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基于物理核心素养下的概念教学四步曲

2018-04-10江小安

中学理科园地 2018年1期
关键词:物理概念科学思维

江小安

摘要:高中物理概念和规律的教学,是培养学生物理核心素养的有效载体。本文从“学生发展”为核心的教学视角,提出物理概念教学从引入、形成、巩固深化、拓展提升等四个环节逐步深入,并指出在概念教学中要由“知识”向“观念”转变、“结果”向“思维”转变。

关键词:物理概念;科学思维;经历形成;巩固深化;拓展提升

引言

物理概念是人们在认识物质世界的过程中,经过大脑的思维加工、升华,从物理的现象、过程中逐步形成的具有物理最本质的特征。在概念的形成过程中,产生了对物理的认识及处理物理问题的思维,即物理观念。一旦学生具备了物理观念,他们就能熟练地运用物理思想方法去处理实际问题。因此,学好物理概念是学好物理的关键。

1创设情景,营造概念引入的氛围,发展学生的形象思维能力

高中大部分物理概念比较抽象,很多物理量是矢量,增加了概念理解的难度。不同概念采用不同的引入方法,对学生快速形成物理概念起到非常重要的作用,常用的方法有:

1.1借助生活情境引入

物理知识蕴藏于生活中,高中生已具备了一定的生活感性认识,只要通过一定的思维活动就可形成初步的概念认识。如“参考系”概念的建立,先提出问题:人坐在向前运动的汽車上,看车内的人和车外的树木,发现运动情况是不一样的,这究竟是什么原因造成的?学生回顾生活实际,明确了只有选定好参考系,并把自己(或观察者)置身于参考系中去观察其他物体,也就是说“我(观察者)的眼睛长在参考系上”,这样看问题就迎刃而解了。

1.2借助物理实验引入

有些概念的建立,学生并不具备足够的感性材料,往往可以通过一些随手小实验、演示实验、模拟实验、分组实验等,让学生通过细心观察,建立第一手感性认识,这些感性认识的积累,为概念的形成提供了丰富的素材。如在引入“自由落体运动”概念时,通过牛顿管演示羽毛和金属片在有空气和真空下下落快慢的对比实验,借助“在真空中重量不同的两物体下落一样快”的实验事实,让学生理解:所谓“自由”,即只受重力无其它阻力作用,所谓“落体”,即竖直向下运动的物体。

1.3借助过程共性引入

物理过程之间往往有共性,通过对比抽象出新概念的本质特征。如“加速度”概念的建立,可以先列举几个对比实例:火车启动至速度100km/h,需要几分钟:而汽车启动,同样增大到100km/h却只需几秒钟:射击时,手枪里子弹的速度从零增加到100km/h,仅需千分之几秒……为了描述这几个过程的不同,引入一个描述速度变化快慢的物理量——加速度,能更好地反映物体运动的特点。

1.4借助类比方法引入

新旧物理概念之间也有共性,适当地运用类比的方法,它可以把学生不容易理解的新概念与熟悉的旧概念进行类比,更快速地掌握新概念,也能把容易混淆的知识点予以澄清。如在电场中引入电势能、电势、电势差概念时,可以类比重力场中重力势能、高度、高度差等,运用类比手段能有效地突破电场中这些抽象的概念。

1.5借助物理量的含义引入

在每学习一个新物理量的时候,教师除了让学生知道物理量的定义、公式和单位,更重要的是要让学生理解这个物理量特定的含义。例:为了描述物体运动的快慢引入“速度”概念,其数值上等于“单位时间内物体发生的位移”,单位是“m/s”:为了描述磁场的强弱,引入“磁感应强度”概念,其数值上等于“穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数”,其单位是“wb/m2”等。

2科学思维,经历概念形成的过程,内化学生的分析推理能力

传统的概念教学建立在“双基”的基础上,以传授知识为根本,强化知识的机械记忆,容易忽视在概念形成过程中学生的主体作用,学生缺失了理性思维与分析的机会。在当前物理学科的核心素养下,要求高中物理概念的教学不仅仅是对特定具体知识的学习,更应该注重引导学生通过一定的思维活动,形成物理的基本观念,即从“知识”向“观念”的转变,

