重要物理概念的“五步”教學(xué)法

吳紅琴

摘 要：以“加速度”這一重要物理概念為例，探討了重要概念教學(xué)的五個步驟——在探究活動中豐富感性經(jīng)驗、在設(shè)計問題中探究概念、在類比生活情景中提出概念、在對比辨析中提出概念以及在聯(lián)系生活中升華概念。

關(guān)鍵詞：物理概念；“五步”教學(xué)法；加速度

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0078-3

物理概念是物理學(xué)的基石，它在物理教學(xué)中有著十分重要的作用。讓學(xué)生掌握物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵，“如何使學(xué)生形成、理解和掌握物理概念，進(jìn)而掌握物理規(guī)律并使他們的認(rèn)知能力在這個過程中得到發(fā)展，是中學(xué)物理教學(xué)的核心問題”。在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)通過“五步”教學(xué)法，學(xué)生能更深刻地掌握物理概念。以高中《物理》必修1中“加速度”這一重要物理概念為例，筆者將簡單介紹“五步”教學(xué)法在高中物理重要概念教學(xué)中的運用。

1 設(shè)計探究活動，豐富感性認(rèn)識

“加速度”是高中物理中一個十分重要的物理概念，對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有十分重要的影響。很多學(xué)生學(xué)不好高中物理一個很重要的因素就是對加速度的理解不透徹，可以說加速度是高中物理學(xué)習(xí)的分水嶺。學(xué)生難以理解加速度的一個重要原因就是學(xué)生缺乏生活體驗。為此，在組織加速度這一抽象而重要物理概念的教學(xué)時，首先應(yīng)該設(shè)計探究活動以豐富學(xué)生的感性經(jīng)驗。探究活動可以是實驗探究，也可以是給學(xué)生提供背景素材的理論探究，也可以二者相結(jié)合。就加速度的教學(xué)而言，由于實驗探究很難設(shè)計出讓學(xué)生直觀感受到速度變化快慢的實驗，故而可以給學(xué)生提供視頻素材。利用視頻，使得抽象的物理問題具體化，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識。

具體做法如下：給學(xué)生播放普通轎車啟動時經(jīng)過10 s速度增加到30 m/s、賽車啟動時經(jīng)過3 s速度增加到24 m/s、飛機以700 km/h速度飛行、運動員沖刺后減速，經(jīng)過5 s速度由10 m/s變到零等視頻，讓學(xué)生感受到生活中物體運動的速度是變化的，而且速度變化的快慢不一樣，為后續(xù)提出和探究問題奠定基礎(chǔ)。

2 設(shè)計問題，探究概念

承接第一步視頻中的例子，教師可以拋出如下問題引起學(xué)生的思考，讓學(xué)生以小組為單位討論。

（1）上述例子中的轎車、賽車、飛機、運動員的速度有變化嗎？變化的大小是否一樣？

（2）單位時間內(nèi)速度變化量相同嗎？速度變化的快慢一樣嗎？

為了幫助學(xué)生理順?biāo)悸?，快速?zhǔn)確地得出結(jié)論，可以讓學(xué)生完成以下的表1。

完成表格之后，讓學(xué)生分析表格，繼續(xù)回答如下問題：

（3）速度最大的是？速度變化最大的是？

（4）速度變化最快的是？如何比較速度變化的快慢？

通過討論分析，學(xué)生明確了飛機的速度最大，轎車的速度變化最大，賽車的速度變化最快。在如何比較速度變化快慢時，不少學(xué)生雖然獲得了正確答案，但并沒有建立正確的思考方法。為此教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生理解比較“快慢”的核心內(nèi)涵，為后面定義加速度奠定基礎(chǔ)。讓學(xué)生繼續(xù)回答問題：

（5）變化的多少和變化的快慢一樣嗎？如何比較變化的快慢？

（6）如何比較速度變化的多少？

在這兩個問題的思考中，學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗往往會提出兩種方案：第一、比較相同時間內(nèi)變化量的多少，變化量大的變化就快；第二、比較發(fā)生相同變化量所用的時間，時間短的變化快。對此，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考一個問題——上述例子中的轎車和賽車，用時不同，變化量也不同，如何比較變化快慢呢？比較就要有相同的標(biāo)準(zhǔn)，所以可以用變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值來比較，即比較單位時間內(nèi)變化量的多少，或者用時間與速度變化量的比值來比較，即比較單位變化量所用時間的長短，但是由于后者不符合我們的日常習(xí)慣，所以一般采用第一種比較方式。經(jīng)過上述問題的思考、探究之后，教師立即提出變化率的概念。

