中學(xué)物理概念教學(xué)漫談

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

每當(dāng)我們閱完學(xué)生的試卷進(jìn)行教學(xué)評(píng)估時(shí),常常要說:“學(xué)生的物理概念模糊不清”?梢,物理概念教學(xué)當(dāng)前仍是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。

一、物理概念舉足輕重

眾所周知,正確地理解物理概念是學(xué)好物理學(xué)的基礎(chǔ)。例如,力的概念和能量的概念是貫穿中學(xué)物理的一條主線。在運(yùn)動(dòng)學(xué)中,只有知道了物體的位移和速度,才可以了解物體的運(yùn)動(dòng)情況,所以位移和速度兩個(gè)概念是貫穿運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,它們的內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律。同樣,力、質(zhì)量、慣性、加速度是貫穿動(dòng)力學(xué)的基本概念,它們的內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成了牛頓運(yùn)動(dòng)定律。站在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的角度去觀察、思維、就可窺見整個(gè)經(jīng)典力學(xué)。

如果沒有理解力的概念,那就很難理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律;如果對(duì)力學(xué)的基本概念模糊不清,那么,想學(xué)好電學(xué)也缺乏基礎(chǔ)。所以,物理概念是物理思維的細(xì)胞,從邏輯學(xué)的角度來說,物理學(xué)就是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,由物理概念組成的判斷和推理的邏輯體系。

由此可見,物理學(xué)中最重要的是物理概念。如果把物理定律比作構(gòu)成宏偉、壯麗的物理學(xué)大廈的支柱,那么物理概念便是構(gòu)成物理學(xué)大廈的磚瓦基石。

二、物理概念教學(xué)程序

(一)物理概念的引入

在物理概念教學(xué)中,首先要使學(xué)生明白原有概念的局限,從而知道為什么要引入新的物理概念。

例如!懊芏取备拍畹囊耄航o學(xué)生一些體積相同、材料不同的長(zhǎng)方體塊,讓他們用手掂輕重,比較其質(zhì)量;再取幾個(gè)試管,放入質(zhì)量相同的不同液體,比較其體積的大小,使學(xué)生從中悟出物質(zhì)的一個(gè)特殊性質(zhì),即“體積相同時(shí),不同物質(zhì)的質(zhì)量不同;質(zhì)量相同時(shí),不同物質(zhì)的體積不同”。接著問學(xué)生“我們能根據(jù)物質(zhì)的顏色、氣味、硬度來辨認(rèn)物質(zhì),但如果兩種物質(zhì)的顏色。氣味、硬度都相同時(shí),還有什么方法可以區(qū)分它們呢?”于是,學(xué)生感到還有必要來尋找物質(zhì)的新的特性,從而領(lǐng)會(huì)用單位體積的質(zhì)量來表征物質(zhì)的一種特性的方法,由此便引入了密度這個(gè)概念。

(二)物理概念的形成

知道了引入概念的必要性后,接著的問題是理解這個(gè)概念到底怎樣描述了某一物理現(xiàn)象的本質(zhì)?它的內(nèi)容是什么?一句話,概念是怎樣形成或建立起來的?

物理學(xué)是借“物”求“理”,物理概念是物理現(xiàn)象的本質(zhì)在人們頭腦中的反映,所以,為了形成概念,首先必須給學(xué)生提供足夠的感性材料(例如,列舉生活中熟悉的實(shí)例,或觀察模型、實(shí)物、示意圖,或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等等),然后啟發(fā)誘導(dǎo),讓學(xué)生觀察、思維、分析、比較“現(xiàn)象”的共同屬性,概括、抽象出其本質(zhì),得出物理概念的定義,進(jìn)而導(dǎo)出物理概念的定義式和單位(如果這個(gè)物理概念是物理量的話)。

例如,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的“加速度”這個(gè)概念的形成可以通過列舉實(shí)例:

