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物理概念是物理现象、物理过程的概括化和抽象化的思维形式,又是物理学习和物理思维的基本单位,它反映的不是个别的物理现象和具体的物理过程,而是物理世界中具有相同本质属性的一类事物现象,反映着人类认识物理世界漫长而艰难的智力活动过程,它是人类对物理世界进行分析、综合、分化、整合的精细化、准确化产物。物理概念既是物理思维的产物,又是更高层次物理思维的工具;既是物理学大厦的砖石或物理学的细胞,又是把物理世界的数学描述、物理现象本质特征的表达,以及实验测量联系起来的纽带,因此可以说物理概念是物理学的精髓,所以学好物理概念是学好物理的基础。
一、学生在物理概念学习中常见的思维障碍
(一)先入为主、错误的生活经验的影响。
学生生活于自然环境中,从大量的物理现象中获得不少有关物理方面的感性认识,积累了许多生活经验。这些先入为主的生活经验有基本正确的,也有错误的。那些错误的生活经验妨碍了正确物理概念的建立。从物理概念的形成过程看,一个概念只有经过个体意义的智力活动过程才能获得,不论是“接受学习”或者是“发现学习”,教师或教材的干预绝对不能取代学生自己的观察、经验、知觉、操作、实验、探索和思维等必要的过程,正是通过这些过程,以及个体和环境间的相互作用,我们才能找出所研究的物理现象或情境的异同点,抽出其本质和有别于其它特点的属性,籍此形成物理概念。例如,当教师讲解力和运动的关系时,学生却认为力和速度成正比,力大,速度也大;又如运动速度大惯性就大。学生把这种看法视为“常识”,认为是千真万确的。又如,学生认为落体快慢与物体所受重力大小有关,物体越重,下落的越快,等等。
(二)对相关概念的变化不易理解。
物理学中有许多相关联的物理概念,它们既相联系,又具有各自不同的本质属性。一些学生由于对它们的物理意义理解不透,区分不清,加之头脑中的物理图景比较单一,对有关的物理图景比较生疏,容易将它们之间的变化关系简单化,认为它们在变化时应按照同一趋势发生变化,因而对相关物理量的相反变化难以理解。如:物体做加速直线运动时,速度越来越大,而加速度可能会越来越小;汽车以一定功率启动后,当加速度为零时,速度最大;人造地球卫星距地面越远,速度越小,等等。
(三)主观臆造因果关系。
物理学中的因果关系反映了物理概念之间的内在联系,应该是十分严谨的。但学生在学习物理概念时,由于其主观随意性,或推理的不严密性,有时会建立物理概念间错误的因果关系。如学生会错误地认为:由于导体内电荷的定向移动产生了电流,因此电荷定向移动的速度就等于电流的传导速度;错误地认为负电荷的运动方向也是电流的方向;错误地认为人提水沿水平道路行走,人对水桶做功。
(四)旧有认识的局限性。
学生在经典物理的学习中,形成了一定的物理观点,导致在学习物理概念时,由于旧有的物理图景需要更新,而新的物理图景与学生原已形成的物理图景差异太大,甚至相冲突,因而在新的物理概念的学习中会出现一些思维障碍。如在学习相对论中的质量与速度关系时,由于旧有知识的影响,导致难以接受。
二、学生在学习物理概念过程中的心理特点
(一)抽象和概括的特点。
中学生在物理概念的学习中,往往抓住的是不同物理现象的个别特征和非本质的属性,而不能把物理现象的共同属性抽象出来,把不同物理现象的本质属性联结起来加以概括。如在学习速度的概念时,教师列举大量生活中的物理现象:飞机在空中飞、汽车在公路上行驶、人在地上行走……让学生分析这些物理现象有什么共同属性。学生往往只注意其非本质属性——运动,而忽略了飞机飞比汽车行驶得快,汽车行驶又比人走得快这一本质属性。教师就要引导学生去抽象出它们运动的快慢不同,然后对本质属性加以联结概括,概括出速度概念的本质。所以说抽象和概括是在比较与归纳、分析与综合的基础上进行的。
