由一道錯(cuò)誤的高考物理概念題引發(fā)的思考與嘗試

馬新安

眾所周知：要學(xué)好物理，必須善于觀察，勤于思考，勇于探究.物理概念可謂物理學(xué)大廈的基石，學(xué)生能否形成清晰而準(zhǔn)確的物理概念，能否真正理解概念，直接影響其對(duì)物理的興趣和信心，而學(xué)好物理概念需要學(xué)生積極的思考而不是簡(jiǎn)單的記憶.筆者以為，作為基礎(chǔ)物理教育工作者更要加強(qiáng)思考，敢于質(zhì)疑，不迷信權(quán)威，追求對(duì)概念的更為科學(xué)的理解，這樣在概念教學(xué)時(shí)不致模棱兩可，才能讓學(xué)生明晰概念的深刻內(nèi)涵和外延成為可能.有時(shí)，在物理概念教學(xué)過程中，我們往往不對(duì)所謂的基本概念加以深入分析，甚至對(duì)有些概念的認(rèn)識(shí)存在偏差；越是常見、簡(jiǎn)單的基本物理概念卻越容易為我們教師所忽視，尤其在高一物理起始階段的概念教學(xué)中，有些基本概念，在教學(xué)后，學(xué)生對(duì)其的認(rèn)識(shí)和理解是混沌的、模糊不清的，若不加以澄清，會(huì)給學(xué)生添加不必要的困惑以及對(duì)物理的無謂恐懼，甚至?xí)寣W(xué)生動(dòng)搖對(duì)學(xué)好物理的信心和失去對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣.因而，我們要十分重視高中物理起始階段概念教學(xué)的有效性.

對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)和理解存在偏差不僅常見于學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念以及應(yīng)用物理概念解決問題時(shí)，而且在許多教輔資料中也時(shí)有出現(xiàn)，甚至有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在一些重大的選拔性的考試——高考中.要做到概念教學(xué)的有效或者高效，并不是一件容易的事.我們教者首先得深刻理解概念及其外延，而不能想當(dāng)然，照本宣科，甚至斷章取義，這樣勢(shì)必造成學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的無所適從，尤其是在高中物理起始階段的概念教學(xué)上，更要引起我們高度的重視，否則我們的教學(xué)是低效甚至是負(fù)效的.筆者針對(duì)高一學(xué)生剛剛學(xué)過的幾個(gè)重要的基本概念做了一個(gè)簡(jiǎn)單的問卷調(diào)查，被試來源于本市最好的四星級(jí)高中以及一般的三星級(jí)高中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)、位移、矢量、速度，平均速度以及加速度等的認(rèn)識(shí)和理解存在很大的問題，應(yīng)該說，這些問題有相當(dāng)一部分是由概念教學(xué)的低效甚至負(fù)效所引起.比如，學(xué)生認(rèn)為：物體小就可以看成質(zhì)點(diǎn)，勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體都可以看成質(zhì)點(diǎn)；只要有方向的物理量就是矢量；加速度減小速度必減小；平均速度等于路程比時(shí)間等等.限于篇幅，下面僅簡(jiǎn)要介紹筆者在質(zhì)點(diǎn)和加速度教學(xué)中的一些有益嘗試和體會(huì)，以期我們教者能更重視并更正確地實(shí)施高中物理起始階段基本概念的教學(xué)，不當(dāng)之處，懇請(qǐng)斧正.

