上,創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)問引思,讓他們真正參與到形成概念、得出規(guī)律的過程中來,讓他們通過自己的切身體會、感悟,理解物理概念,掌握物理規(guī)律,尤其是弄清物理規(guī)律的“來龍去脈”。這樣以來,學(xué)生就會在理解的基礎(chǔ)上,記住概念、規(guī)律的定義、公式及物理意義、適用條件等,從而能夠熟練的應(yīng)用它們?nèi)シ治鰡栴}和解決問題。
四、及時消除概念、規(guī)律形成過程中的觀念干擾
學(xué)生在學(xué)習(xí)某些物理概念、規(guī)律之前,已根據(jù)自己的切身感受和生活經(jīng)驗在頭腦中形成了一些觀念,這些觀念中有些是正確的,可以作為形成概念、得出規(guī)律的基礎(chǔ),加一應(yīng)用。但其中有些觀念則是片面的或錯誤的,它們對概念的形成和規(guī)律的建立會產(chǎn)生一定的干擾。因此,在概念、規(guī)律教學(xué)過程完成之后,應(yīng)及時通過鞏固練習(xí)消除這些錯誤觀念。
然而在中學(xué)物理教學(xué)中我們會發(fā)現(xiàn),許多學(xué)生雖能夠準(zhǔn)確地說出物理規(guī)律的內(nèi)容,在解決問題時也能正確寫出相關(guān)的公式,但在具體展開的過程中卻無從下手,究其原因:主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能領(lǐng)會物理規(guī)律的內(nèi)在含義,教師在教學(xué)過程中,也往往是過于強(qiáng)調(diào)規(guī)律的形式,以期通過相關(guān)習(xí)題的講解,讓學(xué)生理解和掌握物理規(guī)律的內(nèi)涵,忽視了在規(guī)律教學(xué)中對應(yīng)的場景和過程構(gòu)建,沒有挖掘其中各物理量的本真,只注重物理規(guī)律的“殼”,而忽視“殼”里的“精髓”。
新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出:要讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過程,認(rèn)識科學(xué)探究的意義,嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題,驗證物理規(guī)律。通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程,了解物理學(xué)的研究方法,認(rèn)識物理實驗、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。由此,我們可以從以下幾方面來實施:
一、加強(qiáng)概念教學(xué)是進(jìn)行規(guī)律教學(xué)的前提
如果把物理知識看成是一座大廈,物理規(guī)律就是這座大廈的建筑結(jié)構(gòu),而物理概念則是構(gòu)成這座大廈的建筑材料,沒有建筑材料是不可能按一定結(jié)構(gòu)蓋起大廈的。物理規(guī)律與物理概念的關(guān)系,正如建筑結(jié)構(gòu)與建筑材料的關(guān)系。
物理中的定律、定理等,都是用有關(guān)的物理概念總結(jié)出來的。例如:慣性定律(一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài))就包含有“外力”“勻速直線運(yùn)動”“靜止”等概念,如果沒有這些概念,就不可能得出這個定律。如果學(xué)生對這些概念沒有正確地理解,就不可能真正掌握慣性定律。又如:對“牛頓第二定律”規(guī)律的應(yīng)用,學(xué)生對于“F=ma”這個規(guī)律并不難掌握。但是,如果學(xué)生對公式中的力F缺乏正確理解或不會正確求合力,則在運(yùn)用這個規(guī)律時就要發(fā)生錯誤。由此可見,學(xué)生對物理規(guī)律掌握不好的原因之一是對規(guī)律所涉及的有關(guān)物理概念缺乏正確的理解。使學(xué)生建立正確的物理概念,是使學(xué)生掌握物理規(guī)律的前提,沒有這個前提則物理規(guī)律的教學(xué)就無從談起。
二、重視實驗的演示,是規(guī)律教學(xué)的關(guān)鍵
