物理概念教學(xué)變化的新趨勢(shì)

張艷香

摘 要：物理概念教學(xué)有兩個(gè)重要的方面：一是物理概念的內(nèi)涵，是反映概念中物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，是該事物區(qū)別于其他事物的本質(zhì)特征;二是概念的外延，是反映物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的對(duì)象，即通常所說的物理概念的運(yùn)用條件及適用范圍.通過具體教學(xué)提出問題，再通過精彩教學(xué)案例說明如何解決問題，最后總結(jié)出物理概念考查出現(xiàn)的趨勢(shì).

關(guān)鍵詞：物理學(xué);物理概念;物理概念教學(xué);新趨勢(shì)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）22-0042 中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問題的提出

物理概念是物理學(xué)的基礎(chǔ)，物理概念的教學(xué)也就是物理教學(xué)的基礎(chǔ).物理概念間的內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成了物理規(guī)律，因此物理概念教學(xué)的效果很大程度上影響著初中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平.由于物理概念的建立必須依賴于大量物理現(xiàn)象、物理事實(shí)，經(jīng)過教師的教學(xué)進(jìn)行思維加工使學(xué)生對(duì)客觀物理世界的認(rèn)識(shí)由極具體感性認(rèn)識(shí)上升到極抽象的理性認(rèn)識(shí)，所以說物理概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生探究能力、思維能力的極其重要的途徑.

物理概念教學(xué)有兩個(gè)重要的方面：一是物理概念的內(nèi)涵，是反映概念中物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，是該事物區(qū)別于其他事物的本質(zhì)特征;二是概念的外延，是反映物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的對(duì)象，即通常所說的物理概念的運(yùn)用條件及適用范圍.

從認(rèn)識(shí)論的角度看，物理概念可分為具體概念、抽象概念和特殊概念.初中學(xué)生學(xué)習(xí)的概念，絕大部分是具體概念.這種概念是以具體的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)而概括、抽象出的概念，如速度、密度、壓強(qiáng)等等.具體概念的建立必須在大量的物理現(xiàn)象、物理事實(shí)和典型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過思維加工活動(dòng)揭示出物理的本質(zhì)特征.

傳統(tǒng)的物理概念的建立過程是：感知活動(dòng)——建構(gòu)結(jié)構(gòu)——掌握方法——鞏固深化.這種模式教學(xué)有兩個(gè)非常值得繼承的優(yōu)點(diǎn)：一是在建構(gòu)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)中重視學(xué)生思維活動(dòng);二是在掌握方法環(huán)節(jié)中重視科學(xué)方法的教育，如控制變量、等效替代等等.但這種概念教學(xué)的方法還存在一定的局限性，概念建模過程中的價(jià)值還沒有充分地被挖掘出來，建模的思維過程還沿用著比較傳統(tǒng)的套路，思維比較單一，教學(xué)過程中是教師牽著學(xué)生的鼻子走.

以傳統(tǒng)的“密度”概念教學(xué)為例：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的這種特性，采集到了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，開始物理概念的建構(gòu)過程.這時(shí)教師一般引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩個(gè)規(guī)律：一是同種物質(zhì)的m/V值相同;二是不同物質(zhì)的m/V值不同.在此基礎(chǔ)上教師給出概念的定義，既然m/V值能描述物質(zhì)的性質(zhì)，我們就把m/V定義為密度.

這種傳統(tǒng)的概念教學(xué)模式比較生硬，受思維定式的影響比較大，比較簡(jiǎn)單直接的把科學(xué)概念灌輸給學(xué)生，而正是這種“灌輸”使得我們的物理教學(xué)失去了培養(yǎng)學(xué)生批判的思維能力和創(chuàng)新的思維能力的機(jī)會(huì)，失去了使初中生可能對(duì)初中物理感興趣的機(jī)會(huì)，從而使物理在初中生的心里變得很陌生，使得物理難學(xué)、抽象的感覺在初中生心里根深蒂固.