火車開動(dòng)時(shí),它的速度從零增加到幾十米每秒,需要幾分鐘。

汽車開動(dòng)時(shí),它的速度從零增加到幾十米每秒,只需幾秒鐘;

步槍射擊時(shí),子彈的速度從零增加到幾百米每秒,僅用千分之幾秒;

急速駛行的火車要停下來,需要幾十秒鐘;

急速行駛的汽車要停下來,幾秒鐘就夠了;

子彈射入墻壁中,干分之幾秒鐘就可停止。

由此可知,常見的許多變速運(yùn)動(dòng),其速度變化的快慢不同,而且差別較大。

物體運(yùn)動(dòng)速度改變的快慢有重要的現(xiàn)實(shí)意義:百米賽跑,起跑時(shí)速度增加的快,可以縮短運(yùn)動(dòng)時(shí)間,提高成績(jī);汽車在緊急剎車時(shí),速度改變的快,則可避免發(fā)生事故。

“為了表示速度改變的快慢,便引入了一個(gè)新的物理概念“加速度”。

值得注意的是,形成概念的前提是使學(xué)生獲得十分豐富的、有助于形成這個(gè)概念的感性材料。從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),是認(rèn)識(shí)上的飛躍,這個(gè)過程只能由學(xué)生自己來完成。如果教師包辦代替,在羅列一些物理現(xiàn)象之后,就簡(jiǎn)單地把物理概念的定義提出來,學(xué)生理解的不充分,就會(huì)造成對(duì)物理概念囫圇吞棗,死記硬背。

(三)物理概念的剖析

學(xué)生初步建立了概念,這只是從正面對(duì)概念的認(rèn)識(shí)。為了比較深刻地理解概念,還需要認(rèn)識(shí)概念的反面,乃至左、右、上、下面,即從全方位來認(rèn)識(shí)概念。為此,必須對(duì)概念進(jìn)行解剖。

1、概念的內(nèi)涵與外延

概念的內(nèi)涵即概念的本質(zhì)。概念的內(nèi)涵既反映了物理對(duì)象某種屬性的“質(zhì)”,又反映了物理對(duì)象某種屬性的“量”(即“量度方式”和“量度單位”),這樣的物理概念也叫物理量。概念的外延即概念的適用范圍,是指概念所反映的具有某一屬性的一個(gè)個(gè)、一類類現(xiàn)象或事物。

概念教學(xué)的關(guān)鍵是使學(xué)生了解概念的內(nèi)涵和外延。定義是明確概念內(nèi)涵和外延的依據(jù)。所以,為了找出概念的內(nèi)涵和外延,必須從分析概念的定義入手!崩纾Φ亩x是“物體對(duì)物體的作用”,力的概念所反映的事物的特有屬性是“物體對(duì)物體的作用”,此即力的內(nèi)涵。力的概念所反映的特有屬性的事物是具有這特有屬性的所有的力,如萬有引力、電磁力、核等具體的力,此即力的概念的外延。同樣,慣性概念的內(nèi)涵是“物體有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)”,外延是“一切物體”。

2、概念的結(jié)構(gòu)

概念的結(jié)構(gòu)指構(gòu)成概念的要素。例如,“速度”的結(jié)構(gòu)是位移與時(shí)間,“沖量”的結(jié)構(gòu)是力與時(shí)間等等。

概念教學(xué)要把概念與構(gòu)成它的要素區(qū)分清楚。速度V既不是位移S,不是時(shí)間t,也不是S/t;S/t只是描述了速度,量度,在數(shù)值上等于速度的大小。

3、概念的特征

物理概念因它在物理學(xué)中的地位和作用的不同,各有自己的特殊性質(zhì)。(1)固有特征:有些物理概念反映了物質(zhì)或物體本身固有的屬性,這些屬性不隨外界條件的改變而改變,只由物質(zhì)或物體本身所決定。

例如,質(zhì)量是物體本身的屬性,同一物體質(zhì)量不變,物體不同質(zhì)量不同;比熱是物質(zhì)本身的屬性,每種物質(zhì)都有比熱且互不相同。

