高中物理概念有效教学的尝试.doc

高中物理概念有效教学的尝试衢州高级中学 范文明摘要：本文认为，进行物理概念有效教学的关键是让学生成为概念学习的主人，让学生真正参与到概念的建构过程中来；教师的指导要根据物理概念的特点及学生的情况有针对性地进行。在反思以往物理概念教学的基础上，本人在物理概念教学实践中进行了研究和总结，认为通过四个方面的实施可以有效提高概念教学的效率。关键词：物理概念 有效教学物理概念不仅是物理基础知识的重要组成部分，而且也是构成物理规律，建立物理公式和完善物理理论的基础和前提。物理概念的抽象性及高中生认知结构中的一些缺陷，构成了学生学习物理概念的障碍。从历年的高考试卷分析及平时的测验情况看，在物理概念的教学中存在许多值得改进的地方。反思自己以前的教学，由于教师为了赶进度，学生为了多做题，于是对物理概念采用简单化的“记住回忆”的方法进行教和学。而物理概念是人类智慧的结晶，凝结着很高的智力价值，是培养学生思维品质，提高能力的好材料。另外，在物理概念的学习过程中，学生不仅形成物理概念，还可以领会蕴藏其中的物理方法，体验科学精神。那种看似大容量、高密度的灌输教法，实际上减少了思维过程，降低了思维水平，是教学资源的一种严重浪费，简直是“把中药当柴烧”。 为了提高物理概念教学的有效性，本人依据物理概念教学的一般程序和教学原则，针对我校学生的特点，通过以下四个方面进行了尝试，并取得了较好的效果。一、巧设实验，引发冲突建构主义认为学生在走进课堂之前，都不是一张白纸。学生在学习物理概念之前已经具有对物理事实的认识，即前概念，前概念往往是不正确的，而且也往往是根深蒂固的。但是学生头脑中已经具有的那些前概念其实是一种珍贵的资源，它可以成为学生形成科学概念的生长点。如何让前概念成为物理概念的生长点呢？关键是剖析学生头脑中存在的前概念，让学生认识到前概念的不合理性。从生活中得到的感性材料通常有复杂的背景，本质、非本质的因素常交融在一起，利用这样的材料来使学生建立概念有时会遇到很大的困难。而实验则可以提供精心设计的、经过简化和纯化了的感性材料，它能使学生对物理事实获得明确、具体的认识。有了鲜明的感性材料后，当学生将自己原有的观点与事实进行比较时，必然会产生认知冲突。这是概念有效教学的起点，也是学生建构物理概念的起点。为了让学生主动进行比较、建构，直到揭示概念的本质属性，设计一个好的实验是基础。通过实践，本人认为以下三种类型的实验最有效：.直觉实验型高中学生在遇到问题时，往往是凭直觉经验，想当然地进行推理判断。根据学生的这一特点，让学生先作出判断，然后再用实验验证，当实验的现象出乎学生的意料时，直觉的判断与实验事实之间的强烈对比，必然引发学生去积极思考。实验一：按如图所示电路连接，然后让两位学生手牵手分别抓住、两端，让学生们猜想闭合会怎样？再猜想当断开又会怎样？接着教师闭合，过一会又断开。这时参与实验的两位同学会突然甩手说，有电击的感觉。学生猜测之后就急于想知道实验的结果，此时学生的注意力会高度集中。当断开时，反而被电击，出乎意料的实验事实迫使学生去思考，接着引导学生建构“自感”概念就是水到渠成的事了。.已知实验型随着学生的学习，知识的丰富，认识水平的提高，要求掌握的物理概念的抽象性、精确性也在不断提高。当面对新问题，学生往往习惯于用已知的旧概念进行分析。为了完善学生原有的概念结构，设计实验时必须设法突出与原来知识的不同之处，用明显的实验现象引发认知冲突。实验二：按如下图所示连接两电路，同时接通电源，对比、两灯的亮度。结果、两灯的亮度明显不同，学生利用已有的恒定电流的知识就无法分析这一现象了。交流直流AB这时，引导学生对电路进行比较，启发学生用电磁感应的知识分析，进而建构“感抗”这一概念。.实验实验型这是前后两个现象互相矛盾的一组实验。教师首先做一个学生用以前的知识可以分析的实验，第二个实验与第一个实验类似，但实验现象与第一个实验截然不同。利用这样一组矛盾的实验打破学生原来的思维平衡态，激起学生反思自己的概念结构，引发认知冲突。实验三：将两个光亮的铁球出示给学生看，将一个铁球浸没在盛有清水的烧杯中，用台灯从侧面照射。为什么铁球光亮如初？画出大致的光路图。再将另一个铁球置于烛焰的内焰进行熏制，全部熏黑后，将熏黑的铁球也浸没在盛有清水的烧杯中，在水中熏黑的铁球变得比原先浸入的更亮这时，学生大惑不解，接着教师引入“全反射”、“临界角”等概念，学生就会更加主动地去学习。实践表明，这样前后矛盾的实验现象更能引起学生的思维活动。实践中发现，教学中实验不在于多，而在于实验能否真的牵动学生的思维，即实验能否让学生直面错误概念，引发认知冲突。