怎樣講解物理概念

1、怎樣講解物理概念在中學物理教學中，使學生形成概念、掌握規(guī)律，并在此過程中發(fā)展認識能力是教學的核心問題，其中物理概念的教學又是整個物理教學的基礎。因此，物理概念的教學是中學物理教師最重要的基本功之一。本講主要闡述物理概念教學中的特點和過程。一、物理概念教學的重要性物理概念是一類物理現(xiàn)象和物理過程的共同性質和本質特征在人們頭腦中的反映，是對物理現(xiàn)象和物理過程的抽象化和概括化的思維形式。一方面，物理概念反映著人類對物理世界漫長而艱難的智力活動歷程，是人類智慧的結晶；另一方面，它又使人們在紛繁復雜的物理世界中，把握了事物的本質特征，成為物理思維的基本單位和有力工具。借助于這種簡約、概括的思維形式，人們

2、找到了支配復雜的物理世界的簡單規(guī)律，建立了假說、模型和測量方法體系，從而筑起了規(guī)模宏大的物理學理論大廈。因而，在某種意義上說，物理學基本概念是物理學理論的根基和精髓，是物理學大廈的磚石。沒有精確、嚴密的物理概念，也就沒有定量的物理學。因此，在物理教學中，物理概念的教學是首要的任務，是進一步進行物理規(guī)律、物理理論教學的基礎。如果學生沒有建立起一系列清晰、準確的物理概念，不能理解特定的詞所代表的物理概念的含義，就失去了進一步學習的基礎。可見，建立起科學的物理概念是物理教學成功的關鍵。二、物理概念教學的復雜性物理概念教學的基本要求是：使學生建立牢固、清晰的物理概念。即要求學生明確概念的內涵、外延，弄

3、清概念之間的區(qū)別與聯(lián)系，并能熟練、準確地運用概念。在概念教學過程中，使學生學會科學的思維方法，形成良好的思維習慣，從而發(fā)展智力，培養(yǎng)能力。但是，由于教學過程是由教師、學生、教材等組成的復雜的系統(tǒng)過程，在物理概念教學過程中，系統(tǒng)中諸要素相互作用、相互影響，使得物理概念教學過程十分復雜，給物理概念教學任務的完成造成了許多困難。下面分別從辯證唯物主義認識論、學習心理和教學過程的實際等不同角度，對這一問題加以分析。（一）從辯證唯物主義認識論角度分析辯證唯物主義認識論認為，任何事物都是相互聯(lián)系的。在形形色色的聯(lián)系中，有本質的、必然的聯(lián)系，也有非本質的、偶然的聯(lián)系。非本質的聯(lián)系常常是豐富多彩的，而本質的聯(lián)

4、系往往是單一的、內在的。內在的東西往往不能直接感知，容易被紛繁復雜的現(xiàn)象所掩蓋，使之變得模糊不清，造成人們掌握事物本質的困難。當主體與環(huán)境發(fā)生作用時，客觀事物和過程總是作為一個綜合性刺激物出現(xiàn)，且在很多情況下，本質特征的刺激并不是最強烈的，而非本質特征的刺激不僅是形形色色的，而且還是很強烈的，在這種情況下，非本質特征的強刺激往往掩蓋了本質特征的弱刺激，導致人們形成片面的，甚至是錯誤的認識。例如，在“用力推桌子則桌子移動，停止用力則桌子也停止運動”這類現(xiàn)象中，強烈的表面聯(lián)系的刺激��“力使物體運動”掩蓋了“物體具有保持原有運動狀態(tài)的屬性”和“力是改變物體運動狀態(tài)的原因

5、”這些本質聯(lián)系的刺激，在“高速行駛的汽車比慢行的汽車難剎車”這一現(xiàn)象中，“速度大則慣性大”這種非本質聯(lián)系的刺激掩蓋了“慣性是物體的客觀屬性，與速度無關”這種本質特征的弱刺激。正是由于物理現(xiàn)象的復雜性和物理概念的深刻性、抽象性，在人類對物理世界的探索歷程中，物理概念的形成往往要經歷漫長而艱難的過程。（二）從學習心理的角度分析由學習心理可知，學習可分為兩大類，一類是意義學習，一類是機械學習。當一些詞、符號出現(xiàn)時，學生頭腦中喚起了其代表的認知內容，這些符號對學生而言獲得了心理意義。反之若未能理解符號代表的意義，而只是強記內容的學習是機械學習。人類積累的日常生活經驗和學到的科學知識，在頭腦中并不是孤立