又如,慣性是物體本身的屬性。重力加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度是“場(chǎng)”物質(zhì)本身的屬性。密度、電荷、電阻、折射率等是實(shí)物物質(zhì)本身的屬性。

應(yīng)該注意的是,雖然物質(zhì)的固有屬性與外界因素?zé)o關(guān),但還要用外界因素去定義或量度這些屬性的“量”的大小或強(qiáng)弱程度。例如,用電壓與電流強(qiáng)度之比定義或量度電阻的大小。在導(dǎo)體兩端加上電壓是顯示導(dǎo)體有電阻的外部條件,不加電壓,導(dǎo)體的電阻仍然存在,但人們卻無法感知物質(zhì)的“電阻”屬性,因?yàn)槲镔|(zhì)的固有屬性只能在它與周圍其他事物的相互聯(lián)系、相互作用中顯示出來,所以物質(zhì)的固有屬性要用外界因素來描述、定義或量度。

(2)方向特征:有些物理現(xiàn)象的本質(zhì)在量的方面既有大小、又有方向,那么描述這種現(xiàn)象的物理概念也具有方向特征。如力、動(dòng)量等。

(3)狀態(tài)特征:有些概念是描述物理對(duì)象的狀態(tài)的,物理對(duì)象所處的狀態(tài)不變,描述狀態(tài)的概念物理量就有確定的值。例如,壓強(qiáng)、體積、溫度是描述氣體狀態(tài)的概念;機(jī)械能是描述物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的概念等。

(4)過程特征:有些概念是描述物理對(duì)象變化過程的,這些概念(物理量)的值與物理對(duì)象的變化過程有關(guān)。例如,功的概念、熱量的概念、沖量的概念等。

(5)相對(duì)特征:有的物理現(xiàn)象是相對(duì)于某個(gè)事物而言的,描述它的本質(zhì)的概念就具有“相對(duì)”特征。例如,物體的運(yùn)動(dòng)與參照物有關(guān),參照物不同就會(huì)得出不同的結(jié)論。例如,位移就是一個(gè)具有相對(duì)特征的概念。此外,速度、功、動(dòng)量、動(dòng)能、勢(shì)能等也是具有相對(duì)特征的概念。

(6)統(tǒng)計(jì)特征:描述大量微觀粒子遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)的概念,具有統(tǒng)計(jì)特征。例如,氣體“壓強(qiáng)”概念是描述大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的效果;安培力是磁場(chǎng)對(duì)大量運(yùn)動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)。此外,“物質(zhì)波”、“電子云”等概念也是描述大量微觀粒子運(yùn)動(dòng)遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律所產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)的。

4、與其它概念的關(guān)系

為了深入理解概念,除了要理解其物理意義外,還應(yīng)找出概念與構(gòu)成它的要素或與它相近的另一概念的異同點(diǎn)及聯(lián)系,幫助學(xué)生掌握概念體系。

所謂概念體系是指由相鄰概念(如靜電場(chǎng)與重力場(chǎng),電力線與磁力線,庫(kù)侖定律與萬有引力定律等)、相似概念(如質(zhì)量與重量、動(dòng)量與動(dòng)能,電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力,電壓與電動(dòng)勢(shì)等)、相反概念(如力的合成與力的分解,正功與負(fù)功等)、并列概念(如電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì))、從屬概念(如電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度等)組成的系列概念。

只有當(dāng)學(xué)生弄清了這些易混概念的區(qū)別與聯(lián)系,才能正確理解概念,防止錯(cuò)用概念,提高運(yùn)用概念的能力。

(四)物理概念的歷史

任何一本物理教科書,都不可能孤立地講述物理知識(shí)而不涉及物理學(xué)史。如中學(xué)物理中“光的本性”一章,就介紹了光的本性學(xué)說的發(fā)展簡(jiǎn)史,所以物理學(xué)史內(nèi)容是中學(xué)物理的有機(jī)組成部分。