二、搭建平台，主动探究我校生源基本是初中里的中等生，进入高中后，他们往往自信不足，学习主动性不够，教学过程中参与的欲望不强。但是，事实证明，只要给学生搭建一个平台，变灌输为探究，他们的主动性就会被激发出来。1.创设问题，营造探究人的思维活动永远是从问题开始的。教师创设特定的学习情景，如观察、实验等，引导学生提出科学的问题。这些问题是学生探究的心理动力和探究式课堂教学的契机。教师的任务是：把教材中的物理知识转化为问题，借助具有内在逻辑联系的问题设计，促使学生思考，营造探究氛围。2.针对问题，自主探究原先备课时，总有意无意地把自己怎样讲得明白、讲得清楚放在首位。但是，教是为了促进学生的学，就必须把学生探索、思考等活动放在首位。在备探究式的课时要思考：哪些是老师不讲不行的内容？如，促进学生新旧知识连接的内容、激发学生思维或进一步唤起学生求知欲望的内容、学生苦思而未解的疑问等等；可以由学生尝试完成的，就放手让学生去做。但是，实践中发现，学生的探究往往受阻，而学生受阻的原因也是五花八门的，有些也是教师从未遇到过的新问题。为了解决这些问题，本人在组织学生实施科学探究之前，事先进行探究，体会学生探究时的感觉。这样既便于指导，也有利于发现新问题。组织学生进行探究活动时，由于有一定的经验，指导有针对性，学生的科学探究就可以进行得更有效了。3.交流合作，评价结果物理课的特点决定了大多数的探究活动都需要合作完成。例如，在探究物体运动速度变化的活动中，要由小组内成员合作完成安装、测量、记录、数据处理等工作，小组里任何不和谐行为的都会影响到探究活动的完成。由于探究的结果是大家的，每个同学都会在尽量做好自己的任务的同时关心其他同事的任务。在评价结果时，学生不仅要条理清晰地表达自己的观点，还要对自己或他人的观点作出简单的评述。由于大家是平等的关系，都愿意听取他人的意见，相互取长补短，最终实现思维碰撞，发现物理概念的本质。4. 揭示本质，形成概念要使学生形成概念，就必须使学生理解概念的本质。直观材料是形成概念的基础，但概念不能从直观材料中直接得出。必须通过学生的思维才能把感性认识升华到理性认识。为实现认识的飞跃，就必须启动学生的思维。在揭示概念本质时，可以引导学生通过比较、分析、综合、抽象、概括、判断、归纳等思维活动，使学生形成概念。三、解决问题，巩固概念学生往往以为自己能复述定义就算理解物理概念了，因此，在建立概念后应及时进行有针对性的练习，通过在新的问题情境中使用概念，让学生在运用概念中发现对概念理解的偏差。了解学生对概念掌握的情况，可以从以下三个层次来检查：是否明确概念是从哪些客观事物中抽象出来的；是否明确概念反映了事物的什么本质属性和联系，物理意义是什么。适用的范围如何；是否能应用概念说明、解释一些有关的物理现象，并解决一些简单物理问题。因此，为了使学生对概念的理解进一步得到加深、巩固和发展。可以从以下几方面设置问题：.根据概念的内涵与外延设问 概念的内涵既反映了物理对象某种属性的“质”，又反映了物理对象某种属性的“量”。概念的外延即概念的适用范围，是指概念所反映的具有某一属性的一类现象或事物。根据概念的内涵与外延设问有利于学生对概念本质的理解。.根据概念的特征设问物理概念因它在物理学中的地位和作用的不同，各有自己的特殊性质。在教学中，可分类如下表：特 征例 子固有特征质量、重力加速度、电动势、磁感应强度、电容、折射率等方向特征力、速度、冲量、动量、磁感应强度等状态特征压强、体积、温度、机械能、势能、动量过程特征功、热量、冲量、（状态的）变化量等相对特征位移、速度、功、动量、动能、势能等统计特征气体压强、分子平均动能、半衰期、德布罗意波长等可以根据不同物理概念的不同特点设置问题。例如，针对“电场强度”是反映电场本身固有属性的一个物理量，就可编撰下列一组问题：（1）在电场中的P点放一个2010-8库仑的点电荷，它受到的电场力是410-10牛顿，P点的场强是多大？假定在P点改放一个810-8库仑的点电荷，P点的场强是多大？如果在P点不放电荷；P点的场强是多大，为什么？（2）关于电场强度的概念，下列说法中正确的是：A、由EFq可知，电场中某点处的电场强度眼放在该点的检验电荷所受的电场力成正比。B、由EFq可知，电场中某点处的电荷所受电场力总是跟电荷电量成正比。C、放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大。则该点处的电场越强。D、放入电场中某点处的单位电荷所受的电场力越大，则该点处的电场越强。E、由公式EFq可知，E与Q成反比；由公式EKqr2可知，E与q成正比。