6、的、分離的存在著，而是相互之間都有一定的聯(lián)系，形成一定的結構，這種組織起來了的知識、經驗反映著事物之間的聯(lián)系和世界的結構，稱之為認知結構。意義學習的過程就是主體通過其認知結構與外界的相互作用來理解意義、吸收知識，發(fā)展認知結構的過程。認知結構與外界相互作用的基本方式有兩種：同化和順應。學生用自己頭腦中的認知結構與新知識發(fā)生聯(lián)系，建構新知識的心理意義，如果建構成功，則學生就理解了知識，然后將其納入認知結構中的適當部位，這種過程稱認知結構的“同化”；如果原認知結構與新知識差別太大或發(fā)生矛盾，則主體必須先對原認知結構進行修改或重建新的結構，依靠修改（或重建）后的認知結構去組織新知識，這種過程稱為認知結

7、構的“順應”。通過不斷的“同化”與“順應”過程，主體不斷地吸收新知識，改造、組織舊經驗，發(fā)展認知結構。作為新知識學習的起點和學習過程的組織者，認知結構對新知識學習的質量和效率無疑具有決定性作用。所謂：教師心中要有學生”就是要求教師要了解學生認知結構特點，即了解學生的認知發(fā)展水平、思維規(guī)律、現(xiàn)有知識狀況以及興趣特點等。下面是中學生物理認知結構中的一些常見的缺陷，它們構成了學生學習物理概念的障礙。1中學生思維特點中學生，特別是剛剛開始學習物理的初中學生，認知水平雖已達到形式運算階段，具備一定的邏輯思維能力，但由于他們還未進行過系統(tǒng)的物理思維的訓練，其物理知識、經驗還有很大的局限性，因而其邏輯思維能

8、力和思維品質還很差。具體地說：(1)思維的組織性、條理性差中學生不善于有目的、有計劃、有條理的進行思維，遇到問題時，往往靠直覺經驗進行判斷，“想當然”的推理。例如，學生認為“摩擦力就是阻礙物體運動的力”；“物體浸入液體越深，所受浮力越大”；“功率越大的燈泡，其電阻越大，燈絲越細”等。(2)思維的廣闊性、深刻性差中學生常常是以我為中心看待事物，因而他們往往只考慮那些能直接從日常生活經驗中所建構的事物的意義，而不能從多方面分析問題，抓住事物的本質和解決問題的關鍵。往往被個別事物的表面現(xiàn)象所迷惑，形成一些片面的、膚淺的概念。例如，“力是使物體運動的原因”；“重的物體下落快”、“鋼筆吸墨水”等概念的形

9、成就是這種思維特點的反映。(3)思維的靈活性、敏捷性差中學生往往具有思維惰性，習慣于生搬硬套公式，而不是努力弄懂意義，根據具體問題靈活選擇方法。這在運用物理概念解決問題時，尤其突出。(4)思維的邏輯性差中學生往往對某些特定事物的解釋感興趣，而不關心對各種現(xiàn)象的解釋是否一致，這與其認知結構中概念模糊、關系含混、內在一致性差的特點有關。例如，學過力學后，他們可以正確回答力與運動的關系，但同時對一個空中飛行的足球進行受力分析時，又可能畫上一個沿運動方向的力！2學習概念的知識準備情況(1)缺乏與建立概念有關的知識準備。有些物理概念十分抽象，而且在日常生活中很少接觸過，在學生認知結構中找不到適當?shù)挠^念予

10、以同化。例如某些表達物質屬性的概念��密度、比熱、電阻、電勢等。在這種情況下，教師必須做一些演示實驗，使學生獲得足夠的鮮明而真實的印象，在此基礎上建立概念。否則，在缺乏感性知識的情況下進行概念教學，學生將因無法理解其意義而導致機械學習。(2)存在前概念的影響學生生活在豐富多彩的物理世界中，在正式學習物理以前，就已形成了一系列觀念或概念，但由于如前所述的思維水平、感知范圍的局限，這些概念往往是片面的，甚至是錯誤的。在這些前概念中，有的已根深蒂固，并形成一定的理論體系，（例如像亞里士多德式力學理論），學生已習慣于用這些概念來解釋所遇到的現(xiàn)象，而很難接受與之相抵觸的科學的

