多路徑突破高中物理概念教學(xué)困難

王九琴

現(xiàn)代科學(xué)任何分支的發(fā)展和成熟，概念體系的建立起到了關(guān)鍵作用；掌握任何一門學(xué)科的核心內(nèi)容，掌握其核心概念也是關(guān)鍵.高中物理教學(xué)中有經(jīng)驗(yàn)的物理教師最關(guān)注是物理核心概念的教學(xué)，相當(dāng)多的學(xué)生進(jìn)入高中物理學(xué)習(xí)感到困難的原因也是核心概念的學(xué)習(xí)不理想.如何有效解決這一問題，做法值得講究，筆者認(rèn)為至少可以通過下列途徑，多管齊下解決這一高中物理教學(xué)的瓶頸.

1 以趣味性創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)構(gòu)建概念探究的情景

生活中時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生的物理現(xiàn)象孕育了物理概念形成的因子，教師可以采拮其中合適的片段作為教學(xué)素材，但是要將其直接搬入課堂教學(xué)的現(xiàn)實(shí)時(shí)空中多有不便；教材中也提供了一些實(shí)驗(yàn)作為概念教學(xué)的情景材料，但是其設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)有余、活潑不足，將理論化的概念用現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)過程對(duì)應(yīng)起來，往往缺少趣味性，并使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程本身的理解造成學(xué)習(xí)障礙，更對(duì)概念的建立造成意外障礙.鑒于此，教師應(yīng)盡可能自行創(chuàng)設(shè)一些緊密聯(lián)系生活的趣味性實(shí)驗(yàn)，及時(shí)有機(jī)“插播”到教學(xué)過程之中，這些實(shí)驗(yàn)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：簡單易行，與所教學(xué)的概念密切相關(guān)，便于學(xué)生觀察、分析，有利于提高學(xué)生建立概念；實(shí)驗(yàn)占用的準(zhǔn)備時(shí)間短，器材要求不高，節(jié)省教師備課的勞動(dòng)量，提高備課效率.

例如：在教學(xué)“平拋運(yùn)動(dòng)”時(shí)，適逢元旦將至，筆者利用課前的十幾分鐘，結(jié)合教學(xué)目的，設(shè)計(jì)了一個(gè)隨堂趣味實(shí)驗(yàn)“誰是元旦歡樂會(huì)上的神射手”，效果頗佳.如圖1所示，A是裝有軟泥的彩色塑料袋，外形捏成卡通形，袋上寫上“我的心愿”；B是廢舊餅干紙筒；C是兩端固定于紙筒上穿好的小孔的橡皮筋；D是一根前端套上彩色橡皮頭的小竹桿.讓學(xué)生兩人一組搭檔到前面來試射“我的心愿”，同學(xué)甲負(fù)責(zé)釋放橡皮筋、同學(xué)乙負(fù)責(zé)釋放塑料袋，水平距離可以任意調(diào)節(jié)，只要最初水平瞄準(zhǔn)了且同時(shí)釋放，基本都能射中.學(xué)生感到相當(dāng)興奮，更愿意一探究竟.

