如何讓讓學(xué)生更好地理解物理概念

于立敏

物理概念是物理知識(shí)體系的基本組成要素。若要把物理知識(shí)的體系當(dāng)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一個(gè)物理概念就是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，它的內(nèi)涵是人對(duì)相關(guān)事物本質(zhì)屬性認(rèn)識(shí)的高度概括。因?yàn)楦拍畹漠a(chǎn)生是人類(lèi)認(rèn)識(shí)過(guò)程中由量的積累到質(zhì)的突變，是人類(lèi)思維能力發(fā)展水平的標(biāo)志。所以，學(xué)習(xí)、理解概念的過(guò)程，就是應(yīng)用科學(xué)思維的方法，開(kāi)發(fā)思維潛能、發(fā)展思維能力的過(guò)程。判斷理解和掌握物理概念最基本的標(biāo)準(zhǔn)是看其是否真正理解所學(xué)概念的內(nèi)涵，了解它的外延。

物理概念大體分為兩類(lèi)，一類(lèi)是物性概念，這是直接反應(yīng)事物，物質(zhì)特性的概念，如質(zhì)點(diǎn)、絕緣體、電場(chǎng)等，對(duì)于它們，大凡是通過(guò)定性語(yǔ)言表述，闡述它是什么。另一類(lèi)是理性概念，是用以反映事物（含過(guò)程、現(xiàn)象）原理和事物本質(zhì)屬性的概念，如力、能、電場(chǎng)強(qiáng)度、電容等。這中間有定性、定量?jī)煞N。對(duì)于定性的，只需定性說(shuō)明它是什么，如慣性、干涉等，對(duì)于定量的就既要說(shuō)明它是什么，又要說(shuō)明它等于什么，如功、電勢(shì)等。

中學(xué)生常常覺(jué)得物理概念抽象、難學(xué)，這主要是對(duì)物理概念沒(méi)有真正理解的緣故。因而在解決問(wèn)題時(shí)對(duì)物理概念常常是死記硬背，出現(xiàn)張冠李戴的錯(cuò)誤。針對(duì)上述問(wèn)題，學(xué)生在理解物理概念時(shí)應(yīng)在以下兩方面下工夫。

一、建立理想模型能形象地描述物理現(xiàn)象，有利于建立并理解概念

所謂“理想模型”，就是為了便于抓住事物本質(zhì)，解決問(wèn)題，而對(duì)事物取于干、去其蔓葉后建立的抽象模型。任何物理現(xiàn)象的過(guò)程大都是復(fù)雜的，要描述它們是比較困難的。但是在某種情況下，排除次要因素，抓住問(wèn)題的主要方面，把具體的事物抽象化，用理想化的物理模型來(lái)代替實(shí)際研究對(duì)象，并簡(jiǎn)化有關(guān)的過(guò)程，以便從理論上去研究它，就能形象的描述物理現(xiàn)象，建立概念。例如：對(duì)于物體下落的運(yùn)動(dòng)，最初在人們頭腦中只是一副零亂的畫(huà)面：大雨傾盆、砂石飛落……再認(rèn)真地觀察有關(guān)的現(xiàn)象或作實(shí)驗(yàn)，頭腦中的畫(huà)面就更加簡(jiǎn)潔，雨滴、沙石都是一個(gè)式樣地越來(lái)越快地垂直下落，他們都成了沒(méi)有個(gè)性的“物體”，在此種情況下可把這些物體看作只有質(zhì)量而無(wú)形狀、大小的幾何點(diǎn)。這種物體模型稱(chēng)為“質(zhì)點(diǎn)”。進(jìn)而，我們略去空氣阻力對(duì)“物體”下落運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，統(tǒng)一認(rèn)定它們運(yùn)動(dòng)的初速度皆為零，這樣頭腦就建立了自由落體運(yùn)動(dòng)的物理模型。物理模型是在實(shí)驗(yàn)或觀察事物的基礎(chǔ)上建立的，它對(duì)物理事實(shí)是一種近似的然而又是突出本質(zhì)的描寫(xiě)。這樣，重視物理模型的建立和理解可為學(xué)生接受知識(shí)提供較好的手段和方法。

