關(guān)于物理概念教學的若干體會與思考

摘要：概念教學在物理教學中占有重要的地位。本文從闡述概念教學的重要性入手，針對性地分析了概念的引入和概念的建立過程，探討了概念教學中應(yīng)該注意的幾個方面問題。

關(guān)鍵詞：概念教學；物理教學；概念引入；概念建立

物理概念是物理現(xiàn)象和物理過程的共同屬性和本質(zhì)特征在人腦中的反映，是對物理現(xiàn)象和物理過程的抽象化和概括思維的方式。借助于概念作為分析、判斷、綜合、推理等邏輯思維的出發(fā)點，人們才能找到支配復(fù)雜的物理世界的規(guī)律，才能筑起宏偉的物理學大廈。無論是遠古時代，還是當代的教育教學理論中，你都能真切的感受到概念教學在教育家們心中的地位，也能體會到它在教學中應(yīng)處于的重要地位。

但在目前的物理教學中，很多教師雖然都知道概念教學的重要性，但實際上卻不夠重視，以至于讓學生誤認為，物理概念只要從字面上認識就可以了，最終導(dǎo)致學生對物理概念認識不清，理解不深，似懂非懂，無法正確判定題目中的相關(guān)概念，以至于對物理規(guī)律也無法正確的認識、分析、推理和靈活運用，這種現(xiàn)象在高三階段尤為突出。如何改變這種狀況呢?通過多年的摸索，筆者覺得以下幾點尤為重要。

一、弄清概念引入的必要性

首先，任何一個物理概念的引入都有其必要性，只有引入這個概念。才能解釋現(xiàn)象，解決問題。學生在理解物理概念的這種客觀性上還是有難度的，僅僅靠老師直接的傳授是很難達到的。因此教師首先要在備課方麗多下工夫，課前一定要先弄清所要講授的概念為什么要引入，不引人為什么不行。使學生領(lǐng)會每一概念的引入都有其必要性。因為“必要”，所以教師才要認真教，學生才要認真學。而這種必要性，教師只要用心分析教材，鉆研教材，查找相關(guān)資料，就不難領(lǐng)會。如加速度概念的引入，筆者認為可先列舉：自然界的所有物體都在做機械運動，運動的快慢可以用速度來描述。而大多數(shù)物體運動的速度都在變化，且變化快慢不一定相同，如何描述物體速度變化的快慢呢?用速度這個物理量無法描述這一變化特征，舉例：甲、乙兩輛車，速度都由0增加到100公里每小時，而甲車用了10s，乙車用了5S，很顯然。甲、乙兩車速度增量相同，但時間不同，乙車速度變化快些，僅用速度100公里每小時這個量顯然無法描述這一特征，因此，非引入一個新的物理量來描述不可，這個物理量就是加速度。

再如角速度概念的引入。在學習完線速度的概念后，知道用線速度可以描述質(zhì)點做圓周運動的快慢。那為什么還要引入角速度的概念呢?原來，線速度只能描述質(zhì)點運動的快慢，而無法描述物體轉(zhuǎn)動的快慢。因此引入角速度就很有必要了。為了讓學生領(lǐng)會這一必要性筆者采用以下方法：取兩個不同大小的圓盤，并用皮帶連接(如圖1示)：

勻速轉(zhuǎn)動主動輪的搖柄，讓學生觀察兩圓盤的轉(zhuǎn)動情況，問(1)：兩圓盤轉(zhuǎn)動快慢一樣嗎?(學生：不一樣。B盤快。)問(2)：能否用圓盤邊緣上自A、B兩點的線速度來描述圓盤轉(zhuǎn)動的快慢?(學生：可以。)因為學生通過視覺感受會誤認為U_BU_AO“。接著教師依據(jù)線速度概念提出：既然線速度不等，那么，相同時間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的弧長也一定不等。然后與學生一起做實驗：測量出相同時間內(nèi)A、B兩點轉(zhuǎn)過的弧長都是相等的，說明A、B兩點的線速度相等。這個實驗精確的證明，大、小兩圓盤的轉(zhuǎn)動快慢不同，而圓盤邊緣A、B兩點的線速度卻相同。所以，圓盤邊緣點的線速度無法描述圓盤轉(zhuǎn)動的快慢。為此必須引進一個新的物理量來描述，從而提出角速度的概念。

