高中物理概念有效教學(xué)的嘗試

1、高中物理概念有效教學(xué)的嘗試衢州高級中學(xué) 范文明摘要：本文認(rèn)為，進(jìn)行物理概念有效教學(xué)的關(guān)鍵是讓學(xué)生成為概念學(xué)習(xí)的主人，讓學(xué)生真正參與到概念的建構(gòu)過程中來；教師的指導(dǎo)要根據(jù)物理概念的特點及學(xué)生的情況有針對性地進(jìn)行。在反思以往物理概念教學(xué)的基礎(chǔ)上，本人在物理概念教學(xué)實踐中進(jìn)行了研究和總結(jié)，認(rèn)為通過四個方面的實施可以有效提高概念教學(xué)的效率。關(guān)鍵詞：物理概念 有效教學(xué)物理概念不僅是物理基礎(chǔ)知識的重要組成部分，而且也是構(gòu)成物理規(guī)律，建立物理公式和完善物理理論的基礎(chǔ)和前提。物理概念的抽象性及高中生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的一些缺陷，構(gòu)成了學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的障礙。從歷年的高考試卷分析及平時的測驗情況看，在物理概念的教學(xué)中存

2、在許多值得改進(jìn)的地方。反思自己以前的教學(xué)，由于教師為了趕進(jìn)度，學(xué)生為了多做題，于是對物理概念采用簡單化的“記住回憶”的方法進(jìn)行教和學(xué)。而物理概念是人類智慧的結(jié)晶，凝結(jié)著很高的智力價值，是培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)，提高能力的好材料。另外，在物理概念的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅形成物理概念，還可以領(lǐng)會蘊(yùn)藏其中的物理方法，體驗科學(xué)精神。那種看似大容量、高密度的灌輸教法，實際上減少了思維過程，降低了思維水平，是教學(xué)資源的一種嚴(yán)重浪費(fèi)，簡直是“把中藥當(dāng)柴燒”。 為了提高物理概念教學(xué)的有效性，本人依據(jù)物理概念教學(xué)的一般程序和教學(xué)原則，針對我校學(xué)生的特點，通過以下四個方面進(jìn)行了嘗試，并取得了較好的效果。一、巧設(shè)實驗，引發(fā)

3、沖突建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生在走進(jìn)課堂之前，都不是一張白紙。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前已經(jīng)具有對物理事實的認(rèn)識，即前概念，前概念往往是不正確的，而且也往往是根深蒂固的。但是學(xué)生頭腦中已經(jīng)具有的那些前概念其實是一種珍貴的資源，它可以成為學(xué)生形成科學(xué)概念的生長點。如何讓前概念成為物理概念的生長點呢？關(guān)鍵是剖析學(xué)生頭腦中存在的前概念，讓學(xué)生認(rèn)識到前概念的不合理性。從生活中得到的感性材料通常有復(fù)雜的背景，本質(zhì)、非本質(zhì)的因素常交融在一起，利用這樣的材料來使學(xué)生建立概念有時會遇到很大的困難。而實驗則可以提供精心設(shè)計的、經(jīng)過簡化和純化了的感性材料，它能使學(xué)生對物理事實獲得明確、具體的認(rèn)識。有了鮮明的感性材料后，當(dāng)學(xué)生將

4、自己原有的觀點與事實進(jìn)行比較時，必然會產(chǎn)生認(rèn)知沖突。這是概念有效教學(xué)的起點，也是學(xué)生建構(gòu)物理概念的起點。為了讓學(xué)生主動進(jìn)行比較、建構(gòu)，直到揭示概念的本質(zhì)屬性，設(shè)計一個好的實驗是基礎(chǔ)。通過實踐，本人認(rèn)為以下三種類型的實驗最有效：.直覺實驗型高中學(xué)生在遇到問題時，往往是憑直覺經(jīng)驗，想當(dāng)然地進(jìn)行推理判斷。根據(jù)學(xué)生的這一特點，讓學(xué)生先作出判斷，然后再用實驗驗證，當(dāng)實驗的現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料時，直覺的判斷與實驗事實之間的強(qiáng)烈對比，必然引發(fā)學(xué)生去積極思考。實驗一：按如圖所示電路連接，然后讓兩位學(xué)生手牽手分別抓住、兩端，讓學(xué)生們猜想閉合會怎樣？再猜想當(dāng)斷開又會怎樣？接著教師閉合，過一會又?jǐn)嚅_。這時參與實驗的兩