因?yàn)闅v史上物理學(xué)家對(duì)某一物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的發(fā)現(xiàn),其思維過程與今天學(xué)生認(rèn)識(shí)這一問題的思路往往有類似之處,所以概念教學(xué)有時(shí)可借助于物理學(xué)史料來啟發(fā)學(xué)生思維。教學(xué)實(shí)踐表明,學(xué)習(xí)物理學(xué)史,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深對(duì)物理概念的理解。

對(duì)于物理概念,只有了解了它們?cè)跉v史上如何產(chǎn)生、形成和發(fā)展的過程,才能更深刻地理解它們的本質(zhì)。例如,“動(dòng)量”和“動(dòng)能”是物理學(xué)中兩個(gè)極為重要的概念,它們都和質(zhì)量、速度這兩個(gè)概念有關(guān)。如果只講述定義,即使詳細(xì)羅列兩者的區(qū)別,學(xué)生仍舊不能深刻領(lǐng)會(huì)這兩個(gè)概念的物理本質(zhì),在分析具體問題時(shí),經(jīng)常會(huì)混淆不清。究竟是動(dòng)量還是動(dòng)能才真正是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的量度呢?這個(gè)問題在物理學(xué)史上曾經(jīng)有過長(zhǎng)期的爭(zhēng)論。從17世紀(jì)笛卡兒和萊布尼茲等人作為量度運(yùn)動(dòng)量的物理量提出這兩個(gè)概念后,經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的爭(zhēng)論,直到19世紀(jì)中期,才由恩格斯根據(jù)當(dāng)時(shí)自然科學(xué)的最新成就,特別是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的發(fā)現(xiàn),從運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn),精辟地論述了動(dòng)量和動(dòng)能這兩個(gè)概念。恩格斯指出,如果運(yùn)動(dòng)的變化只局限于機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍,不發(fā)生運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化,那么作為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的量度,動(dòng)量是適用的,當(dāng)物體發(fā)生相互作用時(shí),動(dòng)量可以傳遞,系統(tǒng)動(dòng)量的變化遵循動(dòng)量守恒定律。如果機(jī)械運(yùn)動(dòng)消失,而以等量的其它形式的能量(勢(shì)能、熱能、電磁能、化學(xué)能等)出現(xiàn),動(dòng)量在這里就不能正確地反映運(yùn)動(dòng)的量的變化,機(jī)械運(yùn)動(dòng)的量度必須用動(dòng)能來表示,系統(tǒng)機(jī)械能的變化遵循機(jī)械能守恒定律。

到了1905年,愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對(duì)論,進(jìn)一步指出動(dòng)量和動(dòng)能原來是一個(gè)統(tǒng)一的“能量──動(dòng)量矢量”的不同分量,揭示了兩種量度的統(tǒng)一,從而在一個(gè)新的水平上平息了兩種量度的曠日持久的爭(zhēng)論。

當(dāng)然,講解物理概念發(fā)展史要與物理概念教學(xué)水乳交融、恰到好處,而不能牽強(qiáng)附會(huì)。

(五)物理概念的鞏固

1、理解了概念的標(biāo)準(zhǔn)

檢查學(xué)生是否理解了概念,就看他們能否回答“概念是怎樣引出來的?怎樣形成或建立的??jī)?nèi)涵和外延是什么?與其它概念有何關(guān)系?”這樣幾個(gè)問題。

2、編撰適當(dāng)例題

在概念上容易出錯(cuò)的地方,編撰適當(dāng)?shù)睦},變化條件,多方設(shè)問。例如,為了鞏固“電場(chǎng)強(qiáng)度”這一概念,可編撰下列一組問題:

(1)為什么說電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)?