(二)记忆的特点。
中学生在物理概念学习中的记忆特点是由学生的好奇心、强烈的求知欲等心理因素所决定的,表现为对于有兴趣的物理问题和概念愿意去记,对枯燥的物理问题和概念不愿去记。这种记忆只是侧重于机械记忆和形象记忆,而缺乏理解记忆和抽象记忆。如在记忆“力的概念”时,不仅要记住力的定义,而且要记住力的内涵、外延及产生条件,否则遇到问题就容易死套定义,得出错误结论。例如,一物体沿斜面滑下,问在滑下过程中受哪几个力的作用?如果对力的概念不清或死套定义就容易多出下滑力。原因是没有理解力的产生条件必须是两物体相互作用,受力者必须有施力者施力,而且要作用在该物体上。
三、物理概念教学应注意的要点
基于以上分析,物理概念教学应摆脱传统教育思想的束缚,不能仅偏重于知识的传授,而应偏重于引导学生观察实验,不能仅偏重于思维所得到的结果——概念,而忽视形成概念过程中认识活动的方法和过程。因此教师在教学中要把握好如下环节。
(一)创设学习物理概念的情境,激发学习动机。
这是物理概念教学的必经环节,教师要通过这一过程使学生了解为什么要引入新概念,引入有什么作用,使学生在认知结构中找一个适当的“生长点”,以便建立概念,使学生明确概念在认知结构中的地位。
(二)进行思维加工。
物理概念是对物理现象、过程等感性材料进行科学抽象的产物,在概念教学中,若只向学生提供形成概念的感性材料,而不同时让学生参与思维加工活动,尽管教师在作出概念的文字或数学表达时讲得很清楚,但对学生来说,表面联系和内在联系,感性认识和理性认识,生活经验和科学概念仍处于分离状态。因此要使学生形成正确的概念,教师就必须在他们获得足够的感性材料的基础上,按照物理学中建立概念的方法,引导学生运用比较、分析、综合等思维方法,对感性材料进行思维加工,进而抽象概括出事物的本质属性,从而使他们形成概念。
(三)深化概念,发展运用概念的技能。
当学生初步形成概念后,教师必须及时给他们提供运用概念的机会,让他们将抽象的概念“返回”到具体的物理现实中去,使他们在运用概念联系实际或解决具体问题的过程中,巩固、深化和活化概念。
一、学生在物理概念学习中常见的思维障碍
(一)先入为主、错误的生活经验的影响。
学生生活于自然环境中,从大量的物理现象中获得不少有关物理方面的感性认识,积累了许多生活经验。这些先入为主的生活经验有基本正确的,也有错误的。那些错误的生活经验妨碍了正确物理概念的建立。从物理概念的形成过程看,一个概念只有经过个体意义的智力活动过程才能获得,不论是“接受学习”或者是“发现学习”,教师或教材的干预绝对不能取代学生自己的观察、经验、知觉、操作、实验、探索和思维等必要的过程,正是通过这些过程,以及个体和环境间的相互作用,我们才能找出所研究的物理现象或情境的异同点,抽出其本质和有别于其它特点的属性,籍此形成物理概念。例如,当教师讲解力和运动的关系时,学生却认为力和速度成正比,力大,速度也大;又如运动速度大惯性就大。学生把这种看法视为“常识”,认为是千真万确的。又如,学生认为落体快慢与物体所受重力大小有关,物体越重,下落的越快,等等。
(二)对相关概念的变化不易理解。
物理学中有许多相关联的物理概念,它们既相联系,又具有各自不同的本质属性。一些学生由于对它们的物理意义理解不透,区分不清,加之头脑中的物理图景比较单一,对有关的物理图景比较生疏,容易将它们之间的变化关系简单化,认为它们在变化时应按照同一趋势发生变化,因而对相关物理量的相反变化难以理解。如:物体做加速直线运动时,速度越来越大,而加速度可能会越来越小;汽车以一定功率启动后,当加速度为零时,速度最大;人造地球卫星距地面越远,速度越小,等等。