物理學(xué)本身就是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,許多物理概念和規(guī)律都是由實驗得出的。為使學(xué)生真正理解物理規(guī)律,要盡可能從觀察實驗出發(fā),以實驗為基礎(chǔ)。通過觀察演示實驗或進(jìn)行分組實驗,啟發(fā)學(xué)生思考,從而總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。一個準(zhǔn)確、完整、生動的演示實驗,可創(chuàng)設(shè)一種良好的物理環(huán)境,提供給學(xué)生鮮明具體的感性認(rèn)識,再經(jīng)過對現(xiàn)象特征進(jìn)行概括形成本身的規(guī)律,可加深學(xué)生的感受。同時在實驗探究過程中,利用學(xué)生強(qiáng)烈的參與意識,幫助學(xué)生從理性上認(rèn)識物理規(guī)律,增強(qiáng)高中物理規(guī)律教學(xué)的有效性。
例如:“楞次定律”的教學(xué)中,對其規(guī)律的表述“感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?!睂ζ湟?guī)律的應(yīng)用,學(xué)生往往不得其解,雖然教學(xué)中教師也對規(guī)律進(jìn)行了具體的闡述,但依然不行,若在教學(xué)中通過實驗的演示和操作,則可以讓學(xué)生從實驗操作過程中體驗磁通量的變化與兩磁場方向的關(guān)系,從而更好地理解規(guī)律中“阻礙”的涵義,再通過小組內(nèi)同學(xué)間的相互討論,使學(xué)生對規(guī)律的理解更加深刻。
三、注重物理學(xué)史的講解,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)
物理概念和規(guī)律的得出都是前人經(jīng)過多次實踐,整理、加工而形成的理論知識,這些知識是很精煉的。在規(guī)律教學(xué)中,如果學(xué)生不清楚為什么要學(xué)習(xí)這個規(guī)律,不了解前人為得出這個規(guī)律所經(jīng)歷的曲折道路和付出的艱苦勞動,不知道這個規(guī)律在物理學(xué)中的地位和作用,不知道這個規(guī)律對進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理的必要性,那么學(xué)生在學(xué)習(xí)這個規(guī)律時就必然帶有盲目性,學(xué)習(xí)就是被動的。因此,在規(guī)律教學(xué)中,要使學(xué)生了解建立這個規(guī)律的簡要的歷史過程,知道這個規(guī)律所起的重要作用,使學(xué)生清楚這個規(guī)律的來龍去脈,是規(guī)律教學(xué)中不應(yīng)缺少的環(huán)節(jié)。在關(guān)于上述內(nèi)容的教學(xué)中所涉及的物理學(xué)研究的曲折歷程和物理學(xué)家的不畏困難的進(jìn)取精神、科學(xué)態(tài)度,會對學(xué)生產(chǎn)生積極的影響,對提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)起到潛移默化的作用。
例如:萬有引力定律,若只是簡單地通過相關(guān)公式的推導(dǎo)得到規(guī)律,而忽視這一規(guī)律得出的歷史過程,這對這一規(guī)律教學(xué)是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,事實上,?6世紀(jì)哥白尼經(jīng)過對天體的大量觀測提出日心說,在此基礎(chǔ)上經(jīng)歷了幾代科學(xué)家近二百年的研究探索才由牛頓總結(jié)出來的。其間,丹麥天文學(xué)家第谷對天文觀測的精確資料,德國天文學(xué)家開普勒經(jīng)過大量復(fù)雜計算得出的關(guān)于行星運(yùn)動的三個定律,法國天文學(xué)家布里阿爾德奧通過研究提出的“行星受到的力和離太陽距離的平方成反比”的假設(shè),伽利略的單擺周期公式,惠更斯得出的圓周運(yùn)動的向心加速度公式等,都為牛頓的研究提供了不可缺少的基礎(chǔ)理論。牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上,通過不斷地深入研究,證明了橢圓軌道運(yùn)動的引力平方反比定律,并定義了質(zhì)量的概念,進(jìn)一步又研究了引力與質(zhì)量的關(guān)系,從而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。萬有引力定律的建立,對物理學(xué)的發(fā)展、天文研究、宇航事業(yè)以及人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識都具有十分重要的作用。
