“為什么水這么清澈?因為它來自淡水源頭!”
這是朱熹《讀書隨想錄》中的一句話,意思是:方塘的水為什么這樣清澈?因為有一個取之不盡、用之不竭的水源,給它源源不斷地供給新鮮的水。
類比我們高中物理的學習,概念是“源頭”,它不僅是物理基本理論知識的重要組成部分,更是建立物理公式、形成物理定律、完善物理理論的基礎和前提。
在高中物理教學過程中,必須引導學生不斷建立物理概念,如果概念不明確,就不可能真正掌握物理基礎知識。物理概念是思考問題的基礎,物理定律、物理公式都是先建立在概念的基礎上,再通過實驗、思考建立起來的,它們體現了物理過程中概念間的內在聯系。在高中物理教學中,概念的教學既是重點,也是難點。本文是作者根據長期教學實踐總結出的一些經驗。
1. 引入概念的步驟
1.明確目的
為了激發學生的學習動機,必須讓學生清楚地認識到引入概念的必要性和重要性。
比如:為什么要引入“加速度”的概念?
在初中物理教學中,我們曾經引入過“速度”這個概念來描述物體運動的快慢。但是,不同的物體在運動過程中,速度的變化可能會有所不同。顯然,速度并不能完全描述物體運動的快慢及其變化。因此,為了準確描述物體運動速度的變化,我們在高中引入了加速度的概念。
2. 常用方法
在介紹概念時,教師應嘗試使用多種方法來使課堂更加有趣。介紹概念的方法有很多種。以下是一些常見的方法。
2.1. 最簡單:通過現象引入
例如,在引入“慣性”的概念之前,先讓學生回憶一下日常生活中經常遇到的現象,如下雪天路面濕滑容易摔倒,汽車剎車時不系安全帶容易發生危險等,這樣就可以自然而然地引入“慣性”的概念。
2.2. 最基礎:通過實驗介紹
例如,在介紹“浮力”這個概念之前,先做一個演示實驗:在彈簧秤下面掛一個小物體,彈簧秤就會有讀數;再把小物體放入水中,可以看到彈簧秤的讀數變小了。此時再介紹“浮力”這個概念,學生就更容易接受。
2.3. 最常用:類比介紹
例如,在介紹“電勢差”概念之前,先講解重力場中的高度、高度差、重力勢能等概念,再通過類比的方式引入電流與電壓的關系,從而引入“電勢差”概念,這種教學方式生動形象,通俗易懂。
2.4. 最有趣:通過故事介紹
例如,在介紹“電磁感應”概念之前,先介紹瑞士物理學家科拉坦“錯失良機”的軼事,通過物理小故事,激發學生的學習興趣,加深對概念的理解。
引入物理概念的過程,一方面可以吸引學生注意力,明確概念學習的目的;另一方面可以激發學生的興趣,還能起到承前啟后、鏈接知識的作用。
引入物理概念的方式有多種,具體采用哪一種,應根據實際情況選擇最合適的方法,以達到最佳效果。
2. 概念建立過程
物理概念是從物理現象中抽象出來的,用來表示物質的性質、描述物質的運動狀態。一切物理概念都是以客觀事實為基礎的。在建立物理概念的過程中,應盡可能從具體的事物、事例或實驗出發,讓學生對物理現象有一個清晰的印象。然后通過分析,抓住現象的本質,把具體的感性認識上升為抽象的理性認識,從而形成物理概念。
一、把握三個特點
1.1. 準確性。
在物理概念的建立過程中,準確性是首要的要求,如果一個物理概念在建立過程中能夠得到準確、生動、形象、易于教師接受的解釋,那么就能給學生留下深刻的印象,更容易記憶和運用。
1.2. 直接性
物理學中的概念大多是由直觀的感性認識形成的,經過抽象化,上升為理性認識。所謂直觀是相對于抽象而言的,直觀可以使學生獲得初步的感性認識。教師應把學生的感性認識與概念抽象的理性認識結合起來,搭建起一座聯系的橋梁,激發學生學習物理概念的興趣。
1.3. 簡單性
一個標準的物理概念的定義應該是科學、準確、簡潔的,用最簡單的詞語表達完整的物理含義。比如力是一個物體對另一個物體的作用,用幾個詞就能解釋力的本質,少一個詞就表達不出來,多一個詞又顯得啰嗦。
2. 定義方法
2.1 直接法
相當多的物理概念都是直接根據物理現象來定義的,例如,一個物體所含物質的量被稱為質量。
2.2 比率法
物理概念的定義公式是一個比值,比值的大小由事物本身的屬性決定,與比值中的量無關。
2.3. 產品方法
物理概念的定義是若干物理量的乘積。例如,電功W=UIt等。對于這一類物理概念,應從它所能產生的效應來理解它的特性。
2.4 差分法
物理概念的定義是幾個物理量之間的差,例如電勢差。
2.5 總和值法
物理概念的定義是幾個物理量的總和,例如合力。
2.6. 極限法
物理概念的定義是幾個物理量的數學極限表達,例如瞬時加速度。
2.7. 函數方法
物理量概念的定義是物理量的函數表達,例如正弦電流的瞬時表達。
3.理解和記憶概念
一個物理概念確立后,要引導學生深刻理解這個概念的內涵和外延,在理解的基礎上進行記憶,深刻理解才能記得牢、運用自如。
1. 把握概念的本質特征
我們應該充分利用各種直觀的手段,如:觀察事物,做示范實驗,聯系實際生活等高中物理的重要概念,在頭腦中形成物理現象的物理圖景,把握其本質特征,建立物理模型。
