例说物理概念教学与思维品质培养，本文主要内容关键词为：思维论文,物理论文,概念论文,品质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理概念是物理知识结构的基础。物理概念教学是培养学生思维能力的基础。中学生在短时间的学习过程中，要正确有效地掌握科学家在长期探索中所经历思维活动的产物——物理概念，就必须使概念的认知过程与物理概念建立过程联系起来，并适应学生认知的心理规律。传统的概念教学是侧重结果的教学。教的方面表现为“三多三少”，即“知识传授多，自主活动少；就题论题多，指导方法少；教师讲得多，学生讨论少”；这严重地影响着物理教学质量的提高。因此，要想在物理教学中取得满意的教学效果，就必须十分重视概念教学，要从关键环节入手，分析认知概念的心理特点，探讨科学地进行概念教学的方法和途径。
一、创情境、抓引入、建立概念，培养学生思维的创造性
奥苏贝尔的同化理论认为，学生是否能建立新概念，很大程度上取决于他们认知结构中的“前概念”，意义学习通过它们的相互作用，从而导致新旧概念的同化。把学生已有的概念作为“抛锚点”，使新知识成为认知结构中高度稳定的比较精确的观点。因此，教师在引导学生建立概念之前，善于提供丰富的感性材料，创设一个感知活动的场景，把新概念与学生已有的知识有机结合起来。
例如，瞬时速度是学生难学的概念之一，按定义引入概念，高一学生感到很抽象。根据学生已掌握了“时刻”“位置”“速度”“平均速度”等概念，可以设计以下问题让学生思考：一辆汽车上午8点从A站出发开往B站，8点半行驶到离A站15km的C地时，撞伤了一个骑自行车的人。交警通过测量后，对驾驶员说：“这条公路上汽车的时速限制为60km/h，你超速违章了。”驾驶员辩解说：“我的行驶速度是
，我的车没有超速。”这位驾驶员的理由是否正确、充分。大部分学生立刻指出：驾驶员说的是平均速度，汽车在途中行驶有快、有慢，撞自行车的时候就有可能超速。教师点拨：由此可见，仅有“平均速度”还不能完全说明物体运动中的实际情况。为了表示物体在运动中某一时刻（或某一位置）的速度。我们需要引入一个新的概念——瞬时速度。这样引入很自然，同时把瞬时速度与平均速度区别了开来。
用实验引入物理概念也是一种常用的方法。如引入全反射概念，可演示一个儿童玩具——礼花式彩灯，说明在这个彩灯头上套一个罩子，在罩子的前端放一个小彩片和许多弯曲的、紧密排列的细玻璃丝。教师打开开关，让同学看到玻璃丝变得五颜六色，在玻璃丝的前端有许多色彩斑斓的小亮点，像夜空中绽放的礼花。前面已经学习了光在同种均匀介质中是沿直线传播的。那么，为什么光能沿着弯曲的玻璃丝传到另一端呢？要解释这个现象就需要学习全反射的知识。
当感性材料积累到相当的程度时，就要及时引导学生实现从感性认识到理性认识的飞跃。中学生由于年龄和思维发展的阶段性，决定他们往往不能自觉地归纳和抽象，而习惯于单一现象和结果间的因果式思维。因此，在概念教学中要显化基本方法。例如，在讲力的概念时，可以首先列举事实，再归纳，最后概括出力的概念，并设计出板书（表1）。
表1
方法现象现象范围
地球吸引月球 宇观
列举 火车头拉 车厢 宏观
事实 原子核吸引电子 微观
人 推 车子 生命
石头 撞击地面 非生命
归纳 物体 作用物体 广泛性
概括 力是物体对物体的作用概念
建立概念的过程是培养学生创造性思维的最佳时机，一位高明的物理教师绝不会坐失良机。因此教师要有目的地将概念建立的过程暴露给学生，让学生充当概念建立的主角，这样能使学生积极主动，提高逻辑思维能力和概括能力，达到事半功倍的效果。例如，质点概念的建立，如老师直接提出：“质点是物理学中一种理想模型，是有质量没有大小的点。”那么学生将感到突然，只能停留在死记硬背的基础上，效果肯定不好。如果我们在引入质点前先举例，如地球公转，火车远途行驶等，说明在这样的情况下，物体的大小对问题没有影响，完全可用一个点来表示，这样质点的概念就呼之欲出了，然后再说明平动物体各点运动规律都相同，一个点的规律可代表各点的规律，则物体也可用一个点来表示，这样质点的概念水到渠成，学生容易接受。诸如理想气体、点电荷、光线等都可用这种方法来建立概念。
