高中物理概念教學(xué)的有效策略和方法

新課程導(dǎo)致新教科書中的介紹性章節(jié)和實(shí)驗(yàn)性章節(jié)更長。高中物理教學(xué)的目的是確保學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握物理學(xué)的基本概念和規(guī)律。物理學(xué)的概念和規(guī)律是高中物理學(xué)基礎(chǔ)知識中最重要的部分。然而，物理概念的抽象性和學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的各種弱點(diǎn)給物理概念的學(xué)習(xí)帶來了障礙，這意味著物理概念既不容易“教”，也不容易“學(xué)”。因此本文針對高中物理概念教學(xué)的有效策略和方法進(jìn)行探討。一、影響高中物理概念學(xué)習(xí)的主要因素1.教材因素。如果我們把初中物理課本和高中物理課本進(jìn)行比較，就會發(fā)現(xiàn)，所需的知識和思維能力都有了很大的明顯提高。高中物理教科書中描述的技能不僅需要觀察和實(shí)驗(yàn)，還需要更抽象的思維，如分析歸納和綜合，以及適當(dāng)應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。在有多個調(diào)查對象、多個狀態(tài)和多個過程的復(fù)雜問題中，學(xué)生很難接受一套方程式，引導(dǎo)他們從物理現(xiàn)象到構(gòu)建物理模型，再從物理模型到數(shù)學(xué)描述。此外，初中和高中的物理課本在知識的表述上也有很大的區(qū)別。初中物理課本相對簡單，學(xué)生容易閱讀和理解，而高中物理課本則以嚴(yán)格和簡明的方式介紹物理學(xué)的概念和規(guī)律。物理問題的分析、推理和表述是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑢W(xué)生的閱讀和理解具有挑戰(zhàn)性。此外，教科書和所需數(shù)學(xué)知識之間缺乏協(xié)調(diào)，也使學(xué)生難以學(xué)習(xí)物理。例如，中學(xué)生很難理解瞬時(shí)速度，因?yàn)樗麄冞€沒有學(xué)會極限的概念。沒有三角函數(shù)知識的學(xué)生在綜合和分解力方面不夠靈活。如果沒有函數(shù)的象形表示法的知識，他們就很難使用象形技術(shù)來研究各種問題。此外，打破學(xué)科之間的橫向聯(lián)系，使得初中物理教學(xué)難以進(jìn)行，影響了高中學(xué)生的成績。2.學(xué)生因素。在中學(xué)物理課上，有些概念是直接從直觀的實(shí)驗(yàn)中得出的，而有些概念則是學(xué)生通過觀察、分析、歸納和演繹，根據(jù)現(xiàn)有的物理概念或理想模型制定的。雖然中學(xué)生有一定的認(rèn)知能力和推理能力，但他們無法將不熟悉的、復(fù)雜的和困難的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的、簡單的和可理解的問題，而且由于先前的知識有限和身體技能不足，他們無法解決實(shí)際問題。他們無法將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理學(xué)語言，在選擇解決問題的方法上缺乏靈活性，通過機(jī)械記憶學(xué)習(xí)物理概念，盲目練習(xí)，并經(jīng)常被表面現(xiàn)象所干擾，而這些現(xiàn)象導(dǎo)致理解片面和膚淺。這在他們對隱含術(shù)語的分析不完整、對關(guān)鍵概念的理解以及對物理問題的不同程序和答案的制定不明確方面表現(xiàn)得最為明顯。例如，有些學(xué)生不理解加速度和阻力的概念，錯誤地得出“加速度增大速度一定增大?！钡慕Y(jié)論。3.教師因素。在高中物理教學(xué)過程中，物理教師通常會花費(fèi)大量的時(shí)間及精力備課，但是對學(xué)生們掌握所學(xué)物理知識的能力并不了解，甚至?xí)霈F(xiàn)高估學(xué)生能力的情況，導(dǎo)致學(xué)生對某些物理概念從剛開始學(xué)習(xí)時(shí)便無法理解，之后很難在各種物理概念之間建立相關(guān)的聯(lián)系。二、物理概念教學(xué)重要性一是物理概念是物理學(xué)中所有知識的基礎(chǔ)。整個物理學(xué)的內(nèi)容可以大致分為物理現(xiàn)象、事實(shí)、概念、規(guī)律和理論。物理規(guī)律和理論是以物理概念為基礎(chǔ)的。這是因?yàn)槲锢硪?guī)律顯示了物理概念之間的關(guān)系和限制。如果學(xué)生不熟悉力、質(zhì)量和加速度的概念，他們將無法理解和掌握牛頓第二定律，更不用說正確地應(yīng)用它。其次，掌握物理學(xué)概念是物理學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。學(xué)生們往往覺得學(xué)習(xí)物理很困難，其中一個主要問題是他們不理解物理學(xué)的概念。他們只注重記憶定義、背誦公式和做練習(xí)，卻忽略了對物理學(xué)概念的理解。第三，概念教學(xué)是物理教育中培養(yǎng)學(xué)生能力和智力的重要途徑。物理學(xué)概念的形成、理解和掌握是一個非常復(fù)雜的認(rèn)知過程。學(xué)生必須通過觀察和實(shí)驗(yàn)獲得必要的感性知識；然后，通過復(fù)雜的思維過程（分析和綜合、比較、抽象和概括），將新的概念與自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有概念聯(lián)系起來，在新舊概念關(guān)系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概念解釋現(xiàn)象或回答問題，不斷加深對概念的認(rèn)識和理解。