關(guān)鍵詞:物理;教學(xué);概念
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)24-268-01
物理概念和物理規(guī)律是高中物理基礎(chǔ)知識最重要的內(nèi)容。在高中物理教學(xué)中,幫助學(xué)生形成牢固正確的物理概念和準(zhǔn)確地掌握物理規(guī)律,具有十分重要的意義。經(jīng)過這些年的教學(xué)摸索,要使學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律,決不是簡單的,被動地從教科書上或教師那里接受一些概念和規(guī)律的條文,而是在學(xué)生頭腦深處發(fā)生一系列極其深刻,極其復(fù)雜的心理變化過程。
1、教師應(yīng)向?qū)W生介紹相關(guān)的感性材料,使學(xué)生獲得必要的感性認(rèn)識,這是學(xué)生形成概念和掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。在物理學(xué)習(xí)中,使學(xué)生對所學(xué)習(xí)的物理問題獲得生動而具體的感性認(rèn)識是非常必要的。在物理教學(xué)中,如果學(xué)生對所學(xué)習(xí)的物理問題還沒有獲得必要的感性認(rèn)識,還沒有認(rèn)清必要的物理現(xiàn)象,教師就急于向?qū)W生講解概念和規(guī)律,采用“填鴨式”的教學(xué),學(xué)生靠灌輸?shù)脕淼摹案拍睢焙汀耙?guī)律”就將是空中樓閣。其實,當(dāng)學(xué)生對教師介紹有關(guān)的物理現(xiàn)象和物理事例有了比較充分的感性認(rèn)識,而學(xué)生自己用已學(xué)的知識又無法合理地說明和解釋這些現(xiàn)象與事例時,便會有強(qiáng)烈的求知欲。例如,我們都有這樣的體驗,一個身高體壯的大人從你身旁走過,不當(dāng)心碰了你一下,可能使你打個趔趄,甚至摔倒。但是,如果碰你的是個瘦小的小孩,盡管他走得跟那個大人一樣快,打趔趄甚至摔倒的可能不是你,卻是他。學(xué)生便會產(chǎn)生“這究竟為什么?這到底是什么?”的探究心理,這種探究心理,這種對學(xué)習(xí)內(nèi)容的濃厚興趣,正是學(xué)生學(xué)習(xí)概念掌握規(guī)律的內(nèi)部動機(jī)。可見,當(dāng)我們考慮一個物體的運(yùn)動效果時,只考慮運(yùn)動速度是不夠的,還必須把物體的質(zhì)量考慮進(jìn)去。物理學(xué)上把物體的質(zhì)量和速度的乘積叫物體的動量。
每一個物理概念和規(guī)律都包含著大量的具體事例。在物理教學(xué)時,特別需要注意的是,并不是具體事例越多越好,為了幫助學(xué)生能在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,我們教師必須精選典型事例,這樣才能收到預(yù)期的效果。
2、在學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律的過程中,引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行科學(xué)抽象,由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段,這是形成概念,掌握規(guī)律的關(guān)鍵。觀察同一個物理現(xiàn)象,不同的學(xué)生會得出不同的結(jié)論。因為在每一個物理現(xiàn)象中,存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向,就會得出錯誤的結(jié)論。例如,在“馬拉車”的問題上,盡管學(xué)生把牛頓第三定律背得滾瓜爛熟,思想上總還認(rèn)為“馬對車有拉力,車對馬沒拉力”或者“馬對車的拉力大于車對馬的拉力”。學(xué)生“最有力的證據(jù)”是:反正是馬拉著車向前走,而不是車?yán)R向后退。學(xué)生主要是固執(zhí)地盯住了馬拉車向前走這一直觀的表面現(xiàn)象,而沒有對車,馬的啟動過程以及車,馬與路面之間的作用力做深入細(xì)致的餓分析。