5、位同學(xué)會突然甩手說，有電擊的感覺。學(xué)生猜測之后就急于想知道實驗的結(jié)果，此時學(xué)生的注意力會高度集中。當(dāng)斷開時，反而被電擊，出乎意料的實驗事實迫使學(xué)生去思考，接著引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“自感”概念就是水到渠成的事了。.已知實驗型隨著學(xué)生的學(xué)習(xí)，知識的豐富，認(rèn)識水平的提高，要求掌握的物理概念的抽象性、精確性也在不斷提高。當(dāng)面對新問題，學(xué)生往往習(xí)慣于用已知的舊概念進(jìn)行分析。為了完善學(xué)生原有的概念結(jié)構(gòu)，設(shè)計實驗時必須設(shè)法突出與原來知識的不同之處，用明顯的實驗現(xiàn)象引發(fā)認(rèn)知沖突。實驗二：按如下圖所示連接兩電路，同時接通電源，對比、兩燈的亮度。結(jié)果、兩燈的亮度明顯不同，學(xué)生利用已有的恒定電流的知識就無法分析這一現(xiàn)象了。

6、交流直流AB這時，引導(dǎo)學(xué)生對電路進(jìn)行比較，啟發(fā)學(xué)生用電磁感應(yīng)的知識分析，進(jìn)而建構(gòu)“感抗”這一概念。.實驗實驗型這是前后兩個現(xiàn)象互相矛盾的一組實驗。教師首先做一個學(xué)生用以前的知識可以分析的實驗，第二個實驗與第一個實驗類似，但實驗現(xiàn)象與第一個實驗截然不同。利用這樣一組矛盾的實驗打破學(xué)生原來的思維平衡態(tài)，激起學(xué)生反思自己的概念結(jié)構(gòu)，引發(fā)認(rèn)知沖突。實驗三：將兩個光亮的鐵球出示給學(xué)生看，將一個鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，用臺燈從側(cè)面照射。為什么鐵球光亮如初？畫出大致的光路圖。再將另一個鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制，全部熏黑后，將熏黑的鐵球也浸沒在盛有清水的燒杯中，在水中熏黑的鐵球變得比原先浸入的更亮這時，

7、學(xué)生大惑不解，接著教師引入“全反射”、“臨界角”等概念，學(xué)生就會更加主動地去學(xué)習(xí)。實踐表明，這樣前后矛盾的實驗現(xiàn)象更能引起學(xué)生的思維活動。實踐中發(fā)現(xiàn)，教學(xué)中實驗不在于多，而在于實驗?zāi)芊裾娴臓縿訉W(xué)生的思維，即實驗?zāi)芊褡寣W(xué)生直面錯誤概念，引發(fā)認(rèn)知沖突。二、搭建平臺，主動探究我校生源基本是初中里的中等生，進(jìn)入高中后，他們往往自信不足，學(xué)習(xí)主動性不夠，教學(xué)過程中參與的欲望不強(qiáng)。但是，事實證明，只要給學(xué)生搭建一個平臺，變灌輸為探究，他們的主動性就會被激發(fā)出來。1.創(chuàng)設(shè)問題，營造探究人的思維活動永遠(yuǎn)是從問題開始的。教師創(chuàng)設(shè)特定的學(xué)習(xí)情景，如觀察、實驗等，引導(dǎo)學(xué)生提出科學(xué)的問題。這些問題是學(xué)生探究的心理動力