二、识内涵、抓外延、掌握概念，培养学生思维的深刻性
思维的深刻性是指思维的抽象程度和逻辑水平以及思维活动的深度；它集中地表现为能深刻地理解概念，善于深入地思考问题，善于抓住事物的规律和实质。在概念教学中，若能引导学生透过现象看本质，在弄清内涵与外延的过程中，进行思维训练，就可以达到培养思维深刻性的目的。
例如，“波长”概念教学时，在建立波长是“相邻的两个位移总是相等的质点的距离”的过程中，我们可以结合图1进行讨论：这个时刻与质点A位移相等的质点是B、C、D、E、F、I、J；与A点位移始终相等的质点是C、F、J；相邻的与A点的位移始终相等的质点是C、F。明确波长内涵中关键的“位移相等”“相邻”“始终”这三个词，同时拓宽延伸，探究外延。指导学生分析发现波长的其他性质，如相邻的波峰或波谷之间相距一个波长，质点振动一个周期，波沿波速方向传递一个波长，波长、波速、频率之间关系为v=λf等。
图1
当学生对概念的物理意义理解不清时，对所遵循的物理规律就无法真正领会，运用不灵。
【例1】如图2所示，用一细线穿过光滑桌面上的小孔，一端与物块m相连，另一端悬挂一小球，物块以角速度ω、半径r沿桌面做匀速圆周运动，当ω突然增大时，滑块的转动半径如何变化？
图2
学生马上会想到公式
，因F、m不变，ω增大，r必定减小。然而，实验结果却恰恰相反。这个公式反映的不仅仅是4个物理量之间的关系，其实这个公式的本质是外界提供的合外力与物体需要的向心力是一对供需矛盾，这对矛盾平衡时才能用这个公式，而现在是供不应求，仍死套公式，必错无疑。学生为什么会这样想呢？笔者认为究其原因，学生并不缺少物理知识，但对物理知识的本质与内涵没有进一步领悟并形成自己的见解。学生们缺的是物理意识，就是学生自觉运用物理思维方式解决问题的习惯和能力，这是我们在概念、规律教学中需要着力培养的。
适用条件不清楚，也会导致错误。
【例2】一个平行板电容器，两极板带电荷均为Q，电容为C、极板间距为d，两极间真空。求两极板之间的吸引力。
有的学生这样求解：由库仑定律
得
。这显然是错误的，因为他不知道库仑定律只适用于点电荷之间的相互作用。如果注意到电容器内匀强电场是由两极板上电荷分别产生的电场叠加而成，则其中一极板产生的场强
所以，另一极板在该电场中受到的电场力大小为
因此，在概念教学中，要充分发挥教师的主导作用，诱发学生的思维，清除学生在概念形成过程中产生的“盲点”，有目的地培养学生思维的深刻性。
三、善同化、成体系、强化概念，培养学生思维的敏捷性
中学生在概念学习中，有意无意利用概念迁移去认识新的概念，反映其存在构建概念体系的心理需求。同时由于其抽象水平的限制，由学生自己构建概念体系是艰难的，所以“书越读越厚”。那么，怎样才能使书由厚变薄呢？教师应及时对概念的类型、关系加以分类和联系，及时构建概念体系。
从属关系 势能：重力势能、弹性势能、分子势能、电势能。共同特征为相互作用力为保守力，
教师应及时启示学生按概念的类和属，抓同化，求顺应，形成体系。如，学习电阻、场强、电势、电容、磁感强度这几个比值法定义的概念时，不难发现，从定义式、量度式及物理意义的表述等多方面反映上述概念之间存在着惊人的相似。教学时可以进行类比，使相应后面的概念都可以从前面找到固定的抛锚点，从而使新的概念更快地被同化，应用时产生联想，达到正迁移。
物理学家和教育家雷树人先生曾指出：“要重视培养学生把所学的知识运用到不熟悉的地方去的能力”，就是培养思维敏捷性的问题。思维的敏捷性是指能迅速、轻易、巧妙地从不同方向、不同角度来思考问题，灵活地运用物理知识来解决问题。若选择一些概念性强、灵活性大的典型问题对学生进行思维训练，不仅能使学生真正地领会概念，而且还可以使学生开阔眼界，活跃思想，培养思维的敏捷性。
图3
全国物理竞赛浙江赛区有一道实验题：如图3所示，给你一只可乐瓶（底部开有小孔），一段细线，一个小砝码，一只水桶。粗测水从可乐瓶内流出的平均流量。这个实验所提供的仪器极为简单，实验原理及操作也不复杂。关键在于一个“活”字。该实验的原理可用公式