3、學(xué)生對相關(guān)物理問題的感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象,得出結(jié)論后,為了強(qiáng)化概念和規(guī)律,還得使學(xué)生理解所學(xué)概念和規(guī)律,那么學(xué)生怎樣才算形成了物理概念呢?至少明白為什么要引入這個概念,能說出這個概念是如何定義的,對于物理量要記住它的單位,對于有定義式的物理量要記住它的定義式,明確概念的適用范圍,弄清楚一些容易混淆的物理概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。
[關(guān)鍵詞]物理概念;物理規(guī)律;抽象;具體;感性;理性
在中學(xué)物理教學(xué)中,使學(xué)生形成清晰的物理概念,準(zhǔn)確地掌握物理規(guī)律,并使他們的智力、能力得到充分發(fā)展,是中學(xué)物理教學(xué)的核心問題。
一、形成物理概念、掌握物理規(guī)律的重要性
(一)什么是物理概念和物理規(guī)律
物理概念是反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性的思維形式;物理規(guī)律(包括定律、定理、 原理、公式和法則等)是物理現(xiàn)象或過程的本質(zhì)聯(lián)系在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律性的反映。
在一定意義上說,物理規(guī)律揭示了在一定條件下某些物理量間內(nèi)在的、必然的聯(lián)系。
(二)形成物理概念的重要性
1.物理概念是物理學(xué)最重要的基石。
2.讓學(xué)生掌握好物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵。
3.物理概念教學(xué)是培養(yǎng)能力、開發(fā)智力的重要途徑。
(三)掌握物理規(guī)律的重要性
整個中學(xué)物理是以為數(shù)不多的的基本概念和基本規(guī)律為主干而構(gòu)成的一個完整的體系,物理基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構(gòu)成了物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。其中,基本概念是基石,基本規(guī)律是中心,基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),就必須使學(xué)生學(xué)好基本規(guī)律。
二、學(xué)生自身對形成概念、掌握規(guī)律能力的培養(yǎng)
(一)區(qū)別客觀事物的本質(zhì)聯(lián)系與非本質(zhì)聯(lián)系
自然界的客觀物理事物是千變?nèi)f化的,各種不同的事物之間存在形形的聯(lián)系,其中有的是本質(zhì)的,必然的聯(lián)系;有的是非本質(zhì)的、偶然的聯(lián)系;也有的實際上是完全無關(guān)的東西,非本質(zhì)聯(lián)系雖然也是事物的本質(zhì)屬性在一定條件下的表現(xiàn),但是,它們是片面的、不穩(wěn)定的,或者是偶然的,單從現(xiàn)象看,有時甚至是本質(zhì)屬性的反面的或彎曲的表現(xiàn)。
例如,一個物體只要受到一個不為零的合外力之間的作用,它就一定具有加速度。這是任何物體有無加速度與合外力之間的本質(zhì)聯(lián)系。教學(xué)實踐表明,這些非本質(zhì)聯(lián)系,常常是學(xué)生理解和掌握加速度與外力本質(zhì)關(guān)系的重大障礙。
(二)從主觀認(rèn)識方面來看,人的認(rèn)識是對客觀事物的能動的反映
由于認(rèn)識的主觀片面性和中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的認(rèn)識特點,應(yīng)注意以下幾點:
1.區(qū)別現(xiàn)象和本質(zhì)。一切事物和現(xiàn)象對人的感官都是一種具有許多特征的綜合性的刺激物,在綜合性刺激物的所有成分中,在許多情況下,反映事物本質(zhì)的刺激成分并不是最強(qiáng)烈的,甚至常常是感覺不到的。