2 以軟件輔助技術(shù)提高概念探究學(xué)習(xí)中的課堂教學(xué)時(shí)空利用效率

課堂教學(xué)的效率首先體現(xiàn)在課堂有限時(shí)空的利用率上，高中物理概念教學(xué)也莫不如此.在幫助學(xué)生建立概念時(shí)，很多物理教師習(xí)慣于舉例、引證對(duì)概念涉及的內(nèi)涵作出說明，這種說明有時(shí)是與內(nèi)涵直接相關(guān)，但有時(shí)又是類比性質(zhì)的.一個(gè)顯著的例子是動(dòng)能概念的教學(xué).對(duì)于動(dòng)能的定義式E=12mv2，一種教學(xué)處理是直接給出定義并直接應(yīng)用，這樣的教學(xué)其實(shí)使得動(dòng)能概念與E=12mv2的內(nèi)在聯(lián)系根本就沒有作出任何揭示：為什么動(dòng)能的大小可以通過E=12mv2反映？于是，很多教材中提出了以實(shí)驗(yàn)探究揭示這一聯(lián)系，通常是通過實(shí)驗(yàn)測得某外力對(duì)物體所做之功，通過功能關(guān)系得出動(dòng)能表達(dá)式.但是，實(shí)驗(yàn)中做功的相關(guān)物理參量如位移、力、質(zhì)量、速率的數(shù)據(jù)處理量很大.因此，運(yùn)用Excel對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)某绦蚧奶幚?，能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得相關(guān)物理量之間的正確關(guān)系，節(jié)省教學(xué)時(shí)間，并幫助學(xué)生快速理解E=12mv2背后的物理意義.

3 以辯證思維訓(xùn)練揭示概念的內(nèi)涵

高中學(xué)生的心理年齡特征表明，學(xué)生的思維已經(jīng)由初中的感性思維階段向理性思維過渡，思維的深刻性、廣闊性正在發(fā)展.因此，高中物理教師應(yīng)該順應(yīng)這一變化，不妨考慮在教學(xué)中以辯證思維訓(xùn)練揭示概念的內(nèi)涵，這樣會(huì)讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)思維的魅力，知道掌握概念還可以通過辯證思維來進(jìn)行.

例如：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力為什么是所謂“向心力”？除了列舉大量實(shí)例說明之外，運(yùn)用辯證思維進(jìn)行探究實(shí)在是一種有效教學(xué)處理：可以啟發(fā)學(xué)生思考，前向之力作用對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響？（加速直線）后向之力作用對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響？（減速直線）可歸納出什么結(jié)論呢？（與速度共線的力作用不會(huì)造成曲線運(yùn)動(dòng)），那么與速度正交的力屬于前向還是后向？（都不是）（換言之，不會(huì)使速度大小增大亦不會(huì)使速度減小）那么與速度正交的力究竟如何改變了速度的呢？（純粹改變了速度方向）勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要合力扮演什么樣的角色呢？（純粹改變了速度方向）那么，勻速圓周運(yùn)動(dòng)就需要合力與速度正交?。磁c速度正交，當(dāng)然向心了）

再如：勻速傾斜上升的電梯水平臺(tái)階上站立的人是否受摩擦力？如圖2所示，運(yùn)用辯證思維進(jìn)行探究也是簡潔易懂：倘若受摩擦力，試問，摩擦力方向如何？（水平向左或水平向右）若摩擦力方向水平向左，物體運(yùn)動(dòng)情況如何？（具有向左的加速度，也即不會(huì)勻速）若摩擦力方向水平向右，物體運(yùn)動(dòng)情況如何？（具有向右的加速度，也即不會(huì)勻速）最后歸納：事實(shí)上勻速，說明摩擦力既不可能向左也不可能向右，只能是不存在！

4 以多樣化的遷移拓展概念的外延

有效學(xué)習(xí)的一個(gè)重要標(biāo)志便是能夠?qū)崿F(xiàn)所學(xué)內(nèi)容、方法的正確遷移，概念教學(xué)也是如此.概念的內(nèi)涵理解了，還需要幫助學(xué)生廓清外延，這才是對(duì)于概念學(xué)習(xí)的完成過程.概念的外延如何廓清？筆者認(rèn)為，以多樣化的遷移訓(xùn)練讓學(xué)生在思維訓(xùn)練中領(lǐng)悟是較為理想的做法，實(shí)踐中效果也是很好的.