。水的体积怎么测？思维敏捷的考生经过仔细思考发现：水的总体积其实就是可乐瓶的容积，而这个容积在瓶标上是明确告知的。那么，这瓶水流出的时间又如何测呢？如果考虑到所给器材中还有一个小砝码，一段细线，将砝码系于线上，另一端用手提着不就是一个简易单摆了吗？如果测出水流出过程中砝码的摆动次数N，再用公式
，算出该摆的周期T，则总时间t=NT。问题就可以顺利解决。
四、重对比、抓辨析、巩固概念，培养学生思维的批判性
物理中有一些重要的概念定义方法、表达形式等都很相似，学生在学习中容易混淆，后一概念受前一概念的干扰。所以教师应加强概念的辨析，求同质异，巩固概念。作用力与反作用力及一对平衡力可列表进行分析（表2）。
表2
作用力与反作用力 平衡力
作用在两个不同物体上作用在同一物体上
力的性质一定相同力的性质不一定相同
差异性物体可处于任何状态 物体一定处于平衡态
同时产生、同时变化、不以对方的存在
同时消失为前提
同一性大小相等、方向相反、作用在同一直线上
诸如速度与加速度、位移与路程、动量和动能、功和冲量、电场强度与电势等概念。如果有针对性地加以比较，对学生巩固物理概念提高学习兴趣，会起到很好的效果。
【例3】试比较图4(a)、(b)两条图线的不同点。
图4
【例4】如图5(a)、(b)两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V。若分别在c、d端与g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为多大？
图5
思维的批判性表现在解决问题时的思路选择是否得当。善于发现问题，提出质疑，进行争论，辨明是非曲直，是思维批判性高的表现。在概念教学中教师要有针对性地抓住具有普遍意义的典型错误，有意识地布设陷阱，使学生在巩固概念的同时提高辨别和推理能力，从而达到培养思维批判性的目的。
【例5】如图6所示，人站在平板车上，与车一起沿光滑的水平面向右做匀速直线运动，速度为v。已知人的质量为m，车的质量为M。若某时人相对于车以速度u向左运动，问此时车的速度多大？
图6
学生在用动量守恒定律列方程时，容易出现如下错误式子（设水平向右方向为正方向）。
(1)(M+m)v=Mv′-mu
(2)(M+m)v=二Mv′+m(v+u)
(3)(M+m)v=Mv′+m(v-u)
针对上述三种错误，进行三次辨析，从反面强化了动量守恒定律中速度的三个性，即“相对性”“矢量性”“瞬时性”。通过训练、反馈、矫正，最后得出正确的式子
(M+m)v=Mv′+m(v′-u)
五、重反馈、抓深化、完善概念，培养学生思维的广阔性
“冰冻三尺非一日之寒”。学生对概念的认识只能从简单到复杂，从特殊到一般，由浅入深，由表及里地进行，是螺旋式上升的。因此，物理概念的教学不可能“毕其功于一役”，必须按照循序渐进的原则，注意形成概念的阶段性。在教学过程中，一方面要求每个阶段必须有十分明确的要求，另一方面又要求注意各个阶段的联系，通过对概念的运用、反馈，纠正错误的认识，逐步深化概念，完善概念，并在此过程中培养学生思维的广阔性。
如“力”的概念。从对力的本质的认识的深度来看，初中只讲力是物体对物体的作用，到高中则进了一步，把力和物体运动状态联系起来，指出力是改变物体运动状态的原因，强调力是矢量。学习了牛顿定律后使学生明确一切物体都具有惯性，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。从力的种类来看，由重力到弹力、摩擦力，进而到万有引力。由力学中常见的三种力到热学中的分子力，由宏观上的引力到微观的核力，由直接接触力到不直接接触而是通过场发生作用的电场力和磁场力。由此可见，力的概念贯穿整个高中物理教学始终。要完善力的概念，绝非一朝一夕之功。
思维的广阔性是指思维发生作用的范围和广阔程度，它要求学生能从各个方面去分析问题，通过多角度的周密思考，去寻求问题的答案。
总之，在物理概念的教学过程中，我们只有从概念本身的特点出发，研究教材，研究学生，不断提高自身的教学水平，使学生在学习概念的同时，思维能力得到很好的训练，使学生在掌握概念的同时，领会物理学的基本方法，形成初步的科学能力，进而内化为学生良好的科学品质和正确的科学观。这也是新课程理念下实施有效物理教学的要求。