新課標(biāo)下高中物理概念教學(xué)的實(shí)踐與探索

新課標(biāo)下高中物理概念教學(xué)的實(shí)踐與探索

高中物理難學(xué)，多半是因?yàn)槲锢砀拍铍y學(xué)，是因?yàn)槲锢砀拍钗寤ò碎T。而物理學(xué)不可沒有物理概念，學(xué)物理更不能不學(xué)物理概念。物理教學(xué)問題，本身就是物理概念教學(xué)和物理規(guī)律教學(xué)的問題。實(shí)施高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)新課程“過程與方法”目標(biāo)，探索符合新課程標(biāo)準(zhǔn)理念的物理概念教學(xué)思想、方法和途徑，是物理教學(xué)面臨的新課題。一、新課標(biāo)對高中物理概念教學(xué)的理念高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)在“過程與方法”這一課程具體目標(biāo)中提出“通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用”。一句話，高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)要把物理教學(xué)從過去的只注重教給學(xué)生物理概念和物理規(guī)律的結(jié)論，轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢斫虒W(xué)在教給學(xué)生物理概念和物理規(guī)律的“知識和技能”的同時讓學(xué)生更多地體驗(yàn)物理概念和物理規(guī)律創(chuàng)建的“過程與方法”。新課程教材作為新課程標(biāo)準(zhǔn)的體現(xiàn)，也充分體現(xiàn)了物理概念教學(xué)的新理念。如矢量概念教學(xué)。人教版高中物理新教材首先在《物理》①（必修）的第一章《運(yùn)動的描述》第二節(jié)《時間與位移》中，教材結(jié)合位移的方向性是描述位置變化的需要引入的過程與方法，指出“在物理學(xué)中，像位移這樣的物理量叫做矢量(vector)，它既有大小又有方向；而像溫度、質(zhì)量這些只有大小，沒有方向的物理量，叫做標(biāo)量(scalsr)?！蓖瑫r還指出“矢量相加與標(biāo)量相加遵從不同的法則”。使學(xué)生建立矢量的初步概念。然后在第三章《相互作用》中的第四節(jié)《力的合成》和第五節(jié)《力的分解》后，再進(jìn)一步提出矢量的完整概念：“既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量叫做矢量(vector)。只有大小，沒有方向，求和時按照算術(shù)法則相加的物理量叫做標(biāo)量(scalar)。”新教材先通過位移概念的引入，讓學(xué)生建立矢量的初步概念，再結(jié)合力的合成與分解遵從平行四邊形定則這一特征，通過歸納和總結(jié)，提出科學(xué)完整的矢量概念。比較人教版全日制普通高級中學(xué)教科書（必修）《物理》第一冊中結(jié)合力的合成提出“力既有大小，又有方向，力的合成要遵守平行四邊形定則。在物理學(xué)中，像這樣的量叫矢量。”新教材這種結(jié)合具體的不同的物理量的描述與研究過程，從建立初步概念到歸納出共同性質(zhì)特征建立完整的科學(xué)概念這一“知識與技能”目標(biāo)，通過讓學(xué)生分步、分階段、循序漸進(jìn)式建立并掌握科學(xué)完整的矢量概念的過程的“過程與方法”目標(biāo)，使學(xué)生在“過程與方法”中體驗(yàn)矢量概念的建立過程和本身的“科學(xué)”與“恰當(dāng)”。所有的這些，都體現(xiàn)了新課標(biāo)、新教材對物理概念教學(xué)的新理念。二、高中物理概念教學(xué)的實(shí)踐與探究由于目前初中教育課程的設(shè)置，使得大多數(shù)高中生到進(jìn)入高中以后才算真正意義上開始學(xué)習(xí)物理，這從一方面提高了物理概念教學(xué)中的難度，而另一方面由于物理概念的抽象性、多樣性、復(fù)雜性也使得更難教更難學(xué)。因此，物理教師在端正教學(xué)思想的基礎(chǔ)上，針對不同的物理概念根據(jù)新課程理念探究或運(yùn)用不同教學(xué)方法，才是解決物理概念教學(xué)問題的核心。筆者結(jié)合高中物理新課程理念，對物理概念教學(xué)進(jìn)行探索與探究。1.充分運(yùn)用新課程教材的教學(xué)資源有的物理概念其教學(xué)思想和方法在新教材中已經(jīng)有了充分體現(xiàn)，需要教師認(rèn)真鉆研教材，充分利用教材資源進(jìn)行物理概念教學(xué)。如上述矢量概念的教學(xué)思想和教學(xué)方法在新教材中就有了充分的體現(xiàn)。