2.克服學(xué)生已有的一些不正確的觀念干擾和負(fù)遷移。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前對物質(zhì)及其運(yùn)動已積累了一些感性認(rèn)識,并作了某種概括和抽象,形成了某些觀念。例如,日常生活中“力氣”的觀念,會對“力”科學(xué)概念的形成產(chǎn)生干擾或負(fù)遷移作用,阻礙“力”的概念的正確形成。
3.克服學(xué)生沒有抓住事物的本質(zhì),而常常把事物的外部的、非本質(zhì)的東西作為依據(jù)來理解物理概念和規(guī)律。例如,“勻變速運(yùn)動”的概念,其本質(zhì)是加速度不變的運(yùn)動。
4.從本質(zhì)上區(qū)別有聯(lián)系或有相似的概念。例如,對于溫度、熱量、內(nèi)能這三個概念。有些學(xué)生常認(rèn)為:熱的物體的熱量比冷的多;相同溫度的水,質(zhì)量越大熱量越多等。
三、教師對學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律能力的培養(yǎng)
(一)學(xué)生形成概念和掌握規(guī)律的基礎(chǔ)
教師向?qū)W生介紹相關(guān)的感性材料,使學(xué)生獲得必要的感性認(rèn)識。在物理學(xué)習(xí)中,使學(xué)生對所學(xué)習(xí)的物理問題獲得生動而具體的感性認(rèn)識是非常必要的。在物理教學(xué)中,如果學(xué)生對所學(xué)習(xí)的物理問題還沒有獲得必要的感性認(rèn)識,還沒有認(rèn)清必要的物理現(xiàn)象,教師就急于向?qū)W生講解概念和規(guī)律,采用“填鴨式”的教學(xué),學(xué)生靠灌輸?shù)脕淼摹案拍睢焙汀耙?guī)律”就將是空中樓閣。
(二)形成概念,掌握規(guī)律的關(guān)鍵
學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律的過程中,引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行科學(xué)抽象,由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段。觀察同一個物理現(xiàn)象,不同的學(xué)生會得出不同的結(jié)論。因為在每一個物理現(xiàn)象中,存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向,就會得出錯誤的結(jié)論。例如,在“馬拉車”的問題上,盡管學(xué)生把牛頓第三定律背得滾瓜爛熟,思想上總還認(rèn)為“馬對車有拉力,車對馬沒拉力”或者“馬對車的拉力大于車對馬的拉力”。簡單地說,馬蹄對地面有作用力,地面對它的反作用力使馬前進(jìn)。 而車雖受地面摩擦力,但小于馬拉力,只能前進(jìn)。而不是后退。
(三)學(xué)生對相關(guān)物理問題的感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象
得出結(jié)論后,為了強(qiáng)化概念和規(guī)律還得使學(xué)生理解所學(xué)概念和規(guī)律,那么學(xué)生怎樣才算形成了物理概念呢?至少明白為什么要引入這個概念,例如我們要引入摩擦系數(shù)的概念因為只有它才能直截了當(dāng)?shù)卣f出接觸表面的材料以及粗糙程度,能說出這個概念是如何定義的,對于物理量要記住它的單位,對于有定義式的物理量要記住它的定義式,明確概念的適用范圍。
弄清楚一些容易混淆的物理概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。
關(guān)鍵詞: 高中物理教學(xué) 概念的形成 規(guī)律的掌握
物理概念和物理規(guī)律是高中物理整體知識結(jié)構(gòu)中的精華所在,如果說高中物理被比做一棟大廈的話,那概念與規(guī)律則堪稱大廈的基石與框架。物理概念與物理規(guī)律如此之重要,然而在現(xiàn)實教學(xué)中,我們往往會看到這樣的現(xiàn)象:學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)時,將更多的精力投入到盲目地做題、做實驗上,并不注重對物理概念與物理規(guī)律的正確理解與熟練掌握,導(dǎo)致在進(jìn)行物理學(xué)習(xí)時思緒混亂,沒有章法,在練習(xí)上遇到很多自己無法解決的障礙,形成一種看似忙碌,實際是在做無用功的現(xiàn)象。不但造成了學(xué)習(xí)時間上的浪費,還容易讓學(xué)生產(chǎn)生物理難學(xué)的錯覺。
