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物理概念是某类物理现象和物理过程的共同性质和本质特性在人们头脑中的反映,是对物理现象、物理过程抽象化和概括化的思维形式。一方面,物理概念反映着人类对物质世界漫长而艰难的智力活动历程,是人类智慧的结晶;另一方面,它又使人们在纷繁复杂的物质世界中,把握事物的本质特征,成为物理思维的基本单位和有力工具。借助这种概括化的思维形式,人们找到了支配复杂的物质世界的简单规律,建立了物理学理论和方法体系。因此,物理概念是物理学理论的根基。概念教学是物理教学的首要任务。如果学生没有建立起一系列清晰、准确的物理概念,不能理解物理概念的含义,就不能进一步学习物理规律、物理理论。
但是,要使学生牢固地建立起准确的物理概念往往是困难的,原因在于教学系统所固有的各种矛盾在概念教学中表现格外突出,造成了概念教学过程的复杂化。
要搞好概念教学,教师必须了解影响概念教学的原因,特别是学生的原因。“教师心中要有学生”,就是说教师要了解学生的认知结构,了解学生的认知发展水平、思维特点、现有知识状况等,以便有针对性地采取相应的教学对策。
一、影响概念教学的主要原因
1 中学生的思维特点
中学生,特别是刚刚开始学习物理的初中学生,由于还未进行过系统的物理思维训练,其物理知识、经验还相当匮乏,因而其逻辑思维能力还比较低,思维品质还比较差。
(1)思维缺乏组织性、条理性
中学生不善于有目的、有计划、有条理地进行思维,遇到问题时,往往靠直觉经验判断,“想当然”地进行推理。例如,学生认为“摩擦力就是阻碍物体运动的力”,“物体浸入液体越深,所受浮力越大”,“功率越大的灯泡,其电阻越大,灯丝越细”等。
(2)思维具有片面性、肤浅性
中学生常常还会像儿童时期那样以自我为中心看事物,因而往往只考虑那些能直接从日常生活经验中所构建的事物的意义,而不能全面分析问题,抓住事物的本质和解决问题的关键。他们往往被个别事物的表面现象所迷惑,形成一些片面、肤浅的概念。例如,“重的物体下落快”,“真空具有吸力”,“力是物体运动的原因”等观念的形成就是这种思维特点的反映。
(3)思维缺乏灵活性、变通性
中学生思维往往具有惰性,习惯于生搬硬套公式,而不是努力弄懂其意义,根据具体问题灵活选择方法。这在运用物理知识解决问题时尤为突出。
(4)思维缺乏逻辑性、严密性
中学生往往对某些特定事物的解释感兴趣,而不关心对各种现象的解释是否一致,这与其认知结构中概念模糊、关系含混、内在一致性差等有关。
2 学生的知识准备
(1)缺乏必要的相关知识
有些物理概念十分抽象,而且日常生活中很少直接接触,例如某些表示物质属性的概念——密度、比热容、电阻等,在学生的认知结构中找不到相关的知识予以同化。在缺乏感性知识的情况下进行概念教学,学生将因无法理解其意义而导致机械学习。
(2)存在前概念
学生在正式学习物理以前,就已形成了一些概念,但由于其知识经验、思维水平的局限,这些概念往往是片面的,甚至是错误的。这些前概念,有的已根深蒂固,并形成一定的“理论体系”,学生已习惯用这些概念来解释所遇到的现象,而很难接受与之相抵触的科学概念。
(3)新旧概念界限不清
新概念与学生认知结构中已有的类似概念界限不清时,两者会互相干扰,导致概念混淆。
二、使学生掌握概念,发展认识能力的教学对策
1 课堂引入灵活多样
(1)从生活实际中引入概念。例如,力的概念可以从推土机推土、人提水、马拉车、汽车压路面等现象引入。这种引入方式简便易行,学生感到亲切自然,有助于培育学生的兴趣和注意观察、勤于思考的习惯。
(2)从实验现象中引入概念。实验不仅能提供必要的感性知识,还能激发兴趣,培养观察力、注意力,并有助于学生树立物理是一门实验科学的观念。观察实验中的各种物理现象时,学生往往是出于好奇心,而不是有目的地去观察,教师应把学生的好奇心引导到观察物理事实方面,不仅要发现物理现象的个别特征,而且还要发现这些特征间的联系,从而培养学生的观察能力,使学生正确地形成概念。
以沸腾这个概念的学习为例。对于水烧开的过程,学生往往只注意冒气泡这一现象,而忽略了气泡的变化,这就不利于形成完整的沸腾、汽化的概念。教师应引导学生有目的地去观察水烧开的全过程,看加热前有无气泡,加热过程中气泡的位置如何变化,气泡本身怎么变化,变化的剧烈程度如何,水温度是否继续上升等,从而使学生通过观察和思考形成正确的概念。
(3)在复习旧知识的基础上引入概念。在学生已建立了较多的物理概念,感性知识较为丰富时,可在复习有关旧知识的基础上引入概念。例如,教学功率概念时,可先复习速度概念,然后通过对比进行教学,这样有利于形成新概念,强化知识的内在联系。
