注重形成過程的物理概念教學(xué)研究

張 琴

(宜昌市教育科學(xué)研究院 湖北 宜昌 443000)

1 問題的提出

物理觀念是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，也是其他核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ).基于核心素養(yǎng)價(jià)值追求的物理教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)思維和科學(xué)探究的過程，努力培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念，包括時(shí)空觀、物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀、能量觀，而后應(yīng)用這些觀念去解決問題，使學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深化.而物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，所以，本文著重研究在物理概念教學(xué)中注重概念的形成過程，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的樹立.

2 物理概念教學(xué)現(xiàn)狀分析

物理概念是人們頭腦中對(duì)客觀事物的物理共性和本質(zhì)特性的反映，是物理事物和物理過程的思維加工和抽象概括.所以，物理概念是很抽象的，既不容易教，又不容易學(xué).在教學(xué)實(shí)踐中，教師都非常重視物理概念的教學(xué)，通常會(huì)從物理概念的內(nèi)涵、外延以及與有關(guān)概念的聯(lián)系及相近概念的區(qū)別這3個(gè)方面發(fā)力.這樣的教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)，有利于學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)化對(duì)概念的認(rèn)識(shí)，形成應(yīng)考的知識(shí)結(jié)構(gòu)和解題技能.但是，這種教學(xué)“重結(jié)果”而“輕過程”，強(qiáng)調(diào)物理概念知識(shí)本位，將概念的學(xué)習(xí)理解完全等同于對(duì)概念符號(hào)或定義的陳述，忽視了對(duì)概念形成過程的教學(xué)，致使一部分學(xué)生只是死記硬背，沒有真正理解其實(shí)質(zhì)，囫圇吞棗、食而不化，應(yīng)用時(shí)瞎套公式，在茫茫題海中逐漸失去了對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣.

3 注重形成過程的物理概念教學(xué)

概念的形成過程是概念教學(xué)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)物理概念的情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法(抽象和概括等)加工形成定義.下面筆者以兩個(gè)教學(xué)案例進(jìn)行闡述.

案例1： 速度概念教學(xué)

【播放蘇炳添大戰(zhàn)博爾特的比賽視頻】

提出問題：這是第一個(gè)百米跑進(jìn)10 s的黃種人蘇炳添大戰(zhàn)博爾特的比賽視頻，老師在這個(gè)視頻中截取了兩個(gè)畫面，如圖1所示，請(qǐng)大家根據(jù)截屏討論，判斷誰跑得快一些.

圖1 蘇炳添大戰(zhàn)博爾特視頻截圖

【展示兩幅截屏畫面，學(xué)生討論】

師：我們請(qǐng)一個(gè)小組的代表來說說你們比較的第一幅圖的結(jié)果.

生：我們小組討論的結(jié)果是蘇炳添快.

師：你們?yōu)槭裁磿?huì)得出這樣的結(jié)果呢？

生：因?yàn)樗麄冞\(yùn)動(dòng)了相同的時(shí)間，而畫面中蘇炳添在前面，他的路程長一些.

師：很好！所以，他們小組用的是相同時(shí)間，比較路程長短.那第二幅圖呢？

生：博爾特快.第二幅圖展示的是他們跑完100 m所用的時(shí)間，可以看出他們運(yùn)動(dòng)相同的路程，博爾特所用時(shí)間短一些.

師：非常好！大家總結(jié)出了我們生活中常用的比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法.

提出問題:可是如果兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)路程和時(shí)間都不一樣，又該怎么比較呢？

學(xué)生討論:列舉兩位同學(xué)每天上學(xué)的路程及時(shí)間在黑板上.甲：60 km，用時(shí)20 min；乙：3 km，用時(shí)5 min.

生：我們小組用路程除以時(shí)間，得到他們1 min運(yùn)動(dòng)的路程，這樣就可以用相同的時(shí)間比較路程的方法進(jìn)行比較了.

師：嗯，不錯(cuò)！同學(xué)們已經(jīng)知道了怎么比較路程和時(shí)間都不一樣的物體運(yùn)動(dòng)的快慢了，下面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己每天上學(xué)的路程和時(shí)間，用這種方法相互比較一下，看看我們班上上學(xué)速度最快的同學(xué)是哪一位呢？(學(xué)生相互比較得出上學(xué)速度最快的那名同學(xué))

師：可以看出我們每一個(gè)同學(xué)上學(xué)的路程和時(shí)間都不一樣，是無法比較快慢的，但是我們找到了一種方法，通過數(shù)學(xué)計(jì)算求出他們?cè)谙嗤囊粋€(gè)單位時(shí)間內(nèi)通過的路程，就有可比性了.

生補(bǔ)充：我們小組覺得用時(shí)間除以路程也應(yīng)該可以.