8、和探究式課堂教學(xué)的契機(jī)。教師的任務(wù)是：把教材中的物理知識轉(zhuǎn)化為問題，借助具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的問題設(shè)計，促使學(xué)生思考，營造探究氛圍。2.針對問題，自主探究原先備課時，總有意無意地把自己怎樣講得明白、講得清楚放在首位。但是，教是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)，就必須把學(xué)生探索、思考等活動放在首位。在備探究式的課時要思考：哪些是老師不講不行的內(nèi)容？如，促進(jìn)學(xué)生新舊知識連接的內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生思維或進(jìn)一步喚起學(xué)生求知欲望的內(nèi)容、學(xué)生苦思而未解的疑問等等；可以由學(xué)生嘗試完成的，就放手讓學(xué)生去做。但是，實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的探究往往受阻，而學(xué)生受阻的原因也是五花八門的，有些也是教師從未遇到過的新問題。為了解決這些問題，本人在組織

9、學(xué)生實施科學(xué)探究之前，事先進(jìn)行探究，體會學(xué)生探究時的感覺。這樣既便于指導(dǎo)，也有利于發(fā)現(xiàn)新問題。組織學(xué)生進(jìn)行探究活動時，由于有一定的經(jīng)驗，指導(dǎo)有針對性，學(xué)生的科學(xué)探究就可以進(jìn)行得更有效了。3.交流合作，評價結(jié)果物理課的特點決定了大多數(shù)的探究活動都需要合作完成。例如，在探究物體運(yùn)動速度變化的活動中，要由小組內(nèi)成員合作完成安裝、測量、記錄、數(shù)據(jù)處理等工作，小組里任何不和諧行為的都會影響到探究活動的完成。由于探究的結(jié)果是大家的，每個同學(xué)都會在盡量做好自己的任務(wù)的同時關(guān)心其他同事的任務(wù)。在評價結(jié)果時，學(xué)生不僅要條理清晰地表達(dá)自己的觀點，還要對自己或他人的觀點作出簡單的評述。由于大家是平等的關(guān)系，都愿意聽

10、取他人的意見，相互取長補(bǔ)短，最終實現(xiàn)思維碰撞，發(fā)現(xiàn)物理概念的本質(zhì)。4. 揭示本質(zhì)，形成概念要使學(xué)生形成概念，就必須使學(xué)生理解概念的本質(zhì)。直觀材料是形成概念的基礎(chǔ)，但概念不能從直觀材料中直接得出。必須通過學(xué)生的思維才能把感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識。為實現(xiàn)認(rèn)識的飛躍，就必須啟動學(xué)生的思維。在揭示概念本質(zhì)時，可以引導(dǎo)學(xué)生通過比較、分析、綜合、抽象、概括、判斷、歸納等思維活動，使學(xué)生形成概念。三、解決問題，鞏固概念學(xué)生往往以為自己能復(fù)述定義就算理解物理概念了，因此，在建立概念后應(yīng)及時進(jìn)行有針對性的練習(xí)，通過在新的問題情境中使用概念，讓學(xué)生在運(yùn)用概念中發(fā)現(xiàn)對概念理解的偏差。了解學(xué)生對概念掌握的情況，可以從以

11、下三個層次來檢查：是否明確概念是從哪些客觀事物中抽象出來的；是否明確概念反映了事物的什么本質(zhì)屬性和聯(lián)系，物理意義是什么。適用的范圍如何；是否能應(yīng)用概念說明、解釋一些有關(guān)的物理現(xiàn)象，并解決一些簡單物理問題。因此，為了使學(xué)生對概念的理解進(jìn)一步得到加深、鞏固和發(fā)展?？梢詮囊韵聨追矫嬖O(shè)置問題：.根據(jù)概念的內(nèi)涵與外延設(shè)問 概念的內(nèi)涵既反映了物理對象某種屬性的“質(zhì)”，又反映了物理對象某種屬性的“量”。概念的外延即概念的適用范圍，是指概念所反映的具有某一屬性的一類現(xiàn)象或事物。根據(jù)概念的內(nèi)涵與外延設(shè)問有利于學(xué)生對概念本質(zhì)的理解。.根據(jù)概念的特征設(shè)問物理概念因它在物理學(xué)中的地位和作用的不同，各有自己的特殊性質(zhì)。

