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小议高中物理概念与规律课的教学

摘要:物理概念与规律是物理学知识的重要组成部分,正确理解物理概念与规律是学好物理学的基础;而高中物理概念和规律往往是学生学习和应用物理学的绊脚石。必须十分重视物理概念与规律课的教学,想方设法扫清障碍,让学生学得更好。

关键词:高中物理 概念 规律 教学

近日网上流传一则笑话:对联书上关于苏轼没有办法对上的一个千古绝对竟然被人对上了。当时的上联——苏轼及后人都没能对上:游西湖,提锡壶,锡壶掉西湖,惜乎锡壶;现在的下联:听物理,如雾里,雾里看物理,勿理物理。这虽然是一则笑话,可是物理学难学的情况可“略见一斑”;尽管我省这几年高考文理科本科录取比率约为1:2,但还是有一半的考生坚持报文科,很多也是为了回避学物理;在日常与学生交流或者社会人士接触的时候,很多都是抱怨高中物理难学。难在哪里呢?难在许多人根本不知物理概念之所指,或者不懂物理规律,即使能学懂的也是费了九牛二虎之力。因此,解决学习、应用物理之“难”,首先要解决物理概念与规律的问题。

一、物理概念与规律的含义

概念是人脑对反映对象特有属性的思维形式,是逻辑思维的最基本单元。物理概念是人脑对物体的物质属性、物理现象或物理过程的概括,它是在大量观察、物理实验的基础上,获得感觉、知觉,形成观念,通过分析、比较、综合、归纳、想象,区别出个别与一般、现象与本质,把一些事物、物理现象或物理过程的本质的、共同的特征集中起来加以概括而建立的。这些物理概念或反映物质属性,如惯性、质量等;或反映物质或物理现象及其属性,如加速度、密度、功率等;或描述某一物体的状态,如压强、速度等;或描述某一物理过程,如磁通量的变化、功等;或描述某一物理现象,如形变、反射、折射等。

规律是客观事物发展过程中的本质联系,具有普遍性的形式。物理规律(包括定律、定理、原理和定则等)是物理现象、过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。大致可分为:①实验规律,经过长期的观察和实验,进行归纳推理得到的物理规律,如牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律等;②理想规律,由物理事实,经过合理推理而发现的物理规律,如牛顿第一定律;③理论规律,根据已知的知识为根据,通过理论推导出来的新的物理规律,如动能定理。

二、物理概念与规律的地位

张大昌说过:“任何教学活动都要使学生学会所教的内容,对于高中物理课程来说,就是要学会物理学的内容,否则无论知识与技能还是过程与方法、情感态度价值观的教育都无从谈起。落实三维课程目标的前提是学懂物理学!”

物理概念与规律是物理学知识的重要组成部分,从逻辑学的角度看,物理学是以实验为基础、由物理概念与规律组成的判断和推理的逻辑体系,正确理解物理概念与规律是学懂、学好物理学的基础;否则,如果对物理概念与规律的认识和理解模糊不清,那么在学习或应用物理学的过程必然遇到重重障碍,乃至学无所成。例如,对于力学来说,必须对位移、力、速度、加速度、惯性等概念有正确的理解,才能真正的理解、掌握牛顿定律;只有准确理解牛顿第二定律,才能更理解力、加速度、惯性、质量等概念。也就是说只有深刻理解这些概念与牛顿各个定律以及它们之间的内在联系,才可以窥见整个经典力学的全貌,才可能学好经典力学。

三、物理概念与规律的教学

1.创设学生熟悉的情景,使概念与规律的引入更加自然

建构主义理论告诉我们,知识的获取过程是学习者在一定的情景下,借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构的过程,获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。

