物理概念教学模式研究

物理概念教学模式研究
宁波四中林碧霞
摘要：物理概念的教学在物理教学中具有非常重要的地位。笔者经过近几年的教学研究，在物理概念教学中认为可采用以下几种模式：“演示实验----探究”模式、“理想实验----探究”模式、“设计问题---推理”模式、“物理学史---归纳”模式。
关键词：物理概念教学模式研究
物理概念的建立是人们认识物理规律的起点，是探索物理世界的科学方法的基础，是解决物理问题的钥匙。物理概念的教学在物理教学中具有非常重要的地位。目前，在概念的教学中存在的主要问题是：对概念教学应达到的目的不明确；忽视概念建立的条件和背景，断头去尾，取其表而略其质；忽视概念间的相互联系，把概念孤立起来。这种教法的结果，使学生对概念只会死记硬背，不能正确理解和灵活运用。如果我们的教学中能根据物理概念的特点，以及学生的认知能力，运用认知心理学理论设计概念教学过程，必将有利于学生对概念的理解。笔者经过近几年的教学研究，在物理概念教学中认为可采用以下几种模式：
一．“演示实验-----探究”模式
方法论根据：实验方法描述概念的特征，刺激学生的知觉选择。心理学的研究表明：语言、文字、图像及不同的呈现信号，对学生的选择性知觉大脑中存储的时间的长短及提取的速度都不同。一个新颖的、明显的信号比常规的信号将更宜于记忆和提取。
教学过程
提出问题→ 设计实验→ 操作实验→ 分析实验→ 定义概念→ 概念运用
教学实例
讲“导体的电阻”时，学生没有直接的生活体验，就可以从演示实验入手，丰富学生的感性认识。比如让学生观察：通过导体的电流随导体两端电压的变化而变化，且当导体不变时，电流强度与电压成正比，即U/I是一个恒量；换另一个导体做同样的实验，学生又会发现U/I仍是一个恒量；但是不同于前者的另一个恒量。由实验知：对任一导体，电压和电流强度的比值为一恒量，用R表示。这个恒量就表征了导体的一种物理性质。比较两次实验结果发现，导体两端加同样电压时，通过导体的电流强度不同，也就是说电流通过两导体的难易程度不同，即导体对电流的阻碍作用不同。U/I的值越大，电流越难通过。于是得到结论：R是表征导体对电流阻碍作用的物理量，它的大小可以用R=U/I量度。但要注意：对同一个导体U、I可以改变，U与I的比值不变，既导体的电阻不决定于电压和电流强度，而是由导体本身性质决定的。
二．“理想实验----探究”模式
方法论依据：在研究物理现象的过程中，在实际实验的基础上，排除实际实验中影响物理过程的诸多次要因素后实现“理想实验”，通过理想实验分析物理现象，归纳出事物的更本质的东西，以此获得新的物理概念。理想实验对于培养学生的物理直觉、逻辑思维、分析归纳能力有很好的作用。
教学过程
提出问题→ 理想实验→ 分析实验→ 归纳特征 → 定义概念→ 概念应用
教学实例
讲“电场强度”时，从“任何力的作用都离不开物质”，引入“电场”概念。那么，电场对放入其中的电荷的力的性质如何？如何确定电场对电荷作用的性质？向学生提出问题后，引导学生以真空中点电荷的电场为例，设想用“检验电荷”进行试探，进行理想实验。发现不管条件怎么变，在电场中同一点，检验电荷受到的电场力F与检验电荷电量q之比总是相同，并且与检验电荷的性质无关，而只与电场的性质有关。物理学中就可以用F/q来反映电场对电荷作用的性质，命名为“电场强度”。
三．“设计问题---推理”模式
方法论依据：根据奥苏贝尔的同化理论，认为任何一个新知识均可以通过上位概念、下位概念和先行组织者，寻找它与旧知识的联系作为新概念的增长点，促进新知识的学习。因此学生头脑中原有知识的实质内容及其组织形式，是影响新知识学习的重要因素。在教学过程中，在分析学生已有知识的基础上，寻找新概念的悬挂点，使新概念在新知识与旧知识的比较和联系中逐步习得。
教学过程
提出问题→ 分析问题→温习旧知识→推理归纳→ 定义概念→ 概念运用
教学实例
讲“感应电动势”时，教师可以通过提问方式来复习闭合电路中电动势的概念，知道闭合回路中有电流的条件是闭合回路中有电动势。闭合电路中提供电动势的装置是电源。法拉第通过多年的实验发现当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中也会产生电流。我们把此时的电流叫感应电流。虽然回路中没有电源，但根据有电流的条件可知肯定有电动势，把在电磁感应现象中产生的电动势就定义叫感应电动势。并进一步的得出感应电动势的公式。
四．“物理学史---归纳”模式
方法论依据：因为历史上物理学家对某一物理现象、概念或规律的发现，其思维过程与今天学生认识这一问题的思路往往有类似之处，所以概念教学有时可借助于物理学史料来启发学生思维。教学实践表明，学习物理学史，可以激发学生的学习兴趣，加深对物理概念的理解。对于物理概念，只有了解了它们在历史上如何产生、形成和发展的过程，才能更深刻地理解它们的本质。
教学过程
提出问题→回顾历史→ 实验重演→ 概念发展→定义概念→ 概念运用
教学实例　
讲“力是改变物体运动状态的原因”时，可以从古希腊哲学家亚里士多德的观点“力是维持物体运动的原因”说起，让学生知道这种观点认为“有力作用在物体上，物体就运动，没力作用在物体上，物体就停止运动”，而且统治了2000多年，17世纪的意大利物理学家伽利略认为物体停止运动是因为受到摩擦阻力的作用，若接触面光滑，物体将会一直运动。并介绍伽利略的理想实验的过程，再简单介绍法国科学家笛卡儿的观点，最后再介绍牛顿的第一运动定律。用变化的、发展的观点，结合物理概念发展史讲解物理概念，既符合人类认识规律，又有着故事趣味性，自然会加深学生对物理概念的理解，同时还有助于消除学生对物理概念来源的、“神秘感”。没有任何一个物理概念、定律可以被视为终极真理，人们在有限时空范围内获得的物理知识只能是近似的、相对的真理、物理学大厦只能完善，却永远不会封顶.
总之，在物理概念的教学中，教师主要通过选取适当的方法，激活学生头脑中的原有知识，同化新概念并选择信息的呈现方式，促进学生选择性知觉，使抽象的概念具体化，复杂的概念简单化，密切新概念与原有知识的联系，从而降低学生在对概念的知觉与认同上的难度。至于在物理概念教学过程中，采取怎样的教学模式、选取哪些具体事例、选择是否用现代化的教学手段……，则应根据具体情况自行确定。