11、概念。（三）從教學活動的角度分析由于受傳統(tǒng)教學觀念影響以及升學的壓力等原因，在物理教學中常常會采用一些不符合教學規(guī)律的做法，這些做法削弱了概念教學，影響物理教學的效果。例如：1不重視實驗，學生得不到充分的感性知識，結果只記住了概念定義，并不理解其含義。2受傳統(tǒng)教育觀念的影響，常常將學生視為“真理”的被動接受者，而不是主動的建構者。向學生灌輸知識，結果導致機械學習，使原來的不科學的概念不能發(fā)生轉化。3將概念教學與做習題隔離，甚至對立起來，不是從深化、活化概念入手形成技能，而是搞大習題量，搞習題分類，結果學生占用了大量時間去做習題、背題型。削弱了概念教學，也沒有很好地形成應用概念的技能。4不注意概

12、念形成的階段性，不是采取循序漸進，逐步完善的方法，而是畢其功于一役，面對太多的信息量，學生無法一下子全部消化吸收，不利于形成扎實的物理概念。（四）從物理概念的教學目標來分析由于物理概念教學的重要性和復雜性，物理概念往往是物理教學中的重點和難點，教學要求較高。物理概念教學擔負著以下兩個任務：1使學生掌握物理概念怎樣才算掌握了一個物理概念呢？可以借助于這樣一種“概念圖式”模型來說明：掌握了一個物理概念，就意味著在意識中形成了一個“概念圖式”，該圖式包含這樣一些內容：用來解釋概念含義的有關物理現(xiàn)象、過程的表象；明確表達概念內涵、外延的命題性知識；運用概念解決問題的技能；以及伴隨著概念形成過程中所形成

13、的認知策略等。這些不同層次的知識圍繞概念名稱建立起實質性聯(lián)系，形成一種以命題知識為中心的具有緊密結構的功能單位。另外，這一“概念圖式”還向外延伸，與認知結構中其他概念、規(guī)律圖式建立起廣泛的實質性聯(lián)系。從這一模型來看，真正掌握物理概念是很復雜的，在教學過程中必須遵循概念形成的規(guī)律，循序漸進，逐步形成和完善概念。另外，概念的發(fā)展是無止境的，它隨著整體認知結構的完善而不斷完善。2培養(yǎng)學生物理思維能力和良好的思維習慣從前面的分析可知，中學生的物理思維能力、思維品質還是較差的，極待提高。而概念是人類智慧的結晶，凝結著很高的智力價值，是培養(yǎng)能力、提高智力的很好教材。因而，培養(yǎng)能力是物理概念教學的另一重要任

14、務。在概念形成各環(huán)節(jié)中，要注意正確引導使學生在掌握概念的同時提高認知能力，糾正一些不良思維習慣，形成科學的物理學思想方法。綜上所述，物理概念抽象、深刻，教學要求較高；而學生的認識能力、知識基礎較差，這一矛盾造成了概念教學的復雜性和艱巨性。但只要教師樹立正確的教學指導思想，清楚學生的認知結構特點，按教學規(guī)律和學生心理特點進行教學，是能夠完成形成概念、培養(yǎng)能力的艱巨任務的。三、物理概念教學的一般過程物理概念一般可分為兩類，一類是只有質的規(guī)定性的概念，如運動、靜止、電場、光等；另一類不僅具有質的規(guī)定性，還有量的規(guī)定性，這種概念又叫物理量。例如速度、加速度、功、動能、動量、電流強度、場強等。物理量的定