（一）、學(xué)習(xí)教學(xué)大綱深入鉆研教材

大綱中明確指出：教學(xué)中要重視引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基本概念和基本規(guī)律的廣泛應(yīng)用。知識(shí)，是人類(lèi)對(duì)客觀事物的現(xiàn)象、事實(shí)及規(guī)律性的認(rèn)識(shí)成果，是增進(jìn)智慧和力量的源泉?；A(chǔ)知識(shí)則是構(gòu)成各門(mén)學(xué)科的基本事實(shí)及其相應(yīng)的基本概念、原理和公式。[1]對(duì)于物理概念，一般都應(yīng)使學(xué)生理解它的含義，了解概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。物理基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)必須分清主次，突出重點(diǎn)，抓住關(guān)鍵。大綱中這些關(guān)于物理概念的精辟論述，應(yīng)作為搞好物理概念教學(xué)的指南。切實(shí)掌握“雙基”，就是要特別重視對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能準(zhǔn)確理解的基礎(chǔ)上而牢固地掌握。如果學(xué)習(xí)者對(duì)“雙基”的理解是不確切的，那么在遷移的過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。如果學(xué)習(xí)者只是把“雙基” 死背下來(lái)，即使是背得爛熟，但并沒(méi)有理解，那么對(duì)于產(chǎn)生正遷移來(lái)講也不會(huì)有多大意義。切實(shí)掌握“雙基”，還要特別重視對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的掌握。所謂知識(shí)結(jié)構(gòu)，是基本概念與概念、概念與原理、原理與原理之間形成的各種聯(lián)系，它概括化的程度更高，比個(gè)別的、孤立存在的知識(shí)和技能更具有普遍意義，因而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)正遷移的可能性更大。[1]

根據(jù)大綱的要求，進(jìn)行針對(duì)性分析教材中出現(xiàn)概念的目的性和科學(xué)性。必須明確：物理學(xué)中為什么要提出這一概念？概念是怎樣被科學(xué)的表述出來(lái)的？它在物理學(xué)中的地位和作用如何？具體的說(shuō)應(yīng)認(rèn)真鉆研以下幾個(gè)方面：第一，弄清與物理概念有關(guān)的物理事實(shí)（包括實(shí)驗(yàn)事實(shí)），即弄清物理概念的依據(jù)。第二，要明確這些物理事實(shí)提出了哪些問(wèn)題需要進(jìn)一步研究，即明確引入概念的必要性。第三，研究中采用什么手段和方法。第四，對(duì)概念的意義要逐字逐句的推敲，從而全面準(zhǔn)確的弄清它的物理意義，特別要明確概念的適用條件。對(duì)其中物理量的定義式、單位等也要有所掌握。第五，弄清關(guān)系密切的概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，明確教材中的地位，它是否為重點(diǎn)、難點(diǎn)或關(guān)鍵。

通過(guò)鉆研教材要明確某個(gè)物理概念在整個(gè)教材中的地位，做到主次分明、突出重點(diǎn)，抓住關(guān)鍵、處理好重點(diǎn)。這樣，物理概念教學(xué)就有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）、生動(dòng)直觀地引入概念

概念引入是概念教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。引入工作做得好，一開(kāi)始就能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)概念的積極性，使他們的思路納入正軌，對(duì)正確理解和掌握要領(lǐng)有著直接影響。物理概念是物理現(xiàn)象的本質(zhì)抽象，它是在感知大量材料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)分析、綜合、抽象、概括等思維活動(dòng)中形成的。引入概念時(shí)也應(yīng)依據(jù)這一特點(diǎn)從直觀到抽象。例如：在講述力的概念時(shí)，應(yīng)首先舉一些學(xué)生日常生活中熟悉的實(shí)例。如：①手提水桶；②馬拉車(chē)；③腳踢足球；④磁鐵吸引鐵塊等。然后對(duì)這些例子進(jìn)行分析、比較、概括和總結(jié)，得出力的定義為“力是物體對(duì)物體的作用”。使學(xué)生明確：力是兩個(gè)物體之間的相互作用。如手和水桶；馬和車(chē)；腳和足球；磁鐵和鐵塊。更應(yīng)清楚兩個(gè)孤立的物體之間并非一定有力存在，這兩個(gè)物體之間必須發(fā)生相互作用。