可见这两个公式是不相容的F、放入电场中某点的检验电荷的电量改变时，电场强度也随之改变；将检验电荷拿走，该点的电场强度就是零。这些问题很容易把学生对电场强度的模糊认识暴露出来。有的学生硬套公式EFq，有的学生则以为“q变F就变，E也随着变；没有q，F就不存在，场强也就消失了”。澄清了学生对这一概念的模糊认识，便会形成正确的电场强度概念。对于相似概念也可以从它们各自不同的特点出发，进行比较。例如，在学习“冲量”的概念后，求水平面上运动的物体在某一段已知时间内重力和支持力的冲量。对此问，许多学生凭直觉就认为两个力的冲量都是零，理由是竖直方向上的重力和支持力对水平方向上物体的运动没有贡献，这显然是把“功”的概念移植到计算“冲量”的问题中来了。为此，在学生学习“冲量”的概念以后，就有必要设置问题，让学生从 “功”和“冲量”这两个物理量各自的特点进行比较。. 在开放的情景中设问在开放的情景中设问，就是在一个物理情景中，没有明确指出用什么物理概念进行分析，或没有“完备的条件”和“固定的答案”的问题，这就要求学生在全面理解物理概念的基础上，进行正确选择和分析。例如：某单色光源发出的光通过一个小圆孔，在光屏上会出现什么现象？因为孔的大小未限定，随着孔的尺寸变小分别会出现：圆形光斑；光源的倒像；衍射条纹。通过分析学生对“光线”、“光的衍射”等概念的理解就会更全面，更能抓住这些概念的本质属性。这类试题尽管在正式的考试中不一定出现，但是它在巩固概念，提高能力方面很有效，适合于实际的教学。在教学中，编拟这类问题的主要方式有：以实际情景编制问题可以以现代科学技术新成果（如人造卫星、纳米技术、磁悬浮列车等）为背景，也可以某个社会热点或身边的物理现象为背景编制问题。例1：2007年10月24日19时09分，嫦娥一号卫星发射成功，总里程100多万公里、时间为两周左右的漫长“嫦娥”奔月旅程开始了。除这种奔月方式外，你认为还有其他方式吗？例2：2007年11月 7日8时34分32秒，嫦娥一号卫星主发动机关机，第三次近月制动结束。当490牛顿的大马力发动机成功关闭之后，目标轨道和现实轨道重合。如果减过快或速度减得不够，卫星会怎样运动？为了在预定轨道上运动，要测量哪些数据？以虚拟情境设置问题理想化方法是科学研究中常用的思维方法，各种理论与物理概念的建立往往是利用理想化方法的。利用虚拟的问题情境来设置问题，对于理解物理概念和激发学生的想象力是十分有益的。例：简要说出生活中哪些地方要利用静摩擦力。假如没有静摩擦力，将会变成什么样子？四、作概念图，建构网络根据人的记忆规律，如果把所学的概念纳入一个网络，就不容易遗忘，而且在解决问题时也更容易快速检索出所需的概念。在概念网络中激活任意一个网点，都将引出相关的联想。概念图是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图。概念图包括概念、分支和层次、概念间的连接线和连接语、例子等几部分。概念图的制作可以用纸和笔，还可用专门的绘图软件（如inspiration）。虽然概念图的制作没有严格的程序规范，但要制作一个较完整的概念图，一般有以下几个步骤:选取一个熟悉的知识领域，罗列出尽可能多的概念；确定关键概念和概念等级；初步拟定概念图的纵向分层和横向分支；建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系。学生刚刚接触概念图或者面对比较复杂的知识结构时，由教师制作出模版，学生按照模版完成内容。概念结构较简单的内容，由老师提供编有序号的一系列概念，让学生自己动手，根据自己对知识的理解构造概念图。画图时可以只写序号，基本完成后，再在序号后写上相应的概念。下图就是学生根据模版制作的一个关于运动的概念图。学生很容易学会概念图制作，也十分愿意接受。首先，它方式新颖，可以提高学生参与的兴趣，调动学生积极思考；其次，操作简单，容易成功，学生有成就感；另外，答案不唯一，学生可以从他人的概念图里发现自己没有想到的东西。通过制作概念图可以促使学生积极动手和思考，使他们能够从整体上掌握基本知识结构和各个知识间的关系；通过制作概念图，可促进新旧概念的整合，形成概念网络；随着知识的积累，网络的编织将更加完整。另外，概念图的形成是学生经历一次头脑风暴的过程。这既是原有思维的呈现，更是创造性思维的激发过程。当用概念图把知识展示出来时，知识结构会变得更加清晰，这时很容易产生新想法。概念图中的交叉连接需要横向思维，是发现和形成概念间新的关系、产生新知识的重要一环。例如上图中“简谐运动”与“匀速圆周运动”之间的联系就是学生在制作过程中产生的灵感。实践证明，制作概念图是学生乐于接受的一种学习方式，因为它提供