高中物理是培養(yǎng)學(xué)生思維能力和發(fā)展認(rèn)識能力的重要學(xué)科。高中生已經(jīng)具備了基本的物理感知力,對現(xiàn)實生活中反映的物理現(xiàn)象有了相對完整的認(rèn)識,并在認(rèn)識過程中形成了積極的學(xué)習(xí)心理。這對高中物理教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生物理概念與物理規(guī)律學(xué)習(xí)是一個非常積極的因素。反而言之,他們在對待感性材料時表現(xiàn)的概括、抽象上的不足,也反映了他們主觀能動性有待提高,因而也形成了一個消極因素。物理教師應(yīng)該善于利用積極因素,及時克服消極因素,幫助學(xué)生完成高中物理概念的形成與規(guī)律的掌握,這一系統(tǒng)的、深刻的、復(fù)雜的心理轉(zhuǎn)變過程[1]。
一、提高學(xué)生對概念與規(guī)律的感性認(rèn)識
在高中物理知識中,用數(shù)字語言或者詞語表達(dá)出來的概念與規(guī)律,通常會給學(xué)生造成抽象乏味的感覺。像分子熱運(yùn)動等類似的知識內(nèi)容都表現(xiàn)得十分抽象,不便于學(xué)生理解。而高中生要實現(xiàn)物理概念的形成和規(guī)律的掌握,都要歷經(jīng)從感性的具體到理性的抽象,再到理性的具體這樣一個認(rèn)識過程,在這個過程中,學(xué)生首先要做的就是先獲得對物理知識必要的、生動具體的感性認(rèn)識。在眾多的物理概念和規(guī)律里,都包含著許多物理事例,當(dāng)教師為學(xué)生陳列這些具體的物理事例和介紹相關(guān)物理現(xiàn)象時,學(xué)生在形成感性認(rèn)識的同時,會下意識地將自己在學(xué)習(xí)中遇到的已學(xué)知識不能合理解釋某些現(xiàn)象與事例的情況進(jìn)行比較,從而產(chǎn)生“為什么?”“怎么會?”這樣的疑問,產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。這些都構(gòu)成了促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行概念形成與規(guī)律掌握的學(xué)習(xí)動機(jī)。
如在講“靜電平衡”概念時,我先給學(xué)生舉了一個將中性導(dǎo)體置于勻強(qiáng)電場的物理事例。首先引導(dǎo)他們認(rèn)識自由電子在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電荷、發(fā)生靜電感應(yīng)的物理現(xiàn)象。從這個現(xiàn)象中讓學(xué)生認(rèn)識導(dǎo)體如何達(dá)到表電平衡狀態(tài),從而總結(jié)中靜電平衡的性質(zhì),即導(dǎo)體是個等勢體,等等。要讓學(xué)生頭腦中先形成理性的抽象,再進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)用,學(xué)生從感性認(rèn)識到理性運(yùn)用的這個過程中,完成了理性具體的升華,掌握了利用物理知識解決物理問題的能力。
二、通過實驗驗證,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理想象
高中物理中的概念和規(guī)律大部分都是通過語言或符號進(jìn)行表達(dá)的,這些物理知識具有一定的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和系統(tǒng)整體性,如果學(xué)生對其中某一部分模糊不清,就會對習(xí)題解答造成直接影響,并對物理知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)形成障礙。比如,如果對光心、焦點等概念混淆不清,焦距的概念就無從建立;重心概念模糊,就無法進(jìn)行重力勢能變化等一類型的習(xí)題練習(xí)。因此,針對這些概念及規(guī)律,不但要讓學(xué)生對語言表述及表達(dá)式有一個正確的理解,還應(yīng)通過設(shè)計科學(xué)實驗,讓學(xué)生經(jīng)歷具體直觀的驗證過程,從而把握正確的抽象思維方向,展開合理想象,并透過表面現(xiàn)象,挖掘蘊(yùn)含在深處的物理規(guī)律。