2 精彩案例

從目前物理教學(xué)變化的趨勢(shì)看，物理概念教學(xué)更加注重建立物理的概念過程中對(duì)學(xué)生的發(fā)散思維能力、批判思維能力以及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng).筆者所聽過的由吉林大學(xué)附屬中學(xué)特級(jí)教師王顯峰老師所做的關(guān)于“密度”的一節(jié)公開課，對(duì)密度概念的建立過程的處理就很有特色， 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，通過概念建立的常規(guī)和非常規(guī)的方法，鍛煉了學(xué)生的物理建模能力，對(duì)概念的教育價(jià)值挖掘得比較到位，更能體現(xiàn)“越是實(shí)踐的越是深刻的，最有效的學(xué)習(xí)方式應(yīng)是讓學(xué)生在體驗(yàn)和創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)自我”，使人有耳目一新的感覺.

這節(jié)課的精彩之處在于用正反兩種方法描述物質(zhì)的這種特性.

經(jīng)過教師和學(xué)生的共同努力，學(xué)生通過生活中的一些經(jīng)驗(yàn)感受到物質(zhì)確實(shí)存在這么一種性質(zhì)，通過討論明確這種性質(zhì)影響物質(zhì)的質(zhì)量或體積，從而確定了研究這種特性的方法，通過實(shí)驗(yàn)收集到了一系列的數(shù)據(jù)見表1.

在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、抽象出物理概念時(shí)，學(xué)生出現(xiàn)了分歧：一種觀點(diǎn)認(rèn)為既然同種物質(zhì)的m/V值相同，不同種物質(zhì)m/V值不相同，那么m/V就可以描述物質(zhì)的這種特性;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為V/m值也存在著這樣的性質(zhì)，同種物質(zhì)V/m的值相同，不同種物質(zhì)V/m的值不同，可見同樣V/m的值也能描述物質(zhì)的這種特性.

此時(shí)教師并沒有按著傳統(tǒng)的“密度”教學(xué)程序直接給出密度的定義，而是因勢(shì)利導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生再次分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、概括，對(duì)學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)得出的兩種描述方式都加以肯定.接著教師分析學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如果用m/V的形式表示，則m/V的值越大，表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)更致密，m/V的值越小，表示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)更疏松;而如果用V/m的形式來表示物質(zhì)的這種屬性，則V/m的值越大，表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)越疏松，V/m的值越小，表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)上越緊密，由此可以看出這兩種方法都可以描述物質(zhì)的這種屬性，如果人們用第一種方法把m/V定義為“密度”，那么我們想用V/m來描述物質(zhì)的這種性質(zhì)，你如何命名這個(gè)物理量呢？學(xué)生脫口而出：“松度”，真是令人拍案叫絕.

教師接著啟發(fā)：可見“密度”和“松度”都能描述物質(zhì)的這種性質(zhì)，大家再議論一下用哪個(gè)更好？理由是什么？經(jīng)過討論學(xué)生認(rèn)識(shí)到第一種方法更符合人們的思維習(xí)慣，所以科學(xué)上采用了第一種方法，而沒有采用第二種方法.

最后教師總結(jié)：我們都能發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)的密度不同這種特性，也會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究這種特性，更會(huì)通過分析發(fā)現(xiàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律，像科學(xué)家一樣定義新的物理量，所以大家要充滿信心，我們都會(huì)進(jìn)行科學(xué)探究.

在這樣的課堂上，真正以學(xué)生為中心，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，保護(hù)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)造性，也展現(xiàn)了特級(jí)教師的風(fēng)采.

3 物理概念考查出現(xiàn)的趨勢(shì)

在最近幾年出現(xiàn)的中考題上，這種利用正反兩種思維進(jìn)行物理建模的考查也時(shí)有出現(xiàn).

例1 （2016年云南省中考試題）為了探究“物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系”，全班同學(xué)分成若干小組，分工合作，共同收集數(shù)據(jù).

（1）選取鋁和銅制成的實(shí)心金屬組件各1套，形狀如圖1甲所示.

