學(xué)生物理概念形成的障礙及其應(yīng)對(duì)策略

翁石發(fā)

【摘要】 ?本文是筆者根據(jù)電場(chǎng)概念專題教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)描述電場(chǎng)的諸多概念混亂，進(jìn)而分析總結(jié)阻礙物理概念形成的原因并提出應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】 ?物理概念 專題復(fù)習(xí) 思維障礙

【中圖分類號(hào)】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）19-120-01

高中物理很多概念是通過(guò)抽象概括、想象假設(shè)、分析推理得出的，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的“攔路虎”。《電場(chǎng)》一章，尤為典型。電場(chǎng)一節(jié)涉及諸多物理概念，電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能等多個(gè)相近概念短時(shí)間密集出現(xiàn)，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)不小困擾，對(duì)這些物理概念的理解造成不少的障礙，了解該障礙產(chǎn)生的原因以及挖掘應(yīng)對(duì)方法，對(duì)本章知識(shí)的教學(xué)具有重大意義。

一、學(xué)生物理概念形成的障礙

1.缺乏感性經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)基礎(chǔ)不足

物理概念是物理事物、物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性在人腦中的反映。它是在大量直觀手段的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維的方法，把物理事物的本質(zhì)特征集中加以概括而形成的。缺乏與建立想干概念的必要知識(shí)和感性經(jīng)驗(yàn)是形成正確物理概念的障礙之一。學(xué)生完全很難從生活體驗(yàn)中找到與電場(chǎng)相關(guān)的感性經(jīng)驗(yàn)，電場(chǎng)的相關(guān)概念對(duì)于學(xué)生而言是完全陌生、抽象的。對(duì)電場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)等知識(shí)的理解更是一頭霧水，所以知識(shí)本身的抽象以及學(xué)生缺乏相關(guān)生活體驗(yàn)是抑制學(xué)生理解電場(chǎng)相關(guān)概念的因素之一。

2.相鄰、相近的物理概念的干擾

物理學(xué)中的概念可以揭示貌似同一，實(shí)際物理本質(zhì)不同的因素，這是物理概念的精細(xì)性。而物理中又常常存在一些易混淆的概念，如電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)、電勢(shì)與電勢(shì)差、電勢(shì)差與電勢(shì)能等。在學(xué)習(xí)物理概念時(shí)，常常不能區(qū)分這些相鄰、相近的概念從而造成概念混亂，進(jìn)而影響相關(guān)規(guī)律的理解和掌握。

學(xué)生在學(xué)習(xí)電勢(shì)概念時(shí)，常常會(huì)被電場(chǎng)強(qiáng)度概念干擾。常常會(huì)得到電勢(shì)為零時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)也為零;場(chǎng)強(qiáng)增大時(shí)電勢(shì)也增大等錯(cuò)誤結(jié)論。在判斷電勢(shì)大小、場(chǎng)強(qiáng)大小與電場(chǎng)線關(guān)系時(shí)更是將電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)揉在一起，無(wú)法區(qū)分如果對(duì)于相近概念不加區(qū)分，勢(shì)必會(huì)造成理解上的障礙。

3.物理公式數(shù)學(xué)化產(chǎn)生的干擾

數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要工具，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的能力是一項(xiàng)重要能力。學(xué)生在運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，經(jīng)常撇開(kāi)公式的物理意義，忘記公式所表達(dá)的物理概念間的因果關(guān)系，從而造成概念理解的偏差。如由電場(chǎng)強(qiáng)度的公式E=■錯(cuò)誤的導(dǎo)出場(chǎng)強(qiáng)E正比于F或反比與q的結(jié)論。從數(shù)學(xué)上講沒(méi)錯(cuò)，但在物理中該式已被賦予了一定的物理意義，若不考慮物理事實(shí)就會(huì)造成錯(cuò)誤;物理規(guī)律的定量表述也離不開(kāi)數(shù)學(xué)語(yǔ)言，且物理規(guī)律的應(yīng)用需要用數(shù)學(xué)作為計(jì)算工具。但是，不少學(xué)生用純數(shù)學(xué)的觀念理解物理規(guī)律，從而忽視了其物理本質(zhì)，造成對(duì)規(guī)律的錯(cuò)誤理解。與此類似的還有電勢(shì)差的定義式U=■、電容的定義式C=■.