15、義應包括描述性定義和測量性定義兩部分。由于物理學是一門定量科學，所以物理量在物理學科中占有重要地位。從前面對物理概念教學的討論可以看出，物理概念教學的過程是在教師指導下，調動學生認知結構中的已有感性經驗和知識去感知理解材料，經過思維加工產生認識飛躍（包括觀念轉變），最后組織成完整的概念圖式結構的過程。為了使學生掌握概念和發(fā)展認識能力，必須扎扎實實地處理好每一個環(huán)節(jié)。以下將概念形成過程分“引入”、“形成”和“鞏固與深化”三個階段來具體闡述。（一）概念的引入概念引入是物理概念教學的必經環(huán)節(jié)，通過這一過程使學生了解為什么要引入這一概念，引入它有什么作用。這步工作有如下兩個作用：第一，在認知結構中找一

16、個適當?shù)摹吧L點”以便建立概念。好像在一片正在建設著的建筑工地上找到建一座新樓的地址，而這一地址可能早已有了，并且還有一定的“根基”和“建筑材料”（有關經驗，前概念）。也可能還沒有，需在適當?shù)牡胤介_辟一塊空地備用。在找到地址的同時也記住了該地址的“位置”和“號碼”（新開辟的“地址”要立即“編碼”），以便以后查找該建筑。通過概念引入步驟，一開始就使學生明確概念在認知結構中的地位，從整體認知結構中把握概念，強調認知結構的整體性和知識的內在聯(lián)系，利于在應用概念時能迅速提取。第二，將新知識與認知結構聯(lián)系起來，激活思維，激發(fā)求知欲，為建立概念的復雜智力活動做好心理準備。概念的引入要根據學生認知結構中相應

17、知識狀況和新概念的不同特點，采取靈活多樣的方法。一般可采用下述方法：1從生活實際引入例如力的概念可從推土機推土、人提水、馬拉車、汽車壓路面等現(xiàn)象引入。這實質上是幫助學生提取儲存在頭腦中的感性知識，以在對這些感性知識加工的基礎上形成概念。這種方法簡便易行，學生感到親切自然。而且從生活實際中引入概念，有助于培養(yǎng)學生注意觀察、勤于思考、善于運用概念分析問題的能力和習慣。2從實驗現(xiàn)象引入對于缺乏建立概念所需的足夠的感性經驗，可以通過一些典型實驗，使學生獲得鮮明的感性知識，在此基礎上進一步探索，形成概念。例如，講慣性概念時，就可以先做課本上介紹的實驗，同時結合已有的經驗，通過討論分析，建立概念。經常運用

18、實驗，不僅能提供概念教學所必須的感性材料，還可激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)觀察力、注意力，并建立物理學是一門實驗科學的觀念。3在復習舊知識的基礎上引入有些情況下，特別是到了高年級，學生已建立了許多物理概念，物理感性知識也更豐富。這時可在復習有關舊知識基礎上引入新概念。例如高中講電勢能、電勢概念時，可先引導學生回憶重力做功與路徑無關、重力勢能等知識，通過類比，建立新概念。這是認知結構同化作用的體現(xiàn)。適合這種情況的新的知識的關系可以是多種多樣的，如可以是類比的（如重力勢能與電勢能；電流與水流）；對比的（如功率與速度）；類屬的下位關系的（如從能的概念同化分子能、核能等）；或歸納推廣的上位關系的（如由機械能、電

19、能、內能概念概括出能）。等等。這種依靠舊知識同化新知識的方法，有利于鞏固知識，強化知識的內在聯(lián)系，并且對形成結構清晰，聯(lián)系緊密的物理認知結構具有重要意義。4從理論需要引入這種方法強調知識的內在邏輯性和知識體系的整體性，對于形成良好的認知結構也十分有利。對于能、熱量、理想氣體三個狀態(tài)參量、場強、電流強度等概念，都可用此法引入。在引入概念時，無論采取什么方法都要注意：選擇的感性材料要典型、全面，要突出與概念有關的本質特征和屬性，盡量減少非本質特征的干擾。選擇的舊知識一定要與新知識有實質性聯(lián)系。否則，容易形成模糊的或錯誤的概念，或在認知結構中形成不正確的聯(lián)系。（二）概念的形成1揭露本質特征，實現(xiàn)觀念