二、注重創(chuàng)設(shè)情境，在體驗(yàn)中理解概念。

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)，“興趣是最好的老師”。教師應(yīng)該在生活中做一個(gè)有心人，精心設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在生活中去體驗(yàn)物理，體驗(yàn)物理的樂(lè)趣。對(duì)于偏好獨(dú)自學(xué)習(xí)、不善交際的學(xué)生，教師應(yīng)鼓勵(lì)其積極投入小組學(xué)習(xí)活動(dòng)，多開(kāi)展與他人的合作、交流及表達(dá)訓(xùn)練。[2]如果這樣做到，學(xué)生對(duì)物理真正產(chǎn)生興趣，他會(huì)自發(fā)的去學(xué)，去理解。例如：在幫助學(xué)生理解超重、失重，這兩個(gè)概念時(shí)提前準(zhǔn)備磅秤，在上課時(shí)首先提出：人站在磅秤上，在下蹲過(guò)程中，磅秤的示數(shù)是否有變化，如果變化結(jié)果如何？反之，結(jié)果又將如何？先讓學(xué)生猜想，然后親自去實(shí)踐，從事實(shí)中得出超重和失重的概念。構(gòu)成課程與教學(xué)的基本要素中，教師（或教師的活動(dòng)）和學(xué)生（或?qū)W生的活動(dòng)）是最基本和必不可少的。教學(xué)活動(dòng)就是為學(xué)生組織的，沒(méi)有學(xué)生，教學(xué)活動(dòng)就沒(méi)有存在的必要和可能；有了教師指導(dǎo)的教學(xué)活動(dòng)才稱(chēng)得上真正意義上的“教學(xué)活動(dòng)”，不然就只能算一種“自學(xué)”。在教學(xué)這一系統(tǒng)中，教師憑借環(huán)境提供的條件與資源，以教材為文化媒介，與學(xué)生進(jìn)行著最廣泛的社會(huì)性相互作用，促使學(xué)生健康成長(zhǎng)，教師也實(shí)現(xiàn)了自身的發(fā)展。[3]所以教師在授課時(shí)應(yīng)努力創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生主動(dòng)地去探索、去體驗(yàn)，盡可能地通過(guò)自身的活動(dòng)去汲取知識(shí)，理解概念。

（一）、揭示概念的本質(zhì)理解概念

物理教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生只有理解了概念，才能牢固的掌握概念。而要使學(xué)生理解概念，就必須使學(xué)生掌握概念的本質(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(guò)學(xué)生的思維才能把感性認(rèn)識(shí)升華到理性認(rèn)識(shí)，這是認(rèn)識(shí)的飛躍，是使學(xué)生形成概念的關(guān)鍵一步。為實(shí)現(xiàn)這一飛躍，就必須啟動(dòng)學(xué)生的思維。在概念教學(xué)中，常用的思維方法有比較、分析、綜合、抽象、概括、判斷、歸納等多種，只有引導(dǎo)學(xué)生的正確思維，才能揭示概念的本質(zhì)，使學(xué)生全面的掌握概念。

（二）、抓區(qū)別找聯(lián)系深化概念

為了使學(xué)生更深刻地理解概念的本質(zhì)，必須注重要領(lǐng)之間的區(qū)別和聯(lián)系。對(duì)一些類(lèi)似的有關(guān)概念進(jìn)行同中求異，異中見(jiàn)同，反復(fù)深化概念。

例如：“速度”和“加速度”是力學(xué)中的兩個(gè)重要概念，要求學(xué)生必須有深刻的理解，在教學(xué)中就要對(duì)兩個(gè)概念進(jìn)行全面比較，找出區(qū)別和聯(lián)系。使學(xué)生知道，速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，或者說(shuō)是描述位置變化快慢的物理量，速度越大，表示物體運(yùn)動(dòng)的越快，或者說(shuō)位置變化的越快。加速度是描述速度變化快慢的物理量，加速度越大，表示速度變化的越快。速度等于位移和時(shí)間的比值，而加速度等于速度的變化和時(shí)間的比值。速度的大小決定于位移和發(fā)生變化所用的時(shí)間，位移大速度不一定大。而加速度決定于速度的變化的大小和發(fā)生變化所用的時(shí)間，而不決定于速度的大小和速度變化的大小。速度和加速度都是矢量。在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，速度的方向就是位移的方向，而加速度的方向可能跟速度方向相同，也可能跟速度方向相反。速度增大時(shí)，加速度方向跟速度方向相同；速度減小時(shí)加速度方向跟速度方向相反。通過(guò)上述比較，就可以使學(xué)生對(duì)“速度”和“加速度”這兩個(gè)概念有比較深刻理解。