(2)在電場(chǎng)中的P點(diǎn)放一個(gè)2.0×10-8庫(kù)侖的點(diǎn)電荷,它受到的電場(chǎng)力是4×10-10牛頓,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?假定在P點(diǎn)改放一個(gè)8×10-8庫(kù)侖的點(diǎn)電荷,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?如果在P點(diǎn)不放電荷;P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大,為什么?

(3)關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,下列說法中正確的是:

A、由E=F/q可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度眼放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力成正比。

B、由E=F/q可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電荷所受電場(chǎng)力總是跟電荷電量成正比。

C、放入電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電荷所受的電場(chǎng)力越大。則該點(diǎn)處的電場(chǎng)越強(qiáng)。

D、放入電場(chǎng)中某點(diǎn)處的單位電荷所受的電場(chǎng)力越大,則該點(diǎn)處的電場(chǎng)越強(qiáng)。

E、由公式E=F/q可知,E與Q成反比;由公式E=Kq/r2可知,E與q成正比。可見這兩個(gè)公式是不相容的。

F、放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷的電量改變時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度也隨之改變;將檢驗(yàn)電荷拿走,該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是零。

這些問題很容易把學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的模糊認(rèn)識(shí)暴露出來。有的學(xué)生硬套公式E=F/q,有的學(xué)生則以為“q變F就變,E也隨著變;沒有q,F(xiàn)就不存在,場(chǎng)強(qiáng)也就消失了”。澄清了學(xué)生對(duì)概念的模糊認(rèn)識(shí),便會(huì)形成正確概念。

3、準(zhǔn)確理解,熟練記憶

在理解概念的基礎(chǔ)上,熟記其中的道理。道理記住了,隨時(shí)都可以回憶起概念的來龍去脈,從而鞏固地掌握概念。

總之,學(xué)習(xí)一個(gè)概念,必須使學(xué)生了解它的來龍去脈,最后留在學(xué)生頭腦里的是一幅能夠反映現(xiàn)象之間密切聯(lián)系的、完整的物理圖景,而不是干巴巴、孤零零的幾句話。

三物理概念的進(jìn)化

由于人們是在有限時(shí)空范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)無限變化發(fā)展的物理現(xiàn)象,所以人們對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)也經(jīng)歷一個(gè)由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、由表及里的過程。換句話說,一個(gè)完整的概念往往是不能一次了解清楚的,講概念就要有一個(gè)發(fā)展過程。

例如,力的概念的發(fā)展,從亞里斯多德時(shí)代到牛頓時(shí)代就經(jīng)歷了兩千多年;愛因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論物理,完全從另一個(gè)觀點(diǎn)研究物理,徹底拋棄了牛頓物理中力的概念。“光”這個(gè)物理概念,就經(jīng)歷了牛頓的粒子說、惠更斯的波動(dòng)說、麥克斯韋的電磁說、愛因斯坦的量子說,直到揭示了光的波粒二象性的本質(zhì)特征,長(zhǎng)達(dá)四個(gè)世紀(jì)。

事實(shí)上,任何一個(gè)物理概念的形成都經(jīng)歷了一個(gè)動(dòng)態(tài)的、歷史的階段,都有一個(gè)從感性到理性、從低級(jí)到高級(jí)、從粗糙到嚴(yán)格的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過程。講物理概念,應(yīng)從歷史發(fā)展過程來講,講怎樣反復(fù)糾正錯(cuò)誤的概念,現(xiàn)在的概念是什么,使學(xué)生懂得所學(xué)的東西、將來是要有發(fā)展的,不是死的。這樣就把概念講活了。否則,學(xué)生就以為物理概念是天經(jīng)地義的、絕對(duì)不能破壞的,從而形成一種僵化的思想。事實(shí)不是這樣,物理學(xué)永遠(yuǎn)是在不斷前進(jìn)、不斷發(fā)展的。比如我們學(xué)習(xí)物體的導(dǎo)電性能時(shí),把物體分為絕緣體和導(dǎo)體,后來出現(xiàn)了半導(dǎo)體,它應(yīng)該屬于哪一類呢?一種僵化的思想就不能適應(yīng)這些問題。