三、高中物理概念教學(xué)的有效策略1.鼓勵學(xué)生嘗試定義概念。創(chuàng)設(shè)概念教學(xué)的情境是物理概念教學(xué)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，是引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用概念的有效手段。因此，在教學(xué)中應(yīng)從多角度提供概念的變式，創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)階梯式問題讓學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，逐步理解，深化提高，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。首先，物理教師可先為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生們在主觀上感覺到運(yùn)動中有一種速度。然后可繼續(xù)創(chuàng)造情境，讓學(xué)生們主觀地感覺到運(yùn)動中的東西的速度發(fā)生了變化。用具體的例子引導(dǎo)學(xué)生，例如，如果A車在2秒內(nèi)從10米/秒加速到15米/秒，或者B車在3秒內(nèi)從10米/秒加速到2.5米/秒，需要多大的加速度。讓學(xué)生感受并認(rèn)識到，僅靠加速度的大小并不能解釋問題；需要另一個因素來解釋問題，這個因素就是加速度的方向。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，學(xué)生需要經(jīng)歷一個學(xué)習(xí)過程。心理學(xué)研究表明，獨(dú)立獲得的知識更加持久和長效。一旦學(xué)生對他們要學(xué)習(xí)的概念有了了解，教師就會鼓勵他們分析、綜合、抽象和概括所獲得的感知材料，以確定他們要學(xué)習(xí)的概念。通過這種方式，學(xué)生可以充分利用他們的物理能力，學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)物理。通過適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，許多概念的定義可以讓學(xué)生在基本準(zhǔn)確的情況下歸納出這些概念。此外，物理概念教學(xué)需要長期和短期規(guī)劃。不應(yīng)期望學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)完全理解這些概念。教導(dǎo)一個基本概念應(yīng)該從對概念及其意義的認(rèn)識和體驗(yàn)開始。然后，學(xué)生應(yīng)學(xué)會將概念的定義分解成若干部分，以獲得更深入的理解，并在實(shí)踐活動中達(dá)到高潮。例如，力、位移和動量等物理量由教師教授，而學(xué)生則自己定義物理量，并隨著時(shí)間的推移對其進(jìn)行完善。目標(biāo)是讓學(xué)生了解在什么條件下會出現(xiàn)物理量以及如何定義它們。例如，電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電動勢都是在這個過程中教授的，以幫助學(xué)生逐步理解物理學(xué)中形成的概念的特點(diǎn)，從而提高他們的自學(xué)能力，發(fā)展他們的物理思維。2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)抽象。物理學(xué)中的概念不是對生物或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的簡單概括或總結(jié)，而是對感知材料，如物理現(xiàn)象和過程進(jìn)行科學(xué)分析和抽象的結(jié)果。因此，在制定物理概念時(shí)，學(xué)生必須學(xué)會從感知材料、具體例子和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中構(gòu)建科學(xué)抽象，以了解現(xiàn)象的本質(zhì)，并制定從具體感知理解到抽象理性理解的概念。自主建構(gòu)概念，是學(xué)生有效掌握概念的主要途徑和方式，也是學(xué)生發(fā)展物理觀念的主要方法。因?yàn)?，物理概念的形成過程，是從形象到抽象，從感性到理性認(rèn)知發(fā)展的過程。在這個過程中，學(xué)生需要經(jīng)歷歸納、演繹等活動。如果不從一開始就教授感知的基礎(chǔ)知識，如果學(xué)生不參與分析和抽象感知材料的過程，如果他們的思考和處理沒有得到刺激和支持，學(xué)生將無法深入地掌握概念并形成科學(xué)的思維方式，更不用說他們被教師成功地塑造和培訓(xùn)。其中之一是，物理概念是物理學(xué)中所有知識的基礎(chǔ)。整個物理學(xué)的內(nèi)容可以大致分為物理現(xiàn)象、事實(shí)、概念、規(guī)律和理論。物理規(guī)律和理論是以物理概念為基礎(chǔ)的。這是因?yàn)槲锢硪?guī)律顯示了物理概念之間的關(guān)系和限制。如果學(xué)生不熟悉力、質(zhì)量和加速度的概念，他們將無法理解和掌握牛頓第二定律，更不用說正確地應(yīng)用它。其次，掌握物理學(xué)概念是物理學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。學(xué)生們往往覺得學(xué)習(xí)物理很困難，其中一個主要問題是他們不理解物理學(xué)的概念。他們只注重記憶定義、背誦公式和做練習(xí)，卻忽略了對物理學(xué)概念的理解。