如在講“牛頓第二定律”時,它的數(shù)學(xué)表達(dá)看起來非常簡單,學(xué)生要記住并不困難,但要想深入、全面地理解定律中各個物理量之間的關(guān)系和意義,掌握其物理意義及應(yīng)用價值并不容易。因此,我借助實驗教學(xué)導(dǎo)入新知。用小車、木板、鉤碼、滑輪和投影儀組成一個實驗裝置,并為學(xué)生指明學(xué)習(xí)思路:通過實驗觀察讀取相關(guān)數(shù)據(jù),歸納各個物理量的關(guān)系,寫出牛頓第二定律的基本關(guān)系式。在實驗過程中,通過不斷啟發(fā)讓學(xué)生按思路掌握實驗方法:一個物體在不受力的情況下其加速度為零,一旦受力加速度不再為零,受力越大加速度越大,從中得出控制變量的方法。讓學(xué)生通過實驗掌握加速度與力的關(guān)系,加速度與質(zhì)量的關(guān)系,從而導(dǎo)出定律。最后我讓學(xué)生分別匯報和展示自己觀察收集的數(shù)據(jù),以及分析過程及結(jié)論,并進(jìn)行歸納總結(jié)。實驗教學(xué)的目的就是幫助學(xué)生深刻理解概念與規(guī)律的真實含義,讓學(xué)生意識到物理學(xué)習(xí)不只是掌握語言與公式那么簡單,而是要通過這些概念與規(guī)律學(xué)會進(jìn)行物理分析與物理思考,幫助學(xué)生構(gòu)建一個完整系統(tǒng)的物理知識框架。
總之,物理概念與物理規(guī)律是高中物理知識中非常重要的基礎(chǔ)內(nèi)容,高中生形成物理概念、掌握物理規(guī)律的過程,不是簡單被動的書本獲取或者被動認(rèn)知,而是一個學(xué)生認(rèn)識上發(fā)生根本性變化的學(xué)習(xí)過程。物理教師要充分發(fā)揮“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的教學(xué)作用,積極運(yùn)用不同的教學(xué)方法,有目的、有計劃地開展各種探索物理概念和物理規(guī)律的活動,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己已有的物理知識與能力,通過強(qiáng)化物理概念和物理規(guī)律,加深對物理知識的掌握與理解,讓他們對物理知識的形成過程有一個直觀體驗,從而增強(qiáng)其物理學(xué)習(xí)效果。
針對“教學(xué)大綱”中提出的學(xué)生這幾方面能力培養(yǎng)的要求,在初中物理教學(xué)中應(yīng)如何培養(yǎng)學(xué)生這幾方面的能力呢?
一、客觀對待學(xué)生實際情況,因才施教
學(xué)生的實際情況是已觀存在的,教育的目的在于針對學(xué)生實際因才施教,不斷提升學(xué)生水平以及學(xué)生間的差距,從而使所有學(xué)生的能力都得以培養(yǎng)和升。這就要求教師在教學(xué)中一方面要千方百計地努力使全體學(xué)生達(dá)到教學(xué)計劃和教學(xué)大綱預(yù)定的最基本的教育目標(biāo)和教學(xué)要求。
另一方面則應(yīng)創(chuàng)造條件,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,讓學(xué)生自己積極主動地開動思維,通過自我開拓,舉一反三,加深對學(xué)到的知識內(nèi)容的理解。并在這種自我開拓的過程中,使自己的獨立工作能力得到鍛煉和提高。
二、改進(jìn)教學(xué)方法,提高課堂效率
課堂教學(xué)必須分清主次,突出重點。對重點的概念和規(guī)律要力求理解得更深一些,并充分發(fā)揮這些重點的概念和規(guī)律在發(fā)展智力、培養(yǎng)能力方面的作用。在課堂教學(xué)中一定要突出基本現(xiàn)象、基本概念和基本規(guī)律的教學(xué)。
老師在講解物理概念時,一定要重視得出物理概念和物理規(guī)律的過程。要通過對實例、演示或?qū)嶒灥姆治?,或者理論的推?dǎo)引出新的概念、定理和結(jié)論,使學(xué)生清楚地了解物理知識形成的過程。老師要注意通過對物理現(xiàn)象、物理概念和物理規(guī)律的講解過程,來培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和想象能力,發(fā)展他們的智力。
在教學(xué)過程中,老師應(yīng)該注意貫徹循序漸進(jìn)的原則。知識要逐步積累、擴(kuò)展和加深,思維能力、自學(xué)能力等要逐步提高,不能要求過急過高。否則就可能挫傷學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)物理的興趣。