(三)主观臆造因果关系。
物理学中的因果关系反映了物理概念之间的内在联系,应该是十分严谨的。但学生在学习物理概念时,由于其主观随意性,或推理的不严密性,有时会建立物理概念间错误的因果关系。如学生会错误地认为:由于导体内电荷的定向移动产生了电流,因此电荷定向移动的速度就等于电流的传导速度;错误地认为负电荷的运动方向也是电流的方向;错误地认为人提水沿水平道路行走,人对水桶做功。
(四)旧有认识的局限性。
学生在经典物理的学习中,形成了一定的物理观点,导致在学习物理概念时,由于旧有的物理图景需要更新,而新的物理图景与学生原已形成的物理图景差异太大,甚至相冲突,因而在新的物理概念的学习中会出现一些思维障碍。如在学习相对论中的质量与速度关系时,由于旧有知识的影响,导致难以接受。
二、学生在学习物理概念过程中的心理特点
(一)抽象和概括的特点。
中学生在物理概念的学习中,往往抓住的是不同物理现象的个别特征和非本质的属性,而不能把物理现象的共同属性抽象出来,把不同物理现象的本质属性联结起来加以概括。如在学习速度的概念时,教师列举大量生活中的物理现象:飞机在空中飞、汽车在公路上行驶、人在地上行走……让学生分析这些物理现象有什么共同属性。学生往往只注意其非本质属性——运动,而忽略了飞机飞比汽车行驶得快,汽车行驶又比人走得快这一本质属性。教师就要引导学生去抽象出它们运动的快慢不同,然后对本质属性加以联结概括,概括出速度概念的本质。所以说抽象和概括是在比较与归纳、分析与综合的基础上进行的。
(二)记忆的特点。
中学生在物理概念学习中的记忆特点是由学生的好奇心、强烈的求知欲等心理因素所决定的,表现为对于有兴趣的物理问题和概念愿意去记,对枯燥的物理问题和概念不愿去记。这种记忆只是侧重于机械记忆和形象记忆,而缺乏理解记忆和抽象记忆。如在记忆“力的概念”时,不仅要记住力的定义,而且要记住力的内涵、外延及产生条件,否则遇到问题就容易死套定义,得出错误结论。例如,一物体沿斜面滑下,问在滑下过程中受哪几个力的作用?如果对力的概念不清或死套定义就容易多出下滑力。原因是没有理解力的产生条件必须是两物体相互作用,受力者必须有施力者施力,而且要作用在该物体上。
三、物理概念教学应注意的要点
基于以上分析,物理概念教学应摆脱传统教育思想的束缚,不能仅偏重于知识的传授,而应偏重于引导学生观察实验,不能仅偏重于思维所得到的结果——概念,而忽视形成概念过程中认识活动的方法和过程。因此教师在教学中要把握好如下环节。
(一)创设学习物理概念的情境,激发学习动机。
这是物理概念教学的必经环节,教师要通过这一过程使学生了解为什么要引入新概念,引入有什么作用,使学生在认知结构中找一个适当的“生长点”,以便建立概念,使学生明确概念在认知结构中的地位。
(二)进行思维加工。
物理概念是对物理现象、过程等感性材料进行科学抽象的产物,在概念教学中,若只向学生提供形成概念的感性材料,而不同时让学生参与思维加工活动,尽管教师在作出概念的文字或数学表达时讲得很清楚,但对学生来说,表面联系和内在联系,感性认识和理性认识,生活经验和科学概念仍处于分离状态。因此要使学生形成正确的概念,教师就必须在他们获得足够的感性材料的基础上,按照物理学中建立概念的方法,引导学生运用比较、分析、综合等思维方法,对感性材料进行思维加工,进而抽象概括出事物的本质属性,从而使他们形成概念。
(三)深化概念,发展运用概念的技能。
当学生初步形成概念后,教师必须及时给他们提供运用概念的机会,让他们将抽象的概念“返回”到具体的物理现实中去,使他们在运用概念联系实际或解决具体问题的过程中,巩固、深化和活化概念。