一、關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的有效教學(xué)嘗試

建立物理模型是物理學(xué)中一種十分重要的方法，它是一種高度抽象的理想客體和形態(tài)，它最明顯的特點(diǎn)是對(duì)原型做了極度的簡(jiǎn)化和純化的處理，突出了決定事物狀態(tài)、影響事物發(fā)展變化的基本聯(lián)系，從而使我們借助模型順利地研究問題.質(zhì)點(diǎn)就是運(yùn)用了理想化的方法，突出物體的主要因素，而忽略物體的次要因素，是一種理想模型.那么在質(zhì)點(diǎn)概念教學(xué)時(shí)如何做到有效或者高效？筆者做了一些嘗試，在激發(fā)學(xué)生興趣和思辨上起到了較好的效果.比如，筆者在課堂上不惜花一定時(shí)間讓學(xué)生小組討論：什么是質(zhì)點(diǎn)？為什么要引入質(zhì)點(diǎn)？引入質(zhì)點(diǎn)時(shí)體現(xiàn)了什么物理思想方法？把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？當(dāng)然，筆者已讓學(xué)生對(duì)這四個(gè)問題做了預(yù)習(xí)，為討論創(chuàng)造了前提.應(yīng)該說弄清了這四個(gè)問題，也就認(rèn)識(shí)了質(zhì)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延.尤其是第二個(gè)問題，讓學(xué)生明白了引入質(zhì)點(diǎn)的深遠(yuǎn)意義，第三個(gè)問題加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理思想方法的重視；對(duì)于第四個(gè)問題，筆者列舉了地球、乒乓球、子彈、活塞，并讓學(xué)生討論在什么情況下（即在什么研究問題中）可以看成質(zhì)點(diǎn)，什么情況下不能看成質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際課堂教學(xué)中，學(xué)生舉出了許多有說服力的實(shí)例，如研究地球繞太陽運(yùn)行時(shí)間時(shí)，可以把地球看成質(zhì)點(diǎn)，研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢時(shí)不能把地球看成質(zhì)點(diǎn)；研究活塞在汽缸中的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)可以把其看成質(zhì)點(diǎn)，而研究汽缸內(nèi)氣體對(duì)活塞的作用力時(shí)不能把其看作質(zhì)點(diǎn)等.進(jìn)而追問學(xué)生：是不是大物體不能看質(zhì)點(diǎn)而小物體能看成質(zhì)點(diǎn)？是不是平動(dòng)的物體（物體中各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況都相同）可以看成質(zhì)點(diǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)的物體不能看成質(zhì)點(diǎn)？這樣讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟了把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題沒有影響或影響很小，從而較好體現(xiàn)了對(duì)質(zhì)點(diǎn)概念教學(xué)的有效性，實(shí)際反饋訓(xùn)練效果良好.

二、關(guān)于加速度的有效教學(xué)嘗試

加速度概念較為抽象，學(xué)生較難掌握，尤其是速度變化量的方向、加速度的方向以及速度方向?qū)W生難以辨析；學(xué)生不難理解加速度反映了速度變化快慢，但在加速度增加或減小時(shí)，速度如何變化這類問題上，錯(cuò)誤層出不窮，如何讓學(xué)生更深刻的認(rèn)識(shí)到加速度的增大或減小不是速度增大或減小的決定因素關(guān)鍵在加速度的方向與速度方向的關(guān)系上呢？筆者在教學(xué)過程中做了大膽嘗試.在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，加速度的方向?qū)W(xué)生來說是抽象的難以理解的；筆者在教學(xué)時(shí)，利用學(xué)生初中已有的簡(jiǎn)單動(dòng)力學(xué)知識(shí)：物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變是由于受到力的作用而且是非平衡力的作用，那么在變速直線運(yùn)動(dòng)中，顯然，物體要受到力；假如，力的方向與速度方向一致，物體的速度將怎樣？反之又怎樣？在此基礎(chǔ)上，聯(lián)系加速度方向和速度方向的關(guān)系對(duì)速度大小的影響，發(fā)現(xiàn)兩者有相似之處：當(dāng)力的方向（加速度的方向）與速度方向一致，加速；反之減速.于是，大膽讓學(xué)生猜想：力的方向（隨著力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生以后會(huì)注意到是合力）和加速度方向一致；這里教師可以指出其猜想的正確性不必讓學(xué)生深刻理解二者的一致性（可告訴學(xué)生以后學(xué)牛頓第二定律時(shí)會(huì)徹底解決）.另外，創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境：同一個(gè)物體靜止在光滑的水平面上，分別用較大的力和較小的力，問哪個(gè)速度增加得快；這個(gè)問題學(xué)生不難回答（教師可指出對(duì)同一物體力的大小對(duì)應(yīng)著加速度的大小）.這樣在遇到加速度增加或減小時(shí)速度是怎樣變化的問題時(shí)，學(xué)生可轉(zhuǎn)化為力增加或減小速度怎樣變并會(huì)考慮力的方向與速度方向是否一致.事實(shí)證明，學(xué)生解決問題的正確率大大提高.

綜上所述，在高中物理起始階段我們應(yīng)高度重視基本概念的有效教學(xué)，盡可能科學(xué)地、創(chuàng)造性地解決學(xué)生的疑難和困惑，從而既大大減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)又不斷提高教學(xué)效率.