12、在教學(xué)中，可分類如下表：特 征例 子固有特征質(zhì)量、重力加速度、電動勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電容、折射率等方向特征力、速度、沖量、動量、磁感應(yīng)強(qiáng)度等狀態(tài)特征壓強(qiáng)、體積、溫度、機(jī)械能、勢能、動量過程特征功、熱量、沖量、（狀態(tài)的）變化量等相對特征位移、速度、功、動量、動能、勢能等統(tǒng)計特征氣體壓強(qiáng)、分子平均動能、半衰期、德布羅意波長等可以根據(jù)不同物理概念的不同特點設(shè)置問題。例如，針對“電場強(qiáng)度”是反映電場本身固有屬性的一個物理量，就可編撰下列一組問題：（1）在電場中的P點放一個20×10-8庫侖的點電荷，它受到的電場力是4×10-10牛頓，P點的場強(qiáng)是多大？假定在P點改放一個8×

13、10-8庫侖的點電荷，P點的場強(qiáng)是多大？如果在P點不放電荷；P點的場強(qiáng)是多大，為什么？（2）關(guān)于電場強(qiáng)度的概念，下列說法中正確的是：A、由EFq可知，電場中某點處的電場強(qiáng)度眼放在該點的檢驗電荷所受的電場力成正比。B、由EFq可知，電場中某點處的電荷所受電場力總是跟電荷電量成正比。C、放入電場中某點處的電荷所受的電場力越大。則該點處的電場越強(qiáng)。D、放入電場中某點處的單位電荷所受的電場力越大，則該點處的電場越強(qiáng)。E、由公式EFq可知，E與Q成反比；由公式EKqr2可知，E與q成正比?？梢娺@兩個公式是不相容的F、放入電場中某點的檢驗電荷的電量改變時，電場強(qiáng)度也隨之改變；將檢驗電荷拿走，該點的電場強(qiáng)度

14、就是零。這些問題很容易把學(xué)生對電場強(qiáng)度的模糊認(rèn)識暴露出來。有的學(xué)生硬套公式EFq，有的學(xué)生則以為“q變F就變，E也隨著變；沒有q，F(xiàn)就不存在，場強(qiáng)也就消失了”。澄清了學(xué)生對這一概念的模糊認(rèn)識，便會形成正確的電場強(qiáng)度概念。對于相似概念也可以從它們各自不同的特點出發(fā)，進(jìn)行比較。例如，在學(xué)習(xí)“沖量”的概念后，求水平面上運(yùn)動的物體在某一段已知時間內(nèi)重力和支持力的沖量。對此問，許多學(xué)生憑直覺就認(rèn)為兩個力的沖量都是零，理由是豎直方向上的重力和支持力對水平方向上物體的運(yùn)動沒有貢獻(xiàn)，這顯然是把“功”的概念移植到計算“沖量”的問題中來了。為此，在學(xué)生學(xué)習(xí)“沖量”的概念以后，就有必要設(shè)置問題，讓學(xué)生從 “功”和“

15、沖量”這兩個物理量各自的特點進(jìn)行比較。. 在開放的情景中設(shè)問在開放的情景中設(shè)問，就是在一個物理情景中，沒有明確指出用什么物理概念進(jìn)行分析，或沒有“完備的條件”和“固定的答案”的問題，這就要求學(xué)生在全面理解物理概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正確選擇和分析。例如：某單色光源發(fā)出的光通過一個小圓孔，在光屏上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？因為孔的大小未限定，隨著孔的尺寸變小分別會出現(xiàn)：圓形光斑；光源的倒像；衍射條紋。通過分析學(xué)生對“光線”、“光的衍射”等概念的理解就會更全面，更能抓住這些概念的本質(zhì)屬性。 這類試題盡管在正式的考試中不一定出現(xiàn)，但是它在鞏固概念，提高能力方面很有效，適合于實際的教學(xué)。在教學(xué)中，編擬這類問