用變化的、發(fā)展的觀點(diǎn),結(jié)合物理概念發(fā)展史講解物理概念,既符合人類認(rèn)識(shí)規(guī)律,又有著故事趣味性,自然會(huì)加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解,同時(shí)還有助于消除學(xué)生對(duì)物理概念來源的、“神秘感”。

沒有任何一個(gè)物理概念、定律可以被視為終極真理,人們?cè)谟邢迺r(shí)空范圍內(nèi)獲得的物理知識(shí)只能是近似的、相對(duì)的真理、物理學(xué)大廈只能完善,卻永遠(yuǎn)不會(huì)封頂。

四、應(yīng)該注意的幾個(gè)問題

(一)用多種方法,形成物理概念。從認(rèn)識(shí)論的角度來看,物理學(xué)家探索物理的方法與物理教學(xué)的方法基本上是一致的。不過前者是物理學(xué)家尋覓直接經(jīng)驗(yàn),后者是學(xué)生在教材、教師的安排、引導(dǎo)下有目的地學(xué)習(xí)間接知識(shí)。所以物理教學(xué)不可能像物理學(xué)家創(chuàng)立概念、發(fā)現(xiàn)定律那樣親身經(jīng)歷、事事實(shí)驗(yàn)。這就是說,一些比較抽象的物理概念的形成,就可能因無法通過實(shí)驗(yàn),而只能采用其它方法。

1、類比方法:如用水流類比電流,用水壓類比電壓,用電場(chǎng)類比磁場(chǎng)等。

2、比較思維:如比較電場(chǎng)與重力場(chǎng),從而講清電場(chǎng)概念。

3、演繹推理:如根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。公式推導(dǎo)出洛侖茲力公式等等。

4、比喻方法:如用地勢(shì)降落的陡度比喻電勢(shì)降落的陡度,使“電勢(shì)降落的陡度”這一概念一目了然。

5、溫故知新:因?yàn)楦拍钍乾F(xiàn)象本質(zhì)屬性的反映,而一切現(xiàn)象都是相互聯(lián)系著的,概念之間亦必然反映了這種聯(lián)系,所以抓住概念之間的內(nèi)在聯(lián)系,由舊概念會(huì)闡明新概念,是認(rèn)識(shí)新概念的重要方法。如講電容這一概念時(shí),首先要弄清電量和電壓的概念;講波必須先學(xué)好振動(dòng);講電功概念,須充分利用學(xué)生已有的機(jī)械功、電壓、電量、電流強(qiáng)度、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律等概念和知識(shí)……。

6、理想化思維:在物理學(xué)中,實(shí)際研究對(duì)象和它所處的環(huán)境一般比較復(fù)雜,決定的因素和受約束的條件很多,如果不分主次輕重地考慮一切因素和條件,那么必然會(huì)使問題復(fù)雜化而無法研究。為了方便研究,暫時(shí)拋開次要的或非本質(zhì)的因素,割斷事物的某些聯(lián)系,保留實(shí)際對(duì)象的某些主要性質(zhì)和主要條件,加以概括,這種形成概念的方法,就稱為理想化思維。例如,研究自由落體運(yùn)動(dòng),我們突出了物體的質(zhì)量和地球?qū)λ囊Γ雎粤宋矬w的幾何形狀、空氣的阻力和周圍物體對(duì)它的引力,并且不考慮可能出現(xiàn)的偶然因素,從而將實(shí)際物體理想化、抽象化為一個(gè)有質(zhì)量的幾何點(diǎn),形成“質(zhì)點(diǎn)”和“自由落體運(yùn)動(dòng)”的概念。

物理學(xué)中所研究的對(duì)象一般都是理想化的物理模型。研究物理學(xué)如果不采用適當(dāng)?shù)奈锢砟P停敲淳秃茈y理解物理現(xiàn)象的本質(zhì),一個(gè)物理模型勝過無數(shù)個(gè)事實(shí)。