師：非常好！這兩種比較方式都可以，但在物理學(xué)中，為了方便而采用了用路程除以時(shí)間的方法，并且給這個(gè)比值下了一個(gè)定義叫做速度.(比值法定義速度)

在本案例速度的定義中，教師創(chuàng)設(shè)了一個(gè)蘇炳添大戰(zhàn)博爾特的比賽情境，導(dǎo)引出了生活中常用的兩種比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法，然后又根據(jù)學(xué)生上學(xué)的生活情境提出這兩種方法都無法解決的問題，這個(gè)時(shí)候就需要科學(xué)的思維方法，從蘇炳添大戰(zhàn)博爾特的比賽情境中獲取比較運(yùn)動(dòng)快慢的方法——相同時(shí)間比較路程或者相同路程比較時(shí)間，然后由此及彼地將這種方法遷移到路程和時(shí)間都不相同的兩名學(xué)生上學(xué)的運(yùn)動(dòng)情境中，用數(shù)學(xué)比值去尋找相同時(shí)間或者相同路程.再將這種方法應(yīng)用到所有學(xué)生上學(xué)的普遍運(yùn)動(dòng)中，抽象概括形成了速度的概念，水到渠成.這個(gè)創(chuàng)設(shè)情境、抽象、加工、概括的物理概念的形成過程充分培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力，樹立了運(yùn)動(dòng)的物理觀念.

案例2：兩種電荷的提出

【引入】師問：桌上放著一個(gè)乒乓球，不碰它，怎么能讓它動(dòng)起來呢？

實(shí)驗(yàn)：塑料吸管接近乒乓球，乒乓球動(dòng)起來了.(學(xué)生驚呼)

問：同學(xué)們猜想一下塑料吸管經(jīng)歷了什么，讓乒乓球動(dòng)起來了呢？

學(xué)生猜想后教師揭示謎底：用衛(wèi)生紙摩擦過.下面我們就自己動(dòng)手玩一玩.

學(xué)生活動(dòng)1:利用桌上的尺子、梳子、氣球、筆桿、吸管與頭發(fā)、衛(wèi)生紙摩擦，然后靠近輕小的物體，觀察現(xiàn)象.(引入摩擦起電)

學(xué)生活動(dòng)2:用兩根吸管與衛(wèi)生紙摩擦，將摩擦過的部位相互靠近，觀察現(xiàn)象.(說明帶電體可以相互作用)

學(xué)生活動(dòng)3:將第一個(gè)學(xué)生活動(dòng)中產(chǎn)生的帶電體與絲綢摩擦過的玻璃棒或者毛皮摩擦過的橡膠棒靠近，發(fā)現(xiàn)凡是與絲綢摩擦過的玻璃棒相排斥的帶電體，必定與毛皮摩擦過的橡膠棒相吸引，凡是與絲綢摩擦過的玻璃棒相吸引的帶電體，必定與毛皮摩擦過的橡膠棒相排斥.(引出自然界有且只有兩種電荷)

本案例在開課的引入中通過一個(gè)帶給學(xué)生神秘而驚奇的實(shí)驗(yàn)，調(diào)足了學(xué)生的味口，激發(fā)了學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣，然后設(shè)計(jì)3個(gè)學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中親身體驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中給學(xué)生提供了充足的生活常見物品，通過摩擦均可以帶電，而且這些帶電體可以相互作用，有的排斥，有的吸引，然后再通過活動(dòng)3的體驗(yàn)從眾多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去尋找它們共同的本質(zhì)特征，得出規(guī)律：凡是與絲綢摩擦過的玻璃棒相吸引的帶電體，必定與毛皮摩擦過的橡膠棒相排斥，從而引出自然界有且只有兩種電荷.活動(dòng)階梯上升，思維層層遞進(jìn)，經(jīng)過在實(shí)踐基礎(chǔ)上，對(duì)豐富的生活感性材料進(jìn)行提煉，抽取出共同本質(zhì)特征的思維加工，形成了兩種電荷的概念.這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)體驗(yàn)過程中經(jīng)歷了概念的形成過程，知其然并知其所以然，真正理解了概念的本質(zhì)和內(nèi)涵.

總之，物理概念教學(xué)要研究學(xué)生的已有學(xué)習(xí)體驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，重視概念形成過程的教學(xué).在概念提出來之前創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)這個(gè)概念的情境(創(chuàng)設(shè)情境的手段可以有看圖片、動(dòng)畫或者視頻、實(shí)驗(yàn)、游戲、提問等等)，營造一種輕松活潑的氛圍，化抽象為直觀，化空中樓閣為觸手可及，利用學(xué)生的多種感官和已有經(jīng)驗(yàn)，通過親身體驗(yàn)和例證分析，明確為什么要引入這個(gè)概念，這個(gè)概念是在什么基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，引入它的物理意義何在？讓學(xué)生經(jīng)歷概念的形成過程，體驗(yàn)抽象、概括的科學(xué)思維方法，這樣的概念就不再是鏡中花、水中月，而是栩栩如生地站在了學(xué)生的面前.