課堂教學(xué)的重點必須放在對基本現(xiàn)象、基本概念和基本規(guī)律的講解上。絕對不應(yīng)該用講解大量例題,來代替對基本現(xiàn)象、基本概念和基本規(guī)律的講述。應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生把注意力首先放在對概念和規(guī)律的理解上,而不應(yīng)該急于做大量的習(xí)題。
學(xué)習(xí)物理的目的不是為了解題,決不能把老師講例題,學(xué)生做習(xí)題作為課堂物理教學(xué)的核心或重點。當(dāng)然,講解適當(dāng)數(shù)量的例題是必要的,但不是愈多愈好。同樣在學(xué)生對基本現(xiàn)象、基本概念和基本規(guī)律等基本內(nèi)容已有充分復(fù)習(xí)、理解的基礎(chǔ)上,做一定數(shù)量的習(xí)題是必須的,但也不是愈多愈好。
學(xué)生做習(xí)題的目的,一是檢查自己對物理概念和物理規(guī)律是否真的理解了,是否能夠在實際問題中靈活地運(yùn)用它們。二是通過做習(xí)題,鍛煉并提高自己的理解能力、邏輯推理、分析綜合等思維能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力等等。
所以學(xué)生每做完一道習(xí)題,都應(yīng)總結(jié)一下,看看通過做這道習(xí)題,自己對物理概念和規(guī)律的理解上有那些新的體會。檢查自己是否能獨立地對具體問題進(jìn)行具體分析,對習(xí)題中所給的物理狀態(tài)、物理過程和物理情景產(chǎn)生的原因和有關(guān)的條件等等是否能獨立地弄明白,能否獨立地進(jìn)行邏輯推理。
目前在中學(xué)中普遍存在著所謂“題?!睉?zhàn)術(shù),目的是為了使學(xué)生盡量多熟悉一些題型和解法,以便日后在參加考試時,取得好成績。但是,就是從提高學(xué)生成績來說,“題?!睉?zhàn)術(shù)的收效甚微,而弊端甚多,它不僅浪費了學(xué)生大量的時間和精力,更不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。
三、注重實驗,提升整體能力
物理學(xué)是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),實驗是物理教學(xué)的基礎(chǔ)。在我國,隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的全面推進(jìn),新課程提倡在課程實施中引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探究,促進(jìn)學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動地、富有個性地學(xué)習(xí)。探究性學(xué)習(xí)作為與接受性學(xué)習(xí)相對應(yīng)的一種學(xué)習(xí)方式,是進(jìn)行創(chuàng)新教育的載體,是學(xué)習(xí)科學(xué)的核心方法。
探究教學(xué)實質(zhì)是將科學(xué)領(lǐng)域的探究模式引入課堂,使學(xué)生通過類似科學(xué)家的探究過程理解科學(xué)概念和科學(xué)探究的本質(zhì),并培養(yǎng)科學(xué)探究能力的一種特殊的教學(xué)方法。利用物理實驗開展探究教學(xué)有助于學(xué)生加深對知識的理解。
物理學(xué)是實驗學(xué)科,通過觀察自然現(xiàn)象、進(jìn)行演示和學(xué)生實踐使學(xué)生對物理知識獲得具體的、明確的認(rèn)識。這是理解物理概念和物理規(guī)律的必要基礎(chǔ)。進(jìn)行演示和學(xué)生實驗對于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗?zāi)芰?,培養(yǎng)學(xué)生的實事求是的科學(xué)態(tài)度,和提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣以及學(xué)習(xí)的積極性和主動性,都具有不可替代的重要作用。因此,必須要大力加強(qiáng)演示和學(xué)生實驗。
四、能力的培養(yǎng)是一個潛移默化的過程