(二)講清概念的關(guān)鍵意義

對(duì)每個(gè)物理概念,要注意從物理現(xiàn)象中抽象出共同屬性的東西,所謂某個(gè)概念的關(guān)鍵意義就是指這個(gè)。例如,靜摩擦力這個(gè)概念是從大量的“相互接觸的兩個(gè)物體在外力作用下有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(各以對(duì)方為參照物)而又保持相對(duì)靜止”這樣的運(yùn)動(dòng)形式抽象出“靜摩擦力總是阻礙物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)”這一共同屬性的,此即靜摩擦力的關(guān)鍵意義。

(三)對(duì)概念定義中的關(guān)鍵“字”、“詞”要咬文嚼字

例如,楞次定律:“感生電流的方向,總是要使感生電流的磁場(chǎng),阻礙引起感生電流的磁通量的變化”。第一句話指出定律的用途是判斷“感生電流方向”;第二句中的“總是”,其含義是“一定如此”;第三句中的“阻礙”,既不是“阻止”,也不是“產(chǎn)生相反方向的磁通量”,而是“引起感生電流的磁通量減少時(shí),感生電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,阻礙它減少;引起感生電流的磁通量增加時(shí),感生電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,阻礙它增加”。同時(shí)要注意“引起感生電流的磁通量是變化的,感生電流的磁場(chǎng)總是阻礙這個(gè)變化的”。

總之,對(duì)概念的定義要進(jìn)行逐字逐句的講解,重要的“字”、“詞”要認(rèn)真推敲,使學(xué)生對(duì)概念有明確的認(rèn)識(shí)。

(四)注意物理概念的科學(xué)性和邏輯性

如前所述,物理概念是發(fā)展的、進(jìn)化的,不可能一次講清。因而,教學(xué)中不必死摳概念的嚴(yán)密性,只要突出其本質(zhì)的一面就可以了。但不苛求概念的嚴(yán)密性,與要注意概念的科學(xué)性和邏輯性并不矛盾。常常發(fā)現(xiàn)學(xué)生把“電勢(shì)的高低”說成“電勢(shì)的大小”;把光的反射定律中的“反射角等于人射角”說成“入射角等于反射角”等等,要隨時(shí)注意糾正。

(五)注意物理概念同語文、數(shù)學(xué)的聯(lián)系物理與語文有聯(lián)系,要善于用語文知識(shí)來說明物理概念。例如,能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的表述文字很長(zhǎng),但只要運(yùn)用語文知識(shí)抓住這句話的主體“總的能量保持不變”,就不難理解句子中的“不會(huì)創(chuàng)生”“不會(huì)消滅”等都是用來說明主體的。

物理與數(shù)學(xué)有密切的聯(lián)系。一方面應(yīng)當(dāng)理解數(shù)學(xué)是物理的工具,但另一方面要注意,不能把物理概念數(shù)學(xué)化,不能把概念的物理意義淹沒在數(shù)學(xué)公式中。例如,E=F/q的物理意義是電場(chǎng)力F與檢驗(yàn)電荷的電量q成正比,比值E表示電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,不能根據(jù)這個(gè)公式認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度E與電場(chǎng)力對(duì)成正比,與電荷的電量q成反比。

(六)切忌從定義出發(fā)講概念

物理概念是具體物理現(xiàn)象的概括、抽象,概念教學(xué)必須通過實(shí)際材料或列舉實(shí)例來進(jìn)行。即使是抽象的物理概念,教學(xué)時(shí)也應(yīng)當(dāng)將有關(guān)的現(xiàn)象展示出來。切忌從定義出發(fā)講概念,因?yàn)檫@樣學(xué)生獲得的概念不是從感性認(rèn)識(shí)上升出?來的理性認(rèn)識(shí),而是空洞的詞句,會(huì)造成學(xué)生對(duì)定義的死記硬背。