教師在教學(xué)中應(yīng)充分利用教材中體現(xiàn)對相關(guān)概念提出的“過程與方法”，重視“階段性概念”與完整的科學(xué)概念之間的過渡過程，讓學(xué)生盡可能地體驗(yàn)物理概念的建立、完善和完成的過程或“準(zhǔn)過程”與方法，加深對物理學(xué)概念的真正理解。2.把“前概念”轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的概念物理學(xué)與人類生活和生產(chǎn)的密切聯(lián)系，這就決定了一個人的生活和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)對學(xué)習(xí)科學(xué)的物理概念的影響是很大的。因此有許多物理概念，在高中學(xué)生學(xué)習(xí)它們前，就有了相關(guān)的知識和經(jīng)驗(yàn)——“前概念”。這些“前概念”往往有用、與經(jīng)驗(yàn)相符，或者可能是自己的一種“發(fā)現(xiàn)”，有深厚的感情基礎(chǔ)，但可能是片面的、不完整的，甚至是錯誤的。針對“前概念”現(xiàn)象，在物理概念教學(xué)中，教師首先應(yīng)根據(jù)具體的物理概念，了解或者設(shè)法去發(fā)現(xiàn)學(xué)生中可能存在的相關(guān)的各種“前概念”。然后從物理學(xué)研究問題的需要，針對學(xué)生中的“前概念”，引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)已有的經(jīng)驗(yàn)的不足甚至錯誤，激發(fā)對“前概念”的矛盾或不滿情緒，使學(xué)生自覺地產(chǎn)生對“前概念”修正、完善甚至放棄的要求，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)科學(xué)的物理概念需求。如筆者在位移概念的教學(xué)中。針對學(xué)生在學(xué)習(xí)位移概念前，不但已經(jīng)有了用距離和路程來描述物體位置移動的經(jīng)驗(yàn)，而且根深蒂固的事實(shí)。首先提出在研究物體運(yùn)動的過程中，需要描述物體從A位置到B位置的移動問題，并讓學(xué)生充分發(fā)表各種他們已知或熟悉的描述方法——“距離”和“路程”，討論這些方法對正確描述位置移動存在的不足。從而引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生用“距離”和“路程”都已經(jīng)無法科學(xué)完整表達(dá)位置移動這一新問題的矛盾沖突。再在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，總結(jié)出描述物體位置移動應(yīng)該包括“表示末位置相對于初位置的距離和方向”這樣兩個要素，然后引出用同時可以表示物體從初位置到末位置的位置移動距離和方向兩個要素的“有向線段”——位移概念，實(shí)現(xiàn)使學(xué)生從“路程概念”到科學(xué)的位移概念之間的自然轉(zhuǎn)變。不但讓學(xué)生在位移概念的學(xué)習(xí)過程中與自己已有知識結(jié)構(gòu)保持有效聯(lián)系，使對位移概念的理解更加深刻透徹，掌握更加牢固，而且知道路程與位移兩概念之功能不同。又如在速度概念教學(xué)中，筆者根據(jù)學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)速度概念前，與科學(xué)的速度概念最有沖突的是在小學(xué)、初中的《數(shù)學(xué)（應(yīng)用題）》《科學(xué)》教學(xué)中不斷強(qiáng)化的“速度等于路程與所用時間之比”。筆者首先是強(qiáng)調(diào)運(yùn)動有方向性，描述運(yùn)動最基本情況——位置移動的位移也有方向性，方向性是運(yùn)動的最基本性質(zhì)之一。接著是啟發(fā)學(xué)生思考兩個問題：①以前的“速度等于路程與所用時間之比”這一個“速度”有沒有反映運(yùn)動的方向性？②用一個怎么樣的物理量來描述運(yùn)動狀態(tài)，既能表示運(yùn)動快慢，又能表示運(yùn)動方向？并在稍稍討論后再讓學(xué)生進(jìn)一步思考：③對解決問題②，從位移概念和以前的“速度”概念中你能得到了什么啟發(fā)？再經(jīng)過師生之間的討論，引出用“位移與所用時間之比”“再定義”一個科學(xué)的速度概念。最后在學(xué)習(xí)討論了平均速度、瞬時速度、瞬時速率等概念后，指出以前的“速度等于路程與所用時間之比”的“速度”，只表示物體的運(yùn)動快慢，正確地說是具有“速率”的意義。由于力學(xué)與人類活動關(guān)系最密切、最直接，學(xué)生的“前概念”也最豐富，而且嚴(yán)格地講高一學(xué)生是初學(xué)物理，物理概念學(xué)習(xí)難度也最大。物理教師在物理概念教學(xué)中，充分挖掘?qū)W生已有的一些“前概念”，進(jìn)行科學(xué)、合理地利用或者轉(zhuǎn)變，從而學(xué)習(xí)科學(xué)的新概念。