20、上的突破在這一環(huán)節(jié)的教學中，大致有這樣兩種情況：一種是學生的感性材料基本能解決將要建立的概念，或在缺乏感性材料的情況下，通過實驗提供了大量鮮明生動的感性材料。在這種情況下建立概念，一般沒有很大阻力，通過分析、歸納、分類、對比等思維方法可以掘棄非本質的東西，突出本質的特征和屬性，從而實現(xiàn)認識上的飛躍。另一種情況是，學生已有了相當充分的前概念，但是與將要建立的概念相抵觸。這時，直接講授新概念往往不能奏效。因為學生對其前概念深信不疑，并已習慣于用原有的概念框架去理解事物，建構意義。當他帶著自己的概念框架來聽教師的講授時，往往只接納了那些與其原結構相協(xié)調的內容，而相矛盾的內容往往引不起注意?；蛞驘o法理

21、解，即使勉強記住了一些概念的結論，也無法融會貫通而只能將新學到的結論與原來的概念分別擱置，遇到實際問題時，仍按原來的概念框架進行思維。實現(xiàn)觀念的轉變，關鍵是設法給學生一個巨大的“震顫”，以動搖其頑固信念的基礎。綜觀物理學發(fā)展的歷史，歷次重大觀念變革到來之前，都要經歷一系列“危機”與“災難”，在一些無法回避的矛盾沖擊下，人們才不得不走出他們建造的象牙之塔，以批判的態(tài)度重新審定他們曾堅信完美無缺的塔的根基。只有在這時，才有可能發(fā)現(xiàn)問題，導致觀念的革命性轉變。但無論如何，要使學生放棄他曾堅信不移的觀念，接受一種全新的觀念，都是一個極其艱難的過程，有時甚至出現(xiàn)反復。為此，我們建議運用下述三個步驟，來實

22、現(xiàn)觀念的徹底轉化：第一步：誘導學生暴露其原有概念框架，包括結論、例證、推論等。并在適當?shù)臅r候提出矛盾，給予其原有錯誤理論框架沉重的一擊。使學生暴露觀點的方法很多，例如，可以通過師生談話法；預測��實驗��解釋法；也可用精心設計的診斷性題目，事先了解學生的前概念框架。要運用延遲評價的原則，即待所有學生的觀點都充分暴露后，再提出矛盾。以免問題暴露不完全，解決不徹底。第二步：組織討論，乃至爭論，揭露前概念框架的不合理性，從而使學生自愿放棄舊的觀念。這種變化決非輕而易舉的，只有在主體意識到以下幾種情況時，才能放棄原框架。遇到新的問題，原有概念框架

23、無法解釋，無力解決。過去認為很重要的知識，現(xiàn)在看來，在解釋某些現(xiàn)象時，已不是必要的了?；蛘哒f，原來的概念框架并不是某些現(xiàn)象的最終原因，可能有更根本、更深刻的概念來取代它。發(fā)現(xiàn)原來概念框架在某些方面違背了常理或已被公認的原理。從原概念框架推出的結論是荒謬的，無法接受的。原概念與其他有關領域的知識相沖突。第三步：引導學生接受（或嘗試建立）新的概念框架。新的概念框架必須具備以下優(yōu)越性、學生才可能接受。能夠成功地解釋舊概念框架無法解釋的現(xiàn)象和問題而不帶來新的矛盾。新概念框架比舊框架更根本，包括更多的本質內容。新概念框架及其推論是合理的，可以接受的。新概念框架與認知結構中其他知識沒有沖突。以上三個步驟是

24、緊密聯(lián)系的，不能截然分開。另外對有些概念的轉化，也不一定需要如此復雜的程序，但要體現(xiàn)概念教學過程的精神。2明確概念的定義揭露出事物的本質屬性，概念的定義也就是水到渠成的事了。這時，可啟發(fā)學生用恰當、簡潔的文字準確地表達出這些本質屬性的內容。在給物理量下定義時，除了文字表述之外，還需要導出定義式，并明確式中符號所代表的含義及各量的單位。3討論概念的物理意義得出了概念的定義，并不是認識概念的結束。還要從定義出發(fā)，討論概念的內涵與外延、概念的物理含義、用途等，從不同角度豐富對概念的認識。例如，得出電阻的定義R=U/I之后，要對其物理含義進行討論，使學生明確以下幾點：物理意義： R=U/I是電阻的定義