例如：一般在教學(xué)“力的分解”時(shí)，針對(duì)很多實(shí)際情形，教師會(huì)進(jìn)一步向?qū)W生介紹力的“正交分解”.在頻繁處理大量力的平衡問題和運(yùn)用牛頓第二定律解決問題時(shí)，學(xué)生已經(jīng)初步理解了“正交分解”.那么，在教學(xué)“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”時(shí)，針對(duì)某些實(shí)際問題，不妨運(yùn)用“正交分解”：如圖3所示，小船從A點(diǎn)出發(fā)橫渡河流，航向偏向上游，試問，在渡河過程中，河水流動(dòng)的速度大小倘若發(fā)生變化，船渡河的時(shí)間會(huì)發(fā)生變化嗎？這時(shí)我們可以將船速v船正交分解為v1和v2.與河岸平行的分速度v1、水速v水平行于于河岸，它們的效果其實(shí)僅僅是使船平行于河岸運(yùn)動(dòng)，與渡河其實(shí)無關(guān)；真正純粹用于渡河的速度其實(shí)是分速度v2，而一旦航向（即船自身的速度方向、船頭指向）確定，v2即確定，而河流寬度d也已確定，所以無論河水流速如何改變，渡河時(shí)間總是等于dv2，顯然不變.

5 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過多種文本呈現(xiàn)技術(shù)幫助學(xué)生形成概念體系與網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)代信息技術(shù)使得文本的呈現(xiàn)技術(shù)可以是多種的：線性關(guān)系的；平面網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的；立體網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的，其中，后面兩種是非線性的.學(xué)生手頭每天運(yùn)用的教材課本就是典型的線性呈現(xiàn)的文本.對(duì)于概念，課本往往遵循著“設(shè)例、歸類、設(shè)問、釋疑、提出新概念、指出內(nèi)涵、指出外延、應(yīng)用討論”這樣的呈現(xiàn)思路，將文本的呈現(xiàn)依次展開.這樣的過程其實(shí)反映的是編者對(duì)于物理知識(shí)的闡述知識(shí)、組織概念的過程.因此，在實(shí)際運(yùn)用教材進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師有必要結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況和學(xué)校的現(xiàn)實(shí)物質(zhì)條件，進(jìn)行文本的二次剪輯、改編、重組乃至重新闡釋，特別是現(xiàn)代信息技術(shù)提供了文本的多種呈現(xiàn)技術(shù).特別是概念教學(xué)中，可以考慮以樹狀圖、網(wǎng)狀圖、不斷分層的子目錄形式或是嵌套表格將學(xué)生學(xué)習(xí)過的概念組織起來進(jìn)行呈現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于概念的包含關(guān)系、邏輯遞進(jìn)關(guān)系、分類關(guān)系等概念間的聯(lián)系可以一目了然，更有力于學(xué)生通過學(xué)習(xí)將各個(gè)“孤立”的概念組織起來形成概念體系與網(wǎng)絡(luò)，也更有利于揭示概念的物理本質(zhì).

例如：復(fù)習(xí)“運(yùn)動(dòng)的分類”，分類的指標(biāo)其實(shí)可以是多樣的：路徑為直線還是曲線？加速度是否恒定？能量是否守恒？不同運(yùn)動(dòng)的歸類存在交叉關(guān)系，因此只有借助于信息技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)狀的概念圖介紹；復(fù)習(xí)“原子核的變化”，四類變化如衰變（α衰變、β衰變、γ衰變）、裂變、聚變、人工轉(zhuǎn)變等之間的特征對(duì)比也是有著多樣化的指標(biāo)“核電荷數(shù)變化、質(zhì)量數(shù)變化、變化條件、能量轉(zhuǎn)化……”等的考慮，最好借助于嵌套表格進(jìn)行概念間關(guān)系呈現(xiàn)，可以使得學(xué)生較為清晰地理清概念關(guān)系.

總而言之，高中物理概念教學(xué)是物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一，作為一線的高中物理教師應(yīng)該靈活運(yùn)用現(xiàn)有資源，采取多元化的課堂教學(xué)手段，提升學(xué)生對(duì)物理概念的掌握、理解和運(yùn)用，從而提升學(xué)生利用物理知識(shí)處理實(shí)際問題的能力.