2 引导学生归纳概括
初中学生在物理学习中,往往不能抓住物理现象的本质属性并加以归纳概括,这时就需要教师在教学中加以引导。如在惯性教学中,学生往往能根据紧急刹车等现象列举出各种物体在某种状态下具有惯性的实例,这时教师就应在此基础上引导学生概括出任何物体在任何情况下都具有惯性,由此进一步得出惯性是物体的一种属性的结论,从而使学生了解惯性这一概念的形成和内涵。
3 运用比较法进行教学
比较是物理学习中一种常用的思维方法,也是一种最基本的教学方法。初中教材中很多概念,如速度、惯性、比热、密度、压强等,都是用比较法引出的。例如,重力和压力,是学生极易混淆的概念,一些学生常将压力和重力间的某些特殊情况下的关系一般化,认为“压力的大小总等于重力的大小”,甚至认为“压力就是重力”。为此,在教学中,可设置一些能暴露和纠正学生这一错误的比较性问题,让学生在做题中将压力和重力进行比较,从而能正确地区分二者。
又如,密度、比热等概念,它们的表达式都是两个物理量相比,对同一物质来说,比值都是一个常数,反映着物质本身的属性。通过比较,可加深学生对这类概念的理解,有助于消除诸如“一杯水的比热(或密度)比半杯水的比热(或密度)大”等之类的错误,能帮助学生记忆概念、活化概念和深化概念。
4 巩固深化概念,训练运用概念
(1)运用物理概念分析问题,解决实际问题,能检验并深化学生对概念的认识。物理概念之所以有用,不仅在于它是具体的物理现象的概括和抽象,而且在于它与其他概念有联系。如果学生不能把相关概念联成一个概念网络,也就不能把它们应用于各种物理场合。另外,由于许多物理概念互相都有联系,只要教师精心设计教学,就可收到一石数鸟之效。如复习“电功电功率”这一章,学生在比较电功(W)和电热(O)的计算公式时,发现这两个公式形式是相同的,这时应引导学生分析电流做功的实质是什么,电功和电热这两个物理量的计算公式形式上是统一的蕴藏着一条什么规律,使学生联想到能的转化和守恒定律,并由此再进一步分析,何时O=W,何时O≠W。这样能使学生的知识系统化。
(2)通过练习培养学生运用概念的技巧。练习选题要典型,解法应灵活多样,能对题目作进一步的探讨。将做练习与概念教学分离,甚至相对立,搞题海战术的做法,不仅浪费时间,浪费精力,还容易使学生形成呆板、机械的思维习惯和生搬硬套的做法,不利于学生深化、活化概念,也不利于学生分析能力的提高。
总之,物理概念抽象、深刻,教学要求较高,而学生的认识能力、知识基础有限,但只要教师树立正确的教学指导思想,了解学生认知结构的特点,根据教学规律和学生心理特点进行教学,就能够完成概念教学的任务。
(责编 王学军)
但是,要使学生牢固地建立起准确的物理概念往往是困难的,原因在于教学系统所固有的各种矛盾在概念教学中表现格外突出,造成了概念教学过程的复杂化。
要搞好概念教学,教师必须了解影响概念教学的原因,特别是学生的原因。“教师心中要有学生”,就是说教师要了解学生的认知结构,了解学生的认知发展水平、思维特点、现有知识状况等,以便有针对性地采取相应的教学对策。
一、影响概念教学的主要原因
1 中学生的思维特点
中学生,特别是刚刚开始学习物理的初中学生,由于还未进行过系统的物理思维训练,其物理知识、经验还相当匮乏,因而其逻辑思维能力还比较低,思维品质还比较差。
(1)思维缺乏组织性、条理性
中学生不善于有目的、有计划、有条理地进行思维,遇到问题时,往往靠直觉经验判断,“想当然”地进行推理。例如,学生认为“摩擦力就是阻碍物体运动的力”,“物体浸入液体越深,所受浮力越大”,“功率越大的灯泡,其电阻越大,灯丝越细”等。
(2)思维具有片面性、肤浅性
中学生常常还会像儿童时期那样以自我为中心看事物,因而往往只考虑那些能直接从日常生活经验中所构建的事物的意义,而不能全面分析问题,抓住事物的本质和解决问题的关键。他们往往被个别事物的表面现象所迷惑,形成一些片面、肤浅的概念。例如,“重的物体下落快”,“真空具有吸力”,“力是物体运动的原因”等观念的形成就是这种思维特点的反映。
(3)思维缺乏灵活性、变通性
中学生思维往往具有惰性,习惯于生搬硬套公式,而不是努力弄懂其意义,根据具体问题灵活选择方法。这在运用物理知识解决问题时尤为突出。
(4)思维缺乏逻辑性、严密性
中学生往往对某些特定事物的解释感兴趣,而不关心对各种现象的解释是否一致,这与其认知结构中概念模糊、关系含混、内在一致性差等有关。
2 学生的知识准备
(1)缺乏必要的相关知识