概念教學(xué)是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)技能和智力的重要手段。物理學(xué)概念的形成、理解和掌握是一個非常復(fù)雜的認(rèn)知過程。學(xué)生需要通過觀察和實(shí)驗(yàn)獲得必要的概念知識；然后在復(fù)雜的推理過程中（分析和綜合、比較、抽象和概括），將新概念與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有概念聯(lián)系起來，用這些概念解釋現(xiàn)象或根據(jù)新舊概念的關(guān)系回答問題，以不斷深化對概念的認(rèn)識和理解。授人以魚不如授人以漁。在某些方面，培養(yǎng)抽象的科學(xué)思維比教授知識更重要。例如，如果一位教師想教授電阻的概念，他可以從一個演示實(shí)驗(yàn)開始，測量通過兩個固定電阻的電流和兩端的電壓，然后要求學(xué)生計(jì)算相同電阻的U/I。然后他們會分析發(fā)現(xiàn)，這個常數(shù)反映了導(dǎo)體的物理特性，并被表示為R。對兩個實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析表明，U/I的值越大，在相同電壓下流過導(dǎo)體的電流越小。電阻是一個描述導(dǎo)體對電流的電阻的物理量，其數(shù)值可以從R=U/I的關(guān)系中計(jì)算出來。這意味著，電阻值不取決于流經(jīng)導(dǎo)體同一部位的電壓和電流。3.立足實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。要實(shí)行有效的教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生興趣是前提。因?yàn)榕d趣是學(xué)習(xí)的根本動力，也是最好的老師。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方式有很多，從學(xué)生的角度來看，會對沒有接觸過的事物感興趣。物理本身是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，所以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，貼近學(xué)生的實(shí)際生活，可以滿足學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。實(shí)施有效教學(xué)策略的先決條件是激發(fā)學(xué)生的興趣。物理概念的文字?jǐn)⑹鰢?yán)謹(jǐn)、簡潔，多數(shù)學(xué)生能夠讀懂字面意義，但不能把握準(zhǔn)確深刻的含義，運(yùn)用概念解決問題時(shí)容易出現(xiàn)錯誤。這時(shí)，安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生在探究中理解，從而突破難點(diǎn)。在中學(xué)物理課程中學(xué)習(xí)物理概念可能是枯燥和混亂的，這對學(xué)生的興趣和積極性有很大影響。實(shí)驗(yàn)的確是物理教學(xué)的重要組成部分，尤其是在中學(xué)，實(shí)驗(yàn)知識是物理教學(xué)的重要組成部分。有效的物理實(shí)驗(yàn)有助于鞏固學(xué)生的物理理論知識，并有效促進(jìn)實(shí)踐、創(chuàng)新、調(diào)查、研究和其他學(xué)術(shù)技能的發(fā)展，以及物理學(xué)的基本知識。同樣，物理教學(xué)也可以通過實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的興趣，這些實(shí)驗(yàn)包括引導(dǎo)學(xué)生有效開展概念性學(xué)習(xí)活動。因此，在進(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí)，教師可以巧妙地利用物理實(shí)驗(yàn)，以超乎想象的物理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的欲望，營造積極、活躍的課堂氣氛，使物理概念教學(xué)事半功倍。這是有可能實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)特別注意選擇有趣的物理實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容，以最好地滿足學(xué)生的研究和學(xué)習(xí)需要。例如，教師可以通過實(shí)驗(yàn)探究來幫助學(xué)生理解高中物理學(xué)中的“動量守恒定律”的內(nèi)容，該定律在碰撞中是不變的。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備一個傾斜和開槽的軌道、一個沖擊球、一個投擲球、一個天平、一個秤和一張白紙。教師應(yīng)經(jīng)常向?qū)W生指出一些注意事項(xiàng)和要點(diǎn)，如選擇球時(shí)要使撞擊球的質(zhì)量大于投擲球的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)要確保地板上的斜槽和白紙的位置始終相同，多次尋找落點(diǎn)的平均位置，學(xué)生必須了解這些要點(diǎn)。在“光的折射”一章中，可以隨機(jī)挑選兩名學(xué)生扮演拿著魚叉的漁民，教師將一張貼了小魚的紙板浸入透明盆中，在樹枝的一端綁上筆尖作為魚叉，讓其中一名學(xué)生拿著魚叉去叉魚，沒有叉中，換另一名學(xué)生又做了一次實(shí)驗(yàn)，但還是不能在紙魚的中間叉住，這讓學(xué)生們感到不解