物理概念教學(xué)模式探討

摘要: 本文總結(jié)出四種中學(xué)物理概念教學(xué)模式，就教師如何在教育教學(xué)中將抽象問(wèn)題形象化，培養(yǎng)學(xué)生思維等問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞: 物理概念教學(xué)模式

物理概念是物理現(xiàn)象、物理過(guò)程的概括化和抽象化的思維形式，又是物理學(xué)習(xí)和物理思維的基本單位，是物理基礎(chǔ)知識(shí)最重要的內(nèi)容。物理概念形成的教學(xué)過(guò)程，是以教材為基礎(chǔ)、學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的復(fù)雜過(guò)程，可歸納為:感知活動(dòng)(提出問(wèn)題、導(dǎo)讀教材、觀察實(shí)驗(yàn))→構(gòu)建結(jié)構(gòu)(概念、數(shù)學(xué)、知識(shí)結(jié)構(gòu))→掌握方法(邏輯法、分析法等)→鞏固深化(概念拓展、方法應(yīng)用、能力遷移)→評(píng)價(jià)反饋(課堂、課后、階段)。

1.“演示實(shí)驗(yàn)—?dú)w納”模式

教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，分析影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種因素，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中歸納事物的特征，找到物理現(xiàn)象中的規(guī)律，形成概念，以此發(fā)展為對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，是物理科學(xué)研究的基本方法。該教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)是:提出問(wèn)題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析實(shí)驗(yàn)→定義概念→概念運(yùn)用。

如:“壓強(qiáng)”概念的教學(xué)設(shè)計(jì)。我先放一段影片——在沼澤地中，一個(gè)人陷入其中，越掙扎越陷得深;另一人同樣陷入其中，因迅速趴下，慢慢移動(dòng)身體，終于脫離險(xiǎn)境。根據(jù)影片我向?qū)W生提出問(wèn)題:體重差不多的兩個(gè)人，在沼澤中遇險(xiǎn)，為什么后者能夠脫險(xiǎn)?根據(jù)是什么?在學(xué)生判斷后者受力面積較大的基礎(chǔ)上，我拿出裝有沙子的大容器和四腳為釘子的小桌子，問(wèn)學(xué)生該如何驗(yàn)證剛才的判斷。我先做桌子四腳在下的實(shí)驗(yàn)，桌子陷了下去;再將桌子翻過(guò)來(lái)，做桌面在下的實(shí)驗(yàn)，桌子幾乎沒(méi)有下陷。我再問(wèn)學(xué)生:桌面在下時(shí)，能否使桌子陷得深些?學(xué)生答:加力。于是我加上一個(gè)大砝碼，看到確實(shí)有效。由此確定:物體對(duì)支持面的作用效果決定于兩個(gè)方面——壓力大小和接觸面的大小。壓力越大，作用效果越明顯;接觸面積越小，作用效果越明顯。由此我導(dǎo)出了壓強(qiáng)定義式P=F/S和壓強(qiáng)概念。最后我讓學(xué)生舉例說(shuō)明壓強(qiáng)概念在實(shí)際生活中的應(yīng)用:滑雪板、載重汽車輪胎、坦克履帶、紙邊割手、刀具等。

2.“理想實(shí)驗(yàn)—探究”模式

該模式是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，排除實(shí)際實(shí)驗(yàn)中影響物理過(guò)程的諸多次要因素后實(shí)現(xiàn)“理想實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)理想實(shí)驗(yàn)分析物理現(xiàn)象，歸納出事物的本質(zhì)，以此獲得新的物理概念。這是探究新的事物、構(gòu)建物理概念的過(guò)程中形成的一種科學(xué)方法，也是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容。該教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)是:提出問(wèn)題→理想實(shí)驗(yàn)→分析、推理、歸納→得出概念。

如:“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”概念的教學(xué)設(shè)計(jì)。我先向?qū)W生提出問(wèn)題:“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因嗎?”接著我引導(dǎo)學(xué)生做“伽利略理想實(shí)驗(yàn)”。我先讓學(xué)生將小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下來(lái)，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。若沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度。若減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在第二個(gè)斜面上達(dá)到原來(lái)的高度就要通過(guò)更長(zhǎng)的路程。我繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，使它最終成為水平面，小球則永遠(yuǎn)達(dá)不到原來(lái)的高度，又沒(méi)有使其減速的原因或加速的原因，那么小球應(yīng)該在這個(gè)水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)了。由此得出結(jié)論:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。在完成伽利略理想實(shí)驗(yàn)后，我舉了幾個(gè)實(shí)例，讓學(xué)生試著回答，如:“為什么靜止物體不推不動(dòng)?”“在桌面上滑行的物體最后都要停下來(lái)?”以此引導(dǎo)他們分析原因——阻力的存在，以鞏固概念。

3.“問(wèn)題—推理”模式

“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)……”，這是認(rèn)識(shí)論的基本規(guī)律。隨著對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的深入，新的問(wèn)題不斷出現(xiàn)，運(yùn)用過(guò)去所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)分析綜合、邏輯推理、發(fā)展舊概念、得到新概念，這是探尋客觀世界的一種方法，也是人們對(duì)周圍世界認(rèn)識(shí)的一條途徑。訓(xùn)練學(xué)生熟悉這種思維方式，是很重要的。該教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)為:提出問(wèn)題→分析、歸納特征→表達(dá)式及概念。如教師可在電動(dòng)勢(shì)、電場(chǎng)、靜電屏蔽等概念的教學(xué)中用此模式。