其實，每個概念的引入都有很明確的必要性，如圓周運動向心力，物質(zhì)的比熱等。運用必要性的特點引入概念。不僅能激發(fā)學生的興趣，還能提高學生進一步深入學習的主動性，從而促進學生在學習中的積極參與、勤于思考、樂于探究、勇于實驗。也為提高學生的知識和能力奠定基礎(chǔ)，提供保障。

二、如何建立概念，對概念進行描述

教師通過分析、鉆研教材，弄清概念引入的必要性后，接下來很重要的一點，就是如何讓學生充分理解概念的建立過程。著名的心理學家布魯納曾提出：任何學科的基本原理都可以用某種正確的方式教給任何年齡段的任何兒童；教師應(yīng)“盡可能保留一些使人興奮的觀念”，引導(dǎo)學生像科學家那樣“自己去發(fā)現(xiàn)它”。教師應(yīng)根據(jù)不同概念的不同特征，采用不同的教學方法，在自己的引導(dǎo)和啟發(fā)下，讓學生與自己一起體會概念的形成過程。并掌握好相關(guān)的概念。

如：加速度這個概念。在其必要性提出后，如何建立加速度這個概念自然就成為下一步要解決的問題：這時，筆者引導(dǎo)學生分析下面的表(1)。(先不出現(xiàn)加速度欄)

分析：(1)甲、乙兩物體△u相同，可以比較△t，△t小的乙，速度變化快；

(2)乙、丙兩物體△t相同，可以比較△u，△u大的乙，速度變化快；

問：甲和丙，△v和△t都不同，怎么比較呢?

引導(dǎo)學生充分討論，得到兩種不同的方法：①變△￡相同，比較△u，即用△u/△t的比值進行比較，△u/△t大的即速度變化快；②變△u相同，比較△t，即用△t/△u的比值進行比較，△t/△u小的即變化快。但根據(jù)習慣思維，物理學中采用了第一種的方法進行比較，并將△u/△t這一比值定義為加速度。從而建立加速度這個概念。并讓學生完成上圖表格的最后一列。

在加速度的概念建立的過程中，筆者采用了這樣的一種思維方法：由一般到特殊，變未知為已知的方法。在物理學中，還有很多的概念可以采用類似的方法，如速度和磁通變化率的引入等。

除了以上方法外，還可以采用實驗演示法。教師可通過自己對概念的理解，精心設(shè)計一些直觀而對突破難點又非常有效的演示實驗，讓學生感受概念的形成過程。如前面提到的角速度概念的引入。筆者通過一自制教具(如圖2)，層層引導(dǎo)，最終學生自己得到正確的概念。

在學生與老師通過實驗發(fā)現(xiàn)運用圓盤邊緣點的線速度無法描述圓盤的轉(zhuǎn)動快慢后，教師提出：那么，就必須引入一個新的物理量來描述圓盤的轉(zhuǎn)動快慢問題。這個物理量是什么呢?要求這個物理量應(yīng)該小盤比大盤來得大!而且同一圓盤這個物理量必須一樣。下面，同學們再進一步觀察圓盤的轉(zhuǎn)動情況。教師標注好A、B兩點同一時間內(nèi)的起始位置和終了位置，學生能觀察到：在相同的時間內(nèi)，小盤邊緣點與圓心連接的半徑轉(zhuǎn)過角度大。(若學生還不能發(fā)現(xiàn)角度問題，為了能更直觀的觀察到，還可將A、B兩點與圓心的連線用彩色紙條貼上。)進而引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)，實際上同一轉(zhuǎn)動圓盤上各點在柏等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角都相等，不同圓盤這個角度不同，這個角度大的對應(yīng)圓盤轉(zhuǎn)動快。這就說明可以用單位時間內(nèi)半徑掃過的角度來描述圓盤的轉(zhuǎn)動快慢情況。進而理解角速度概念的建立過程。最后教師要進行小結(jié)：線速度與角速度都可以用來描述質(zhì)點做圓周運動的轉(zhuǎn)動快慢，但整體的轉(zhuǎn)動快慢只能用角速度來描述。所以線速度與角速度是不能互相替代的。