這種利用“前概念”進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的過程與方法，實(shí)質(zhì)上也是科學(xué)的物理概念建立過程在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的再演，讓學(xué)生在體驗(yàn)中建立起對科學(xué)的物理概念的信賴，并學(xué)習(xí)接受之。3.結(jié)合學(xué)生的知識基礎(chǔ)運(yùn)用教學(xué)方法有的物理概念非常抽象，不易理解。在教學(xué)中，教師結(jié)合學(xué)生的知識基礎(chǔ)，靈活運(yùn)用教學(xué)方法的教學(xué)也是非常有效的。如力的概念——物體與物體之間的相互作用，很簡單可又十分抽象。筆者根據(jù)新教材改傳統(tǒng)標(biāo)題《力》為《相互作用》教學(xué)思想，結(jié)合學(xué)生的語文知識基礎(chǔ)，探究通過具體的相互作用實(shí)例的語法結(jié)構(gòu)分析，來幫助概括、總結(jié)并理解力的概念教學(xué)。在教學(xué)中，首先教師舉出推土機(jī)推土、馬拉車的力作用實(shí)例，然后發(fā)動學(xué)生舉出像書壓桌面、人擠人、手提包、腳踢球、手托書、磁迭吸引鐵塊、正電荷排斥正電荷等等。再組織學(xué)生對這些力作用實(shí)例進(jìn)行語法結(jié)構(gòu)分析，從主謂賓句形分析討論上述例子中充當(dāng)謂語的行為作用動詞推、拉、壓、擠、提、踢、托、吸引、排斥等，通過分析概括將這些具體的各種行為作用抽象為“作用”——即力，而句子中充當(dāng)主語推土機(jī)、馬、書、人、手、腳、手、磁鐵、正電荷等是這些具體作用的發(fā)出者或施加者——即施力物體，而充當(dāng)賓語土、車、桌面、人、包、球、書、鐵塊、正電荷是上述具體作用的接受者——受力物體。這樣可以讓學(xué)生有效地建立起“力是物體對物體的作用”這一抽象概念與具體的力作用現(xiàn)象聯(lián)系，真正理解施力物體、受力物體、作用的意義。最后仍通過實(shí)例說明力作用的相互性。教學(xué)中，靈活運(yùn)用學(xué)生已有知識學(xué)習(xí)物理概念的方法，有效地縮短了學(xué)生與物理概念間的心理距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，對物理教學(xué)有不可估量的作用。4.合理運(yùn)用類比方法有的物理概念教學(xué)可以運(yùn)用概念類比的方法。如加速度概念教學(xué)時，筆者把加速度與速度類比通過類比可以讓學(xué)生自然快速建立起加速度的初步概念，而且學(xué)生容易接受，掌握得也比較牢固。5.從物理情景中去感悟物理概念有的物理概念，其實(shí)很熟悉，但很難確切地下定義。這些物理概念的教學(xué)也可以利用物理情景，直接讓學(xué)生通過物理情景感悟物理概念。如能量概念的教學(xué)。人教版高中物理新教材，能量概念首次出現(xiàn)在《物理》②（必修）第五章《機(jī)械能及其守恒定律》的第一節(jié)《追尋守恒量》中。筆者根據(jù)教材內(nèi)容，在課堂內(nèi)組織學(xué)生集體閱讀課文的基礎(chǔ)上，教師又有重點(diǎn)地選讀教材中有關(guān)伽利略實(shí)驗(yàn)的幾段話，如“看起來，小球好像‘記得’自己起始的高度。然而，‘記得’并不是物理學(xué)的語言。在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是‘有某一量是守恒的’，并且把這個量叫做能量(energy)或能”?！叭绻諝庾枇湍Σ亮π〉娇梢院雎?，小球必將準(zhǔn)確地終止于同它開始點(diǎn)相同的高度，決不會更高一點(diǎn)，也決不會更低一點(diǎn)。這說明某種‘東西’在小球運(yùn)動過程中是不變的，這個‘東西’就是能量?！钡鹊?。之后，再讓學(xué)生去輕聲細(xì)讀這幾段課文，并邊讀邊從這些情景中去感悟“能量”這一概念。三、高中物理概念教學(xué)的三點(diǎn)思考思考之一：高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這對物理教學(xué)提出了新的要求和新的標(biāo)準(zhǔn)。成功的物理概念教學(xué)既符合“知識與技能”教學(xué)目標(biāo)，又符合“過程與方法”教學(xué)目標(biāo)，還有利于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣。因此，加強(qiáng)物理概念教學(xué)及其教學(xué)的研究，勢在必行。思考之二：物理概念難學(xué)，關(guān)鍵是難教。只有物理教師老老實(shí)實(shí)地學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)新的教學(xué)理論，并在教學(xué)實(shí)踐中，從學(xué)生