部分教师在教学中过分强调高中物理的理论化,甚至只对物理概念与规律进行“宣讲”,让物理知识与生活脱钩,与其它学科知识分离,违背了人们认识、掌握科学的规律,增大了学习物理知识的难度。在日常的生产生活中,有各种各样的物理现象,分别与各种物理概念和物理规律相对应,我们如果信手拈来,充分展示对形成概念与规律有帮助的感性材料,或者运用现代教育技术,多角度展示物理现象,创设学生熟悉的情景,使学生感到学习物理概念与规律的自然性。让现实情景来引领学生去思考、学习,必然会使学生更容易接受一些。例如,“位移”概念的引入,我们可以把班里两个同学的座位调换一下,让他们说出各自是否有“位置的改变”,是往哪个方向变了(往前、往后、往左、往右),变了多少行(列),两个人“位置变化”的效果相同吗?从而在头脑中形成了位置变化的量度和方向的初步印象,进而形成“位移”的初步观念。又如,在光学知识的教学中,用多媒体素材形象地演示各色各样的光现象。

2.分解难度,循序渐进,逐步形成物理概念与规律

物理学的新知识往往与以往的知识有较大的落差,从而造成学习的困难。而现在很多学生由于家庭过于呵护,没吃过苦,在学习上也常常不想吃苦——“知难而退”。我们必须想办法分解落差,设计合理的上升梯度,引导他们循序渐进地学习。设想让我们从一楼到二楼去,如果没有楼梯的话,那么会难倒很多人。建一个楼梯,把这层楼分解为若干级楼梯,那么只要身体健康,任何人都可以轻松地走上楼去。例如,在《机械能守恒定律》的教学中,把推导定律的过程分两种:①单独受重力(有做功),进而有其他力,但只有重力做功;②只有弹力做功。然后再把两种情况综合起来。守恒条件的应用则分成了:①物体只受重力(弹力)②除了重力(弹力)外,物体还受其他力,但其他力没有做功,③除了重力(弹力)外,还有其他力做功,但其他力做功的代数和为零。

3.物理概念与规律教学中要重视过程与方法

当今的时代物理学已经异彩纷呈,物理技术对推进社会的巨大进步更是功不可没,这些都得益于物理思想与科学方法。物理思想与科学方法是物理学前进的“指南针”和成功的保障。学生如果能够深刻体会甚至学会物理思想与科学方法的话,意义将是非常重大。因此,高中新课标物理三维目标把培养物理思想与科学方法作为教育的重要目标。在教学中,必须重视物理思想和科学方法的渗透与传授。我们可以引领学生沿着科学家探索物理概念与规律的轨迹,让学生领悟科学家的思想与方法:观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、理想模型法、科学推理法等。“牛顿第一定律”的建立是使用“理想模型法”;有效电压、有效电流都是用“等效法”来定义的;“探究加速度与力和质量的关系”的实验要采取“控制变量法”。

引领学生自主经历某种有价值的学习或探究活动(例如观察、实验、解释、分析、概括、推导、交流等),才能增强学生的认识水平、锻炼学生的能力。建构主义理论认为知识在被个体接受之前,对个体来说是毫无权威的。学生对知识的接受只能靠他们自己的建构来完成,以他们自己的经验、信念为背景来分析知识的合理性。那么学生亲身经历的学习、探究过程就增加了对物理概念与规律的理解。教师演示实验,提示观察内容、对象,引领学生分析、推导,总结规律;甚至可以提供适当的实验器材、资料给学生,给出问题、提示,让学生自主探究,密切跟踪学生的活动,及时对理解有偏差的学生进行指正。那么学生对物理概念与规律的理解就更深入、更彻底,这对于物理学的实验规律的理解来说,更是如此。另外如果教师实施开放性课堂教学的话,更能调动学生的积极性,更使学生参与这个“过程”。例如我在教学当中经常鼓励学生在课堂中对于当前学习的内容有任何疑问,或者能指出老师的错漏之处,都可以当堂提出来,大家一起讨论。在课堂中学生的疑问当场解决,使他们茅塞顿开,更使学生感到兴奋,受到巨大的鼓舞,学生参与学习、讨论的积极性就更高了。