在这一环节中,学生已从概念的引人中获得了一定感性知识,对于物理概念的本质特征,还需引导学生进行比较、分析、判断、综合、概括,找出事物间存在的本质属性,从而形成概念。如在“摩擦力”的教学中,设计四个随手小实验,实验①:手斜压在桌面上并往前推,手不滑动:实验②:手斜压在桌面上,相对桌面往前滑动和往后滑动:实验③:将书本压在手背上,将手迅速抽出:实验④:将手压在书本上,用另一只手将书本迅速抽出。从以上四个小实验,分别让学生感受因摩擦而有力的存在即在接触面上产生的这个阻碍力就是摩擦力。接着,以问题的形式进一步讨论,问题①:摩擦力发生在两接触的物体之间,不接触有摩擦力吗?问题②:是否只有运动的物体才受摩擦力?静止的物体受摩擦力吗?问题③:摩擦力方向一定与运动方向相反吗?教师引导学生从实验中对比分析得出:当物体发生相对运动或有相对运动的趋势时,在接触面上产生了一个阻碍物体相对运动的力,这个力就是摩擦力。

3巩固深化,培养运用概念的技能,提升学生的综合分析能力

学生从理论上学习了概念还不等于真正掌握了概念,物理从生活中来,只有将概念应用于实际问题中,才能进一步发现概念理解上的偏差。如“加速度”概念,不少同学受“速度大,则加速度也大”、“速度变化大,则加速度也大”等假象所迷惑,因而容易产生概念理解错误。要正确理解,首先要从文字角度上剖析“加速度”的概念,如何理解“加速度是反映物体速度变化快慢的物理量”中的“快慢”?学生结合前概念速度、速度的变化,与速度变化率(即变化的快慢)进行对比分析进一步理解了概念的内涵:其次,从数学角度上“加速度是速度变化量△v与发生这一变化所用时间t的比值”中“比值”指的是什么?教师适当启发点拨,引导学生抓住概念中的关键字词来突破概念理解的难点。接着,教师通过设计概念理解题,引导学生理解概念的外延,设计如下几个问题引导学生讨论:①匀加速、匀减速直线运动中速度和加速度各有何特点?②加速度大则速度大:加速度小则速度小:加速度为零则速度也为零。这三种说法是否正确?为什么?③加速度大则速度变化大:加速度小则速度变化小:加速度为零则速度不变化。这三种说法是否正确?为什么?引导学生进行讨论,在讨论中相互启发,不断纠正错误,学会思考,这样才能更好地理解和应用概念。

4拓展提升,显化物理的思想方法,培养学生创造性思维能力

这一环节中,教学的目标不仅仅指向结果性的知识,而应侧重于形成性的知识或者形成知识的方法。高中物理概念的教学中蕴含了丰富的科学研究方法,这些方法是前人长期的积累并总结出来的,学生的科学研究方法应该是“一学习”、“二模仿”、“三创新”,这样才能大大缩短学生探索的过程。因此教师在概念的教学中积极挖掘,有意识去渗透,或者直接传授给学生现成的物理思想和方法,提升他们应用已知的物理思想方法去解决物理实际问题的能力,可以最大程度地避免学生少走弯路。高中许多物理概念如速度、加速度、电势、电容、功率、磁感应强度、电场强度、折射率等都是用两个或多个基本物理量的“比”来定义新的物理量,这种比值的思想反映了新的物理量不随定义所用的物理量的大小、增减、取舍而改变。除了比值法,物理概念教学中,还用到了极限思想(如瞬时速度、向心加速度、瞬时感应电动势等)、理想模型法(竖直上抛运动、平抛运动等)、类比法(电势、电势差、电势能等)。

结束语

概念教学过程本身是一门艺术,也是科学知识、科学思维的形成过程。在物理概念教学的过程中,应根据概念的特点,选用不同的的教学方法,让学生理解概念的内涵。

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