比如理解“電阻”這個概念。從電阻的定義我們可以知道,對于某種導體來說,這個比值是一個常數,用來表示導體的一個物理性質。那么R代表的是導體的什么性質呢?通過實驗我們可以得出,當電壓U一定時,R增大,I會減小。這說明R可以表示導體對電流的阻力大小,由此可以得出R是一個表示導體對電流的阻力大小的物理量。通過實驗還可以證明,導體的電阻與電壓、電流無關,只由導體本身的性質決定,從而抓住了電阻這個概念的本質。
2.理解概念的物理意義
每一個物理概念都有其確定的物理含義,只有引導學生深刻理解該概念的物理含義,才能全面、系統、深刻地理解這個概念。
比如,在學習了向心加速度的概念之后,我們都知道向心加速度只能改變線速度的方向,而不能改變線速度的大小,它是描述線速度方向變化快慢的一個物理量。在教學中,很多學生不能理解向心加速度能改變線速度方向,但不能改變線速度大小這一特性,其根本原因就是沒有充分理解向心加速度的物理意義。這時,就應引導學生從向心加速度的特性出發,認識向心加速度方向與線速度方向的關系。通過對向心加速度物理意義的理解,我們不難分析出物體的曲線運動與直線運動的區別:物體做直線運動時,物體所受的合外力與物體運動方向共線,在垂直于運動方向上沒有分力,不會改變物體的運動方向;但當物體做曲線運動時,物體所受的合外力的方向就不與物體的運動方向共線了網校頭條,這時合外力在垂直于物體運動的方向有一個分力,這個分力就是“向心力”,用以改變物體的運動方向。
3.了解相似概念之間的相同點和不同點
在高中物理中,有很多概念看上去很相似,但其含義有著本質的區別。在實際教學中,應注意概念本身的特點,善于比較不同概念之間的相同點和不同點,運用尋找聯系、擇異的教學方法,把這些概念講清楚,讓學生明白它們之間的區別和聯系。
四、概念的延伸與發展
概念是不斷發展變化的,在講授物理概念時,要遵循循序漸進、不斷深化的原則。學生對概念的理解是一個由簡單到復雜、由直觀到抽象的逐漸深化的過程。隨著學生認知水平的不斷提高,抽象思維能力的逐步增強,理解也就層層加深。
1. 概念的時效性
所謂物理概念的時效性,是指在不同的學習階段,對概念的認識和理解的深度和廣度是不同的,因此在物理概念教學中,要根據學生的認知能力,分階段、分步驟地深化物理概念。
例如在“力”這個概念的教學中,時效性就非常突出,初中時我們只講力是物體相互間的作用力,高中時把力分為力學中的重力、彈力、摩擦力、萬有引力,熱力學中的分子力,電學中的電場力,磁學中的磁場力,核物理中的核力等等,對力的認識和理解是逐步加深的,這也符合人類認知的規律。
2. 概念的發展
有些物理概念是隨著科技進步和人類社會的發展而不斷發展、更新的,也有一些概念是人類還未完全認識的,在講授這些概念時,要注意把握好度。
例如,人們對核力的認識是有限的,科學家至今還沒有搞清楚核力的本質,因此在講授“核力”的概念時,既要講清楚目前人們已經認識到的一些內容,也要講清楚目前尚待發展的現狀。
3. 概念的局限性
例如,速度的概念是有限的。
在物理學中,速度被定義為單位時間內運動物體沿某一方向的位移。人們認為這個定義具有普遍適用性。然而,這里的時間是指自然時間、常識時間,還是絕對時間?這樣定義的速度概念,只有在時間是絕對時間的情況下,才具有普遍適用性。
因此,當人們接受上述定義時,實際上就是接受了概念化的、無限的、連續的、均勻的絕對時間。然而在現實空間中,并不存在絕對時間,絕對時間概念下的速度概念只能停留在理論上。
5. 概念的應用與鞏固
為了進一步鞏固概念的理解和運用,實際教學實踐中常采用如下方法。
1. 按類別比較
通過對概念進行分類、歸納,掌握概念各自的特點和共性,可以更好地鞏固概念。物理概念按其定義一般可分為以下三類:
1.1.比率公式:如電阻、場強等。一般來說,這類概念從某一方面反映事物的特性。這類比率的大小由事物本身的屬性決定,與比率中的量無關。
1.2.乘積公式:如功、熱量等。該類概念的定義公式是若干個物理量的乘積。對于這類概念,要從它們所能產生的物理效應來理解它們的特征。
1.3.描述性概念:如溫度、粒子等。這類概念沒有物理公式,有的描述事物的特性,如熔點;有的描述物理效應,如力。教學中,可根據概念的分類和屬性進行類比教學。
2. 總結
通過歸納總結形成邏輯性的概念體系,有利于概念的記憶和鞏固。我們平時學習的概念都是分散在各個章節中的,在教學中做好概念的歸納總結,使概念條理化、系統化,這樣就會避免出現前后知識脫節、忘記之前學過的知識的現象。
3.實際應用
概念教學的最終目的是解決具體問題,因此在概念教學過程中,應積極引導學生運用所學概念去分析解決實踐中遇到的物理問題,通過概念的實際運用,不僅可以加深對概念的理解,還可以促進學生學習的積極性,并暴露學習中存在的問題,使教學效果得到及時反饋。
課堂教學是一門科學,更是一門藝術。教學有方法高中物理的重要概念,但沒有固定的方法,關鍵是要找到適合自己的方法。沒有最好的教學方法,只有最適合的教學方法。在物理概念教學中,需要不斷創新思路、改進方法,提高概念教學水平。