①將托盤天平放在水平桌面上，將移至標(biāo)尺左端的“0”刻度線上，再調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁平衡，分別測(cè)出各金屬塊的質(zhì)量.

②用直尺或量筒（排水法）分別測(cè)算出每個(gè)金屬塊的體積.

（2）如表2為部分小組收集的質(zhì)量和體積的數(shù)據(jù)：

①已根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出了銅組件的m-V圖，請(qǐng)?jiān)谕蛔鴺?biāo)上畫出鋁組件的m-V圖.

②分析圖像可知：同種物質(zhì)組成的不同物體，其質(zhì)量與體積的比值（選填“相同”或“不同”）;體積相同的不同物質(zhì)，質(zhì)量;該比值反映了物質(zhì)的一種特性，稱為.

③若測(cè)得另一鋁質(zhì)實(shí)心物體質(zhì)量為135g，則該物體的體積應(yīng)為cm3.

本題所展開的方法，是學(xué)生學(xué)習(xí)密度概念時(shí)的正常的正向思維過程，m/V反應(yīng)了物質(zhì)特有的一種屬性，稱為物質(zhì)的密度.

例2 （2019年山東煙臺(tái)中考試題）如圖2所示的是田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上運(yùn)動(dòng)員奮力奔跑的場(chǎng)景.比賽開始后，“觀眾”通過，認(rèn)為跑在前面的人運(yùn)動(dòng)得快;比賽結(jié)束后，“裁判員”通過，判定最先到達(dá)終點(diǎn)的人運(yùn)動(dòng)得快.物理學(xué)采?。ㄌ睢坝^眾”或“裁判員”）的方法來比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢.

這道題同樣也給了我們啟示，在“速度”概念的建立過程中，我們也要關(guān)注學(xué)生思維的開放程度.s/t可以描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢程度，s/t的值越大，表示物體運(yùn)動(dòng)越快;反之，s/t的值越小，表示物體運(yùn)動(dòng)越慢.s/t值與物體運(yùn)動(dòng)快慢正相關(guān).同樣t/s也能描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，t/s的值越大，表示物體運(yùn)動(dòng)的越慢，反之，t/s值越小，表示物體運(yùn)動(dòng)越快.s/t值越大，物體運(yùn)動(dòng)越快，我們可以將s/t命名為“速度”;t/s值越大，物體運(yùn)動(dòng)越慢，我們可以將t/s命名為“慢度”，這樣，學(xué)生就可以看到兩種方法概念都能反映運(yùn)動(dòng)快慢的內(nèi)涵.本題所展開的方法應(yīng)該是速度概念研究的兩個(gè)方法都有涉及到.

通過以上論述，我們應(yīng)該能夠感受到傳統(tǒng)的物理概念教學(xué)的一點(diǎn)不足：缺乏靈動(dòng)的思維.如果我們?cè)诔Ｒ?guī)物理概念教學(xué)過程中，都能采用這種物理概念建模方式，甚至將其發(fā)展，盡可能挖掘物理概念教學(xué)的教育價(jià)值，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中自主地建立物理概念，能使學(xué)生更深刻地體會(huì)物理概念的內(nèi)涵，能最大限度的培養(yǎng)學(xué)生的批判思維能力和創(chuàng)新思維能力，同時(shí)能對(duì)學(xué)生進(jìn)行潛移默化的科學(xué)精神教育，使學(xué)生感受到科學(xué)雖然嚴(yán)謹(jǐn)，但并不神秘;科學(xué)并不遙遠(yuǎn)，我們都有能力進(jìn)行科學(xué)研究;激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)物理，達(dá)到物理教學(xué)的三維目標(biāo)即知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀. 學(xué)生學(xué)習(xí)這種開放式的思維方式，能受益終生.同時(shí)這也是我們教育所追求的終極目標(biāo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)創(chuàng)造，這也應(yīng)該是核心素養(yǎng)理念支撐下的真正的物理教學(xué).

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（收稿日期：2019-08-29）