(七)從“系統(tǒng)”觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行概念教學(xué)“系統(tǒng)”觀點(diǎn)就是聯(lián)系起來整體考察的觀點(diǎn)。

搞好物理概念教學(xué)的含義,不僅僅是講清概念本身的定義,還應(yīng)搞好物理定律、原理、公式的總和的教學(xué)。只有把概念形成的教學(xué)與定律、公式的教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來,才能使學(xué)生比較全面、深刻地理解概念,獲得運(yùn)用概念分析、解決問題的能力。因?yàn)槲锢矶墒俏锢砀拍钪g的內(nèi)在聯(lián)系,所以只有很好地領(lǐng)會(huì)了物理定律,才能加深對(duì)物理概念的多角度理解。

例如,對(duì)于功的概念,只有在學(xué)生學(xué)習(xí)了功能關(guān)系或動(dòng)能定理之后,才能明白為什么要用力與位移的乘積來定義功,否則功能關(guān)系或動(dòng)能定理是不會(huì)成立的;也只有當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律、熱力學(xué)第一定律,能量守恒定律之后,才能真正領(lǐng)會(huì)功的本質(zhì):功是能量傳遞或轉(zhuǎn)化的一種量度,一切做功過程都是能量的傳遞或轉(zhuǎn)化過程。

(八)運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)原則

無論教師講課采用什么方法,都必須運(yùn)用啟發(fā)式的教學(xué)原則。所謂啟發(fā)式就是教師的講要帶動(dòng)學(xué)生的想,促使學(xué)生思考。只有學(xué)生通過自己的思考弄懂的、不是死記硬背的概念,才能印象深刻、記憶牢固。

學(xué)生的知識(shí),主要靠他們動(dòng)手感知、動(dòng)腦思維獲得。教師的作用在于指導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度和方法去探求知識(shí)!耙粋(gè)壞的教師奉送真理,一個(gè)好的教師則教人發(fā)現(xiàn)真理”。“不要教死的知識(shí),要授之以方法,打開學(xué)生的思路,培養(yǎng)他們的自學(xué)能力,獨(dú)立思考去掌握各門學(xué)科的規(guī)律!

(九)發(fā)現(xiàn)和剖析學(xué)生頭腦中存在的“先驗(yàn)概念”

所謂先驗(yàn)概念,是指學(xué)生在學(xué)習(xí)某一物理概念之前,腦子里已對(duì)這一概念形成的偏見。如果認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)某一物理概念之前頭腦中是一片空白,那顯然是不符合事實(shí)的。例如,亞里斯多德關(guān)于力是維持物體運(yùn)動(dòng)原因的觀點(diǎn),雖早在17世紀(jì)已被伽利略和牛頓等人否定,但直到今天我們?cè)谡n堂上講“運(yùn)動(dòng)和力”的概念時(shí),這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)在學(xué)生頭腦中仍屢見不鮮。因此,進(jìn)行物理概念教學(xué)要注意發(fā)現(xiàn)和剖析學(xué)生頭腦中存在的先驗(yàn)概念。從而使學(xué)生領(lǐng)悟到新概念是正確的。先驗(yàn)概念是錯(cuò)誤的。這對(duì)于學(xué)生形成正確的物理概念有很大幫助,能起到印象深刻、記憶牢固的作用。

(十)師生共鳴

教學(xué)是科學(xué),也是藝術(shù)。教學(xué)的藝術(shù)性,首先是教師在教態(tài)上要給學(xué)生以親切感和行為美,創(chuàng)造一個(gè)融洽的教學(xué)氣氛,引起學(xué)生共鳴,使學(xué)生心情舒暢、思維活躍,毫無保留地將自己頭腦中的先驗(yàn)概念傾吐出來,成為教師啟發(fā)誘導(dǎo)的材料。教師與學(xué)生平等地探討物理概念,好像“有緣千里來相會(huì)”,定會(huì)為概念教學(xué)的成功奠定基礎(chǔ)。


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