有些物理概念十分抽象,而且日常生活中很少直接接触,例如某些表示物质属性的概念——密度、比热容、电阻等,在学生的认知结构中找不到相关的知识予以同化。在缺乏感性知识的情况下进行概念教学,学生将因无法理解其意义而导致机械学习。
(2)存在前概念
学生在正式学习物理以前,就已形成了一些概念,但由于其知识经验、思维水平的局限,这些概念往往是片面的,甚至是错误的。这些前概念,有的已根深蒂固,并形成一定的“理论体系”,学生已习惯用这些概念来解释所遇到的现象,而很难接受与之相抵触的科学概念。
(3)新旧概念界限不清
新概念与学生认知结构中已有的类似概念界限不清时,两者会互相干扰,导致概念混淆。
二、使学生掌握概念,发展认识能力的教学对策
1 课堂引入灵活多样
(1)从生活实际中引入概念。例如,力的概念可以从推土机推土、人提水、马拉车、汽车压路面等现象引入。这种引入方式简便易行,学生感到亲切自然,有助于培育学生的兴趣和注意观察、勤于思考的习惯。
(2)从实验现象中引入概念。实验不仅能提供必要的感性知识,还能激发兴趣,培养观察力、注意力,并有助于学生树立物理是一门实验科学的观念。观察实验中的各种物理现象时,学生往往是出于好奇心,而不是有目的地去观察,教师应把学生的好奇心引导到观察物理事实方面,不仅要发现物理现象的个别特征,而且还要发现这些特征间的联系,从而培养学生的观察能力,使学生正确地形成概念。
以沸腾这个概念的学习为例。对于水烧开的过程,学生往往只注意冒气泡这一现象,而忽略了气泡的变化,这就不利于形成完整的沸腾、汽化的概念。教师应引导学生有目的地去观察水烧开的全过程,看加热前有无气泡,加热过程中气泡的位置如何变化,气泡本身怎么变化,变化的剧烈程度如何,水温度是否继续上升等,从而使学生通过观察和思考形成正确的概念。
(3)在复习旧知识的基础上引入概念。在学生已建立了较多的物理概念,感性知识较为丰富时,可在复习有关旧知识的基础上引入概念。例如,教学功率概念时,可先复习速度概念,然后通过对比进行教学,这样有利于形成新概念,强化知识的内在联系。
2 引导学生归纳概括
初中学生在物理学习中,往往不能抓住物理现象的本质属性并加以归纳概括,这时就需要教师在教学中加以引导。如在惯性教学中,学生往往能根据紧急刹车等现象列举出各种物体在某种状态下具有惯性的实例,这时教师就应在此基础上引导学生概括出任何物体在任何情况下都具有惯性,由此进一步得出惯性是物体的一种属性的结论,从而使学生了解惯性这一概念的形成和内涵。
3 运用比较法进行教学
比较是物理学习中一种常用的思维方法,也是一种最基本的教学方法。初中教材中很多概念,如速度、惯性、比热、密度、压强等,都是用比较法引出的。例如,重力和压力,是学生极易混淆的概念,一些学生常将压力和重力间的某些特殊情况下的关系一般化,认为“压力的大小总等于重力的大小”,甚至认为“压力就是重力”。为此,在教学中,可设置一些能暴露和纠正学生这一错误的比较性问题,让学生在做题中将压力和重力进行比较,从而能正确地区分二者。
又如,密度、比热等概念,它们的表达式都是两个物理量相比,对同一物质来说,比值都是一个常数,反映着物质本身的属性。通过比较,可加深学生对这类概念的理解,有助于消除诸如“一杯水的比热(或密度)比半杯水的比热(或密度)大”等之类的错误,能帮助学生记忆概念、活化概念和深化概念。
4 巩固深化概念,训练运用概念
(1)运用物理概念分析问题,解决实际问题,能检验并深化学生对概念的认识。物理概念之所以有用,不仅在于它是具体的物理现象的概括和抽象,而且在于它与其他概念有联系。如果学生不能把相关概念联成一个概念网络,也就不能把它们应用于各种物理场合。另外,由于许多物理概念互相都有联系,只要教师精心设计教学,就可收到一石数鸟之效。如复习“电功电功率”这一章,学生在比较电功(W)和电热(O)的计算公式时,发现这两个公式形式是相同的,这时应引导学生分析电流做功的实质是什么,电功和电热这两个物理量的计算公式形式上是统一的蕴藏着一条什么规律,使学生联想到能的转化和守恒定律,并由此再进一步分析,何时O=W,何时O≠W。这样能使学生的知识系统化。
(2)通过练习培养学生运用概念的技巧。练习选题要典型,解法应灵活多样,能对题目作进一步的探讨。将做练习与概念教学分离,甚至相对立,搞题海战术的做法,不仅浪费时间,浪费精力,还容易使学生形成呆板、机械的思维习惯和生搬硬套的做法,不利于学生深化、活化概念,也不利于学生分析能力的提高。
总之,物理概念抽象、深刻,教学要求较高,而学生的认识能力、知识基础有限,但只要教师树立正确的教学指导思想,了解学生认知结构的特点,根据教学规律和学生心理特点进行教学,就能够完成概念教学的任务。
(责编 王学军)