4.加强抽象思维的锻炼,避免初中思维的干扰

认知理论认为当前的学习依赖于学习者长时记忆系统中的认知结构和当前的刺激情境,受主体的期待所引导。

初中物理具有形象性、直接性、经验性的特点,以形象思维为主,获得定性知识,进行具体运算;高中物理具有概括性、间接性、逻辑性的特点,更多形式运算,以抽象思维为主。学生从学习初中物理转为学习高中物理,必须经历从形象思维到抽象思维的转变,这经常使学生十分不适应。有研究表明,高中生在学习、分析物理问题的时候,有半数以上停留在具体运算思维的阶段。即使智力、思维能力比较好的同学,在陌生的、不感兴趣的领域或者碰到困难的时候,也经常会从形式运算(抽象思维)回到具体运算(形象思维)中去。这也许是近年一半以上学生选择报考文科,回避学物理的原因之一。了解到这个情况,我们更必须重视思维能力的锻炼和提升,逐步引导学生的思维从形象性到理论性过渡。

5.深入分析物理概念与规律,深化学生的认识

物理概念与规律常常是非常简洁,而其内涵却是十分的丰富。学生经常只知其一不知其二。所以,在建立物理概念、学习物理规律后,必须对其进行深入解剖,包括概念与规律的内涵与外延、表述方式、性质特征,明确物理概念与规律的物理意义,要弄清物理概念与规律所表达的各种物理量之间的联系,知道其表达式的适用范围,使学生对概念与规律有正确的理解,才能正确地应用。例如,速度的概念,除了明确其定义的涵义,还要明确其表达式、单位、物理意义、矢量性等,说明平均速度与瞬时速度的区别,明确速度与位移和时间的关系……;在《楞次定律》的教学中,我深入剖析了定律表达的各个物理量:①明确两个磁场——原磁场和感应电流的磁场;②提醒学生区分“磁通量的多少”、“磁通量的变化”;③明确“感应电流的磁场”方向与“原磁场磁通量”增减的关系,④提醒学生明确“阻碍”的涵义(分别从磁通量变化的角度、运动的角度、力的角度等分析),⑤明确“感应电流”与“感应电流的磁场”的关系,提醒学生明确能量转化的关系。

6.物理概念与规律的巩固和反馈

教师要合理地安排一些练习与测验,巩固物理概念与规律的理解,也方便教师收集反馈信息,及时调整或补充教学内容;教师经常与学生交流学习的得失,明白学生的知识、思维、能力水平,以确定用什么教学方法、什么教学语言、什么样的授课速度对于学生是最适合的,以提升教学水平。

7.物理概念与规律对学生情感态度与价值观的教育

物理学的概念与规律是不断发展的。例如力学的概念,从亚里斯多德到牛顿,再到爱因斯坦。对“光的本质”的认识,经历了牛顿的“粒子说”、麦克斯韦的“电磁说”、爱因斯坦的“量子说”,再到“光的波粒二象性”。可以看出,物理概念、物理规律的形成是一个动态的过程,人类的认识经历了从感性到理性、从粗糙到精细、从低级到高级的发展过程。我们不能以刻板的观念看待问题,我们尊重但不能迷信权威,敏锐地抓住新事物的特征,促进人类认识的发展。

物理学史上,每一个概念、每一个规律的提出都饱含着无数科学家长期不知疲倦地挥洒的汗水,学习物理概念与规律,除了要学习科学家不畏艰险,勇攀科学高峰的勇气,还要学习科学家严谨治学、一丝不苟、为科学奉献终身的精神,要与物理科学家一样信仰科学、献身科学,保持终身学习、终身研究的习惯,争取为科学的发展、人类社会的进步做贡献。

综上所述,为了让学生学得更好,我们结合教学实践,对物理概念与规律课的教学做了初步探索,总结出一些教学经验。但教学是一门以实践为基础的创造性艺术,我们将本着理论(经验)与实践相结合的原则,不断实践,大胆创新,更好地搞好“这门艺术”。

参考文献:

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