3 類比生活情景，提出概念

幫助學(xué)生構(gòu)建了變化率的概念之后，教師可以列舉生活中變化率的例子，讓學(xué)生把生活中變化率的感性經(jīng)驗通過類比遷移到速度變化率的理解中來。可以列舉嬰兒身高增長的例子，來輔助學(xué)生理解，以國家衛(wèi)計委發(fā)布的男嬰身高標(biāo)準(zhǔn)中位數(shù)為例，男嬰出生時身高中位數(shù)為50.4 cm，1至4歲男嬰身高中位數(shù)如表2所示。

讓學(xué)生通過觀察表格得出“男嬰的身高每年都在增加，但是增加得越來越緩慢，變化率越來越小”的結(jié)論。

緊接著，教師組織學(xué)生進(jìn)行如下探究活動：往形狀分別為圓柱形、漏斗形的2個空瓶中勻速加水，如圖1所示，讓學(xué)生體驗水面高度隨時間增加的變化情況，并分別畫出加水時間和水面高度的大致圖像，以此進(jìn)一步增加學(xué)生對變化率的理解。

學(xué)生理解了變化率之后，教師應(yīng)幫助學(xué)生明確速度變化的快慢就是速度的變化率，也即單位時間內(nèi)速度的變化。我們就把速度的變化率叫做加速度，給出加速度的定義式，交待定義式中各個符號代表的物理量，并分析加速度的方向及物理意義。

4 對比辨析，理解概念

概念抽象而難理解，而且學(xué)生容易和相似的其他概念混淆，為此就加速度的學(xué)習(xí)而言，有必要把它與速度、速度的變化量作一個對比，讓學(xué)生明確這些量的區(qū)別與聯(lián)系，并和其他同學(xué)通過討論完成表3。

為使學(xué)生對加速度的理解更加深刻，可以在完成表格后，向?qū)W生拋出如下問題：

（1）速度大的物體加速度一定大嗎？加速度大的物體速度一定大嗎？

（2）加速度為零的物體其速度一定等于零嗎？

速度等于零的物體其加速度一定等于零嗎？

（3）速度變化量大的物體其加速度一定大嗎？

加速度大的物體其速度變化量一定大嗎？

（4）物體的速度與加速度方向一定相同嗎？

5 聯(lián)系生活，升華概念

物理從生活中來，也落腳于生活，學(xué)習(xí)物理的最終目的是要讓學(xué)生能夠利用所學(xué)的物理知識解決生活中的實際問題。為此，在重要概念的教學(xué)中，學(xué)習(xí)概念之后教師還需要聯(lián)系生活，讓學(xué)生在解決問題中更進(jìn)一步加深對概念的理解。

就加速度概念的教學(xué)而言，教師可以給學(xué)生提供如下兩個例題來檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

例1 計算下列物體的加速度：

（1）一輛汽車從車站出發(fā)做勻加速運動，經(jīng)10 s速度達(dá)到108 km/h。

（2）沿光滑水平地面以10 m/s運動的小球，撞墻后以原速反彈，與墻壁接觸時間為0.2 s。

例2 近幾年，在國家宏觀政策調(diào)控下，我國房價上漲出現(xiàn)減緩趨勢。若將房價的“上漲”類比成“加速”，將房價的“下跌”類比成“減速”，據(jù)此，你認(rèn)為“房價上漲出現(xiàn)減緩趨勢”可類比成（ ）

A.速度增加，加速度減小

B.速度增加，加速度增大

C.速度減小，加速度增大

D.速度減小，加速度減小

例題1是定量計算，通過例題1可以促進(jìn)學(xué)生對加速度定義式、矢量性的理解，而例題2雖然是定性的分析，也可以促進(jìn)學(xué)生理解加速度的物理意義，將加速度和實際生活情景構(gòu)建聯(lián)系，將所學(xué)知識融會貫通。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻金鐸，田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]沙艷麗.循序漸進(jìn) 有效突破——五版本教材《加速度》編排對比及教學(xué)建議[J].物理教學(xué)探討，2016，34（3）：78—80.

[3]陳一垠.高中物理情境創(chuàng)設(shè)的問題及教學(xué)建議[J].物理教學(xué)探討，2016，34（3）：13.

（欄目編輯 鄧 磊）