物理概念的絕大部分屬于物理量，掌握概念既要明確物理量的意義，又要掌握定量方法。但在物理量的學(xué)習(xí)上，學(xué)生往往只注重定量表達(dá)，忽視物理意義，因而造成用數(shù)學(xué)概念代替物理概念。

物理與數(shù)學(xué)密不可分，大多數(shù)物理概念和規(guī)律都可用數(shù)學(xué)表示（公式或圖象），只有引入了數(shù)學(xué)，才使物理學(xué)成為一門(mén)定量、精密的科學(xué)。對(duì)于物理量表達(dá)式，要使學(xué)生明確其物理意義。在此基礎(chǔ)上，弄清文字表達(dá)、公式表達(dá)、圖線表達(dá)三者之間的關(guān)系。否則，數(shù)學(xué)的工具作用在物理中就不能得到恰到好處的利用。

二、應(yīng)對(duì)策略

1.恰當(dāng)類比，彌補(bǔ)感性缺失

類比是一種重要的推理方式，是人們認(rèn)識(shí)新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式之一。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用類比，可以幫助學(xué)生理解、掌握所學(xué)知識(shí)。電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著，電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)弱的理解，場(chǎng)強(qiáng)定義式的理解，對(duì)于學(xué)生而言，毫無(wú)感性認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生理解概念而言是一大考驗(yàn)，為此可以引進(jìn)“香水”產(chǎn)生的香味進(jìn)行類比。香水源頭類比于場(chǎng)源電荷，香水的氣味的濃淡類比于場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱，鼻子聞味道類比于試探電荷。經(jīng)過(guò)類比，可以彌補(bǔ)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)的缺失，更能理解場(chǎng)強(qiáng)大小的決定的因素，深刻理解試探電荷的作用。

2.適時(shí)歸類對(duì)比，理清概念結(jié)構(gòu)

物理學(xué)概念是具有層級(jí)性、關(guān)聯(lián)性的。橫向演繹正是基于物理學(xué)概念的關(guān)聯(lián)性，凸顯概念間的橫向邏輯演繹關(guān)系，主要形成物理學(xué)概念網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。物理概念的建立、引申和擴(kuò)展中，概念與概念之間的聯(lián)結(jié)處，一定存在規(guī)律聯(lián)系。概念網(wǎng)絡(luò)圖的聯(lián)結(jié)處也必定存在科學(xué)方法因素，教學(xué)時(shí)要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖，適時(shí)與學(xué)生開(kāi)展概念間的歸類與辨析，逐一落實(shí)每個(gè)聯(lián)結(jié)處的規(guī)律聯(lián)系。

電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)能是靜電學(xué)部分的四個(gè)重要概念。學(xué)生學(xué)到這部分知識(shí)的時(shí)候，大多同學(xué)對(duì)電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)能這三個(gè)概念模糊不清，可以引導(dǎo)學(xué)生采用匯總歸類、對(duì)比辨析的方法理解這四個(gè)概念，進(jìn)而構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

物理概念之間既互相聯(lián)系，又互相區(qū)別。通過(guò)匯總分類，能有效幫助學(xué)生區(qū)分這些概念，幫助物理概念的理解。

三、結(jié)語(yǔ)

造成學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的障礙因素有很多，無(wú)法一一列舉，但作為教師，只有在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施時(shí)，要充分預(yù)判學(xué)生形成物理概念過(guò)程中可能出現(xiàn)的種種問(wèn)題，并制定相應(yīng)的教學(xué)策略和方法，做到有的放矢。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]劉福根.物理概念教學(xué) [J].物理教學(xué)探討（西南師范大學(xué)月刊），2003，（8）：3-6.

[2]李新鄉(xiāng)，等.物理教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2005.