4.“人文”模式

教師可通過(guò)對(duì)科學(xué)史史料的運(yùn)用，帶領(lǐng)學(xué)生了解物理概念的建立過(guò)程，理解有關(guān)概念深刻內(nèi)涵和特點(diǎn)，從而掌握概念。物理概念是物理學(xué)家早已建立起來(lái)的，中學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念不可能與當(dāng)初物理學(xué)家那樣去經(jīng)歷那么多的坎坷和挫折，但是為幫助他們建立科學(xué)的世界觀和方法論，教師在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⒁恍v史告訴他們，卻是很必要的。教師應(yīng)讓學(xué)生為科學(xué)家的失敗而嘆息，為科學(xué)家找到光明而欣慰，使學(xué)生了解科學(xué)家勞動(dòng)的艱辛，理解正確的科學(xué)觀念和方法論之重要。這樣可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使其懂得真理的追求是無(wú)止境的，正如偉大的物理學(xué)家牛頓所說(shuō):“……在我看來(lái)，我不過(guò)像一個(gè)在海濱玩耍的孩子，為時(shí)而發(fā)現(xiàn)一塊比平常光滑的石子或美麗的貝殼而感到高興。”該教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)為:提出問(wèn)題→歷史材料及實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)→歸納總結(jié)→得出概念。

如:“感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”概念的教學(xué)設(shè)計(jì)。

提出問(wèn)題:“奧斯特實(shí)驗(yàn)”指出“電能生磁”，那么，“磁”能否生“電”呢?

史料和實(shí)驗(yàn)再現(xiàn):1824年，法拉第開(kāi)始系統(tǒng)地實(shí)驗(yàn)探索。法拉第用一塊強(qiáng)磁鐵放在導(dǎo)線旁邊，認(rèn)為會(huì)在導(dǎo)線中感應(yīng)出電流來(lái)，他認(rèn)為只要磁場(chǎng)存在，就能使導(dǎo)線“感應(yīng)”出電流來(lái)，結(jié)果“檢流計(jì)”的指針紋絲不動(dòng)。1825年，法拉第又將兩根導(dǎo)線并排放置，在其中一根導(dǎo)線中通入強(qiáng)電流，仍然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線中有感應(yīng)電流出現(xiàn)。后來(lái)他又用導(dǎo)線繞成線圈代替磁鐵，希望能用更強(qiáng)的磁場(chǎng)感應(yīng)出電流來(lái)，結(jié)果還是什么也沒(méi)發(fā)現(xiàn)。1831年4月，法拉第做了一個(gè)鐵環(huán)，在鐵環(huán)的左半邊繞制了三個(gè)大線圈，連接在“檢流計(jì)”上;右半邊繞了一個(gè)大線圈，當(dāng)他把右邊的線圈接到用100伏大電池結(jié)成的“大電堆”上時(shí)，發(fā)現(xiàn)“檢流計(jì)”的指針動(dòng)了。法拉第非常興奮，再一看，指針又不動(dòng)了，而線圈仍然和“電堆”相連接。這是為什么?指針應(yīng)該一直指向一邊呀。于是他又把線圈和“電堆”斷開(kāi)，發(fā)現(xiàn)指針又動(dòng)了，而且是反向偏轉(zhuǎn)，接著回到零點(diǎn)。法拉第認(rèn)為導(dǎo)線太長(zhǎng)，把感應(yīng)電流消耗了，使導(dǎo)線中感應(yīng)電流不能持續(xù)存在，于是他把導(dǎo)線縮短，但結(jié)果還是如此。他又把鐵環(huán)變成銅環(huán)、木環(huán)和紙環(huán)時(shí)，現(xiàn)象依然如故。1831年10月17日，法拉第用紙做了一個(gè)大圓筒，其上繞了8層線圈，串聯(lián)后接到“檢流計(jì)”上。然后他將一根條形磁鐵迅速插入線圈筒中，“檢流計(jì)”的指針動(dòng)了。他終于證明了“磁”生“電”(邊講邊做實(shí)驗(yàn))。

歸納總結(jié)、得結(jié)論:感應(yīng)電流的產(chǎn)生是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，它并不取決于磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，而是靠磁鐵的移動(dòng)或電流的變化，即穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生了變化，“磁”才能生“電”。

物理學(xué)家勞厄說(shuō):“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力，教育無(wú)非是一切已學(xué)的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下的東西。”物理學(xué)作為一門發(fā)展最早、基礎(chǔ)性最強(qiáng)、影響最大的自然科學(xué)，在物理思想、方法、理論等方面都閃爍著人文精神的光輝。物理概念又是物理學(xué)中最為重要的，所以中學(xué)物理教師在教學(xué)過(guò)程中重視概念教學(xué)，給學(xué)生構(gòu)建正確的物理概念形成過(guò)程十分必要。

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