16、題的主要方式有：以實際情景編制問題可以以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新成果（如人造衛(wèi)星、納米技術(shù)、磁懸浮列車等）為背景，也可以某個社會熱點或身邊的物理現(xiàn)象為背景編制問題。例1：2007年10月24日19時09分，嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射成功，總里程100多萬公里、時間為兩周左右的漫長“嫦娥”奔月旅程開始了。除這種奔月方式外，你認(rèn)為還有其他方式嗎？例2：2007年11月 7日8時34分32秒，嫦娥一號衛(wèi)星主發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)，第三次近月制動結(jié)束。當(dāng)490牛頓的大馬力發(fā)動機(jī)成功關(guān)閉之后，目標(biāo)軌道和現(xiàn)實軌道重合。如果減過快或速度減得不夠，衛(wèi)星會怎樣運(yùn)動？為了在預(yù)定軌道上運(yùn)動，要測量哪些數(shù)據(jù)？ 以虛擬情境設(shè)置問題理想化方法

17、是科學(xué)研究中常用的思維方法，各種理論與物理概念的建立往往是利用理想化方法的。利用虛擬的問題情境來設(shè)置問題，對于理解物理概念和激發(fā)學(xué)生的想象力是十分有益的。例：簡要說出生活中哪些地方要利用靜摩擦力。假如沒有靜摩擦力，將會變成什么樣子？四、作概念圖，建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)人的記憶規(guī)律，如果把所學(xué)的概念納入一個網(wǎng)絡(luò)，就不容易遺忘，而且在解決問題時也更容易快速檢索出所需的概念。在概念網(wǎng)絡(luò)中激活任意一個網(wǎng)點，都將引出相關(guān)的聯(lián)想。概念圖是表示概念和概念之間相互關(guān)系的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。概念圖包括概念、分支和層次、概念間的連接線和連接語、例子等幾部分。概念圖的制作可以用紙和筆，還可用專門的繪圖軟件（如inspiratio

18、n）。雖然概念圖的制作沒有嚴(yán)格的程序規(guī)范，但要制作一個較完整的概念圖，一般有以下幾個步驟:選取一個熟悉的知識領(lǐng)域，羅列出盡可能多的概念；確定關(guān)鍵概念和概念等級；初步擬定概念圖的縱向分層和橫向分支；建立概念之間的連接，并在連線上用連接詞標(biāo)明兩者之間的關(guān)系。學(xué)生剛剛接觸概念圖或者面對比較復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)時，由教師制作出模版，學(xué)生按照模版完成內(nèi)容。概念結(jié)構(gòu)較簡單的內(nèi)容，由老師提供編有序號的一系列概念，讓學(xué)生自己動手，根據(jù)自己對知識的理解構(gòu)造概念圖。畫圖時可以只寫序號，基本完成后，再在序號后寫上相應(yīng)的概念。下圖就是學(xué)生根據(jù)模版制作的一個關(guān)于運(yùn)動的概念圖。學(xué)生很容易學(xué)會概念圖制作，也十分愿意接受。首先，它方式新穎，可以提高學(xué)生參與的興趣，調(diào)動學(xué)生積極思考；其次，操作簡單，容易成功，學(xué)生有成就感；另外，答案不唯一，學(xué)生可以從他人的概念圖里發(fā)現(xiàn)自己沒有想到的東西。通過制作概念圖可以促使學(xué)生積極動手和思考，使他們能夠從整體上掌握基本知識結(jié)構(gòu)和各個知識間的關(guān)系；通過制作概念圖，可促進(jìn)新舊概念的整合，形成概念網(wǎng)絡(luò)；隨著知識的積累，網(wǎng)絡(luò)的編織將更加完整。另外，概念圖的形成是學(xué)生經(jīng)歷一次頭腦風(fēng)暴的過程。這既是原有思維的呈現(xiàn)，更是創(chuàng)造性思維的激發(fā)過程。當(dāng)用概念圖把知識展示出