又如講解力臂的概念時，以前，是直接給出力臂的定義：支點到力臂的作用線的垂直距離。而對于力臂為什么要這樣定義，它的內(nèi)涵是什么，學生不清楚。現(xiàn)在，筆者要求學生觀察如圖3的實驗：取一根固定好的杠桿。在一端C點掛著重物，用彈簧秤分別在A、B兩點用相同大小的力，沿不同的方向拉杠桿，使兩次都恰好提起重物，即兩力作用效果相同，并把兩次力的方向記下來。請學生思考：這兩次力的大小一樣，支點一樣，力的作用效果相同，但作用點和方向不同，能否找到一個量來代替作用點和方向，使得力的大小一樣，這個量也一樣，產(chǎn)生的效果就相同呢?然后引導(dǎo)學生作出力的作用線(它包含了力的作用點和方向)：教師指出，兩次杠桿繞同一支點轉(zhuǎn)動，所以，應(yīng)該從支點與力的作用線來尋找這個量，接著引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)從支點到兩條力的作用線的距離是相等的。物理學中就將這個距離定義為力臂，即在力使杠桿轉(zhuǎn)動時，只要力的大小相等，力臂相等，力的轉(zhuǎn)動效果就相同，同學還可以改變力的方向再進一步驗證。于是，力的三要素：大小、方向、作用點在轉(zhuǎn)動中就轉(zhuǎn)化為兩要素：力的大小和力臂。通過以上的探究實驗，學生對力臂的概念就有了較為深刻的認識和理解?？梢?，運用設(shè)計巧妙的實驗。就能很好的突破難點，同時也能促進師生間更好的互動。

當然，概念的教學所采用的方法遠不止以上幾種，只要教師肯鉆研，一定能發(fā)現(xiàn)建立每個概念適合的教學方法，所謂教學有法，教無定法，指的就是這個道理。

三、概念教學中還應(yīng)注意的幾個方面

概念教學中除了應(yīng)注意采用不同的方法，將概念的形成過程展現(xiàn)給學生外，在教學過程中，還要注意以下幾點。

1、讓學生理清概念的數(shù)學表達式是決定式還是定義式。大家知道，定義式與決定式是完全不同的。定義式所顯示的只是某個物理量可通過某個表達式求得，而與表達式中的各個物理量無關(guān)，如a=△u/△t生這個表達式是一個定義式，通過△u/△t可求得a，但a與Av和△t均無關(guān)，而其決定式是牛頓第二定律的變形式a=F合/m；又如平行板電容器的電容C=Q/U這個式子也一樣，C可通過Q/U求得，但C與Q和無關(guān)，其決定式是C=ES/4πkd。一般說來，由定義得到的數(shù)學表達式大多為定義式，是學生容易出錯的，教師在教學中要不斷的強調(diào)，并與決定式加以比較，從而讓學生真正的理解。使學生在解答問題時，不至于亂用公式。

2、注意公式使用時，物理量的方向是否能從公式中確定的問題。

物理等式與數(shù)學等式不同之處就在于，它有時涉及矢量問題，具有方向性特征。如，a=F_合/m，只要知道合力的方向，a的方向也就知道，與F_合相同；而有很多定義式中，涉及的物理量雖然也是矢量，但其方向并不由定義式得到，式子只能確定其大小。如：E=F/Q，場強大小可由F/Q得到，但其方向不一定與F方向相同，而只與該點處的正電荷受力方向一致。又如B=F/IL中B的方向與F的方向是互相垂直的。當然，教學中還有很多該注意的問題，筆者就不再一一列舉了。

總之，概念教學對物理課而言是非常重要且必要的，概念課要上好，教師和學生一定要先從思想上高度重視，真正認識到概念引入的必要性和建立概念的過程，這樣在教學過程中就能盡可能的避免文章開頭所提到的現(xiàn)象。