基于大學物理概念教學設計研究

劉喜斌 鄒志軍 廖高華 吳琴琴 陳灝

摘 要：論述了物理概念的特點， 全面闡述了大學物理概念的研究方法，從整體上形成了規范的大學物理概念教學設計過程。為進一步開展大學物理概念教學的研究提供可借鑒的依據。

關鍵詞：大學物理 物理概念 教學設計

概念是一種反映客觀事物研究對象本質屬性的思維形式，它具有高度的概括性和抽象性。人們要認識自然、改造自然必須運用概念，并不斷發展與深化概念。只有突徹掌握了基本概念，才能起到擴大和加深基礎知識的作用，才能獲得進一步探索知識的主動權。

一、物理概念的特點

概念是反映研究對象本質屬性的一種高度概括和抽象。物理概念是人們在認識自然界物理現象的過程中逐步形成的。物理概念不是物理學家主觀臆造的，而是基于觀察和實驗事實上的揭示事物物理本質和內在聯系的理性認識，因此，要進行物理概念教學，先要認識物理概念的特點。[1]

1.是觀察、實驗與科學思維的產物。物理概念是研究對象的本質屬性在人們頭腦中的反映，是人們在觀察和實驗的基礎上，排除片面、偶然、非本質等次要因素，運用科學思維方法，抓住一類物理現象共同的本質屬性，加以抽象和概括而形成的。在物理概念的形成過程中，感覺、知覺、表象是基礎，最關鍵的是科學思維的運用。[2]

2.有確定的內涵與外延。物理概念和日常用語不同，它有明確的定義，也有確定的范圍。其內涵是指它所反映的物理現象、過程所特有的本質屬性，是該事物區別于其他事物的本質特征。其外延則是指具有該本質屬性的全部對象，即通常所說的適用范圍。[3]

3.具有量。物理學是嚴密的定量科學，許多物理概念是定量反映客觀事物本質屬性的，然而，也有許多物理概念，表面看來是定性地反映客觀事物本質屬性，實際上，它們也有量的含義。

二、物理概念的研究方法

物理概念是抽象思維的起點，又是科學思維的成果。在探究物理概念的過程中，蘊含人們認識自然時的多種研究方法。

1.理想化法。影響物理現象的因素通常復雜多變，實驗中往往采用假設一些理想條件、建立理想模型或忽略某些次要因素來突出現象的本質，進而進行深入探究， 最終得到實際情況下的、合理的近似結果。

2.觀察法。它是在對物理現象不加任何控制的情況下，對其進行考察，并獲得感性認識，它對物理學的研究與發展有著至關重要的作用。在物理概念的教學中，首先要注重引導并培養學生的觀察意識，在觀察中獲取有效信息，從而認識其本質屬性。

3.數學法。數學法也是物理學中研究問題的重要方法，建立概念、推導定理、論證問題、運用概念、規律、定理、定律解決物理問題都需要使用數學。例如瞬時速度概念的建立，需要用到數學上取極限的方法;密度、壓強、磁感應強度、電場強度等概念的建立都使用了上取比值的方法。如果離開了數學法，很多物理概念就不能從量的角度精確的反映出來。

4.實驗法。物理概念與實驗法有著密切的關系。實驗法是人們在實驗過程中根據事先設計的實驗方案人為地控制自然現象，忽略一些次要因素、突出所要觀察的因素進行探索實驗使學生建立物理概念。

三、物理概念教學設計過程

在物理概念的教學設計時，通常將其分為概念的引入、概念的導出、概念的明確和概念的鞏固四個階段。

1.概念的引入

物理概念的引入是為了讓學生知道將要探究的物理概念的重要性和引入此物理概念的必要性，通俗地講，就是要讓學生知道為什么要引入這個物理概念。

當然，作為物理概念課的開始，首先要激起學生的好奇心和學習興趣，進而產生學習動機。通常以提出一個物理問題或演示實驗的形式開始，讓學生參與討論，要注意所選的物理問題要根據學生已有的經驗、物理知識和認知心理，結合物理概念的特點從不同的角度提出。

2.概念的導出

從提出問題到得出結論需要一個過程，這是解決問題的過程，即概念的導出過程，也就是概念的建立過程。在概念教學中，首先要充分展示物理概念引入的方法技巧，同時要針對所有學生的整體水平循序漸進，然后要引導學生用已掌握的方法導出概念，完成物理概念的建立。[4]

3.概念的明確

物理概念建立之后，就要將已經獲得的關于反映現象和過程的本質屬性用簡明而準確的語言或數學公式表述出來。為了讓學生正確掌握和運用物理概念，并培養學生的綜合能力，在表述物理概念時，要引導學生擴展對概念的認識，分析它與其他物理概念之間的關系，并強調其適應條件和適應范圍，否則將會造成學生對物理概念的片面性理解。

4.概念的鞏固

物理概念的鞏固是要求學生把所建立的物理概念保持在記憶里，不斷豐富概念的內容，發展物理概念的外延，并能順利應用物理概念分析和解決物理問題。一般的深化鞏固都采用練習的方法，針對概念給出習題，讓學生在做題的過程中不斷熟悉、理解和鞏固概念。也可以讓學生用文字描述、畫流程圖、設計物理趣味實驗等形式，對物理概念學習過程和學習方法進行總結，這既能幫助學生更好地鞏固概念，也能培養學生的總結和歸納能力。

教學有法，教無定法，貴在得法。在進行教學設計時，教師只有熟知教育教學規律、同時具備扎實的專業基礎知識、又充分考慮學生的成長規律，才能完成一堂好課的教學設計。

參考文獻

[1]陳剛.物理教學設計[M].上海：華東師范大學出版社，2009.

[2]韓仙華.大學物理教學設計方法、能力、素質的綜合訓練[M].北京：國防工業出版社，2006.

[3]蘭民，王麗麗.大學物理研究[M].長春：吉林大學出版社，2013.

[4]華南師范大學物理教學論學科組.大學物理教學探討[M].廣州：華南理工大學出版社，1995.

作者簡介

劉喜斌（1963.9—），男，湖南岳陽人，碩士，湖南理工學院，副教授，碩士生導師，研究方向：光電子與物理教學。

鄒志軍（1985.9—），男，湖南岳陽人，工學博士，湖南理工學院，副教授，研究方向：材料物理、物理教學。

廖高華（1976.10—），男，湖南永州人，博士，湖南理工學院，講師，研究方向：半導體物理。

吳琴琴（1979.12—），女，湖南常德人，博士，湖南理工學院，副教授，研究方向：量子信息。

通訊作者

陳灝（1991.10—），女，湖南人，博士，湖南理工學院，講師，研究方向：冷原子、物理教學。