新课标下高中物理概念教学的实践与探索

新课标下高中物理概念教学的实践与探索

高中物理难学，多半是因为物理概念难学，是因为物理概念五花八门。而物理学不可没有物理概念，学物理更不能不学物理概念。物理教学问题，本身就是物理概念教学和物理规律教学的问题。实施高中物理新课程标准，落实新课程“过程与方法”目标，探索符合新课程标准理念的物理概念教学思想、方法和途径，是物理教学面临的新课题。一、新课标对高中物理概念教学的理念高中物理新课程标准在“过程与方法”这一课程具体目标中提出“通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用”。一句话，高中物理新课程标准要把物理教学从过去的只注重教给学生物理概念和物理规律的结论，转变为物理教学在教给学生物理概念和物理规律的“知识和技能”的同时让学生更多地体验物理概念和物理规律创建的“过程与方法”。新课程教材作为新课程标准的体现，也充分体现了物理概念教学的新理念。如矢量概念教学。人教版高中物理新教材首先在《物理》①（必修）的第一章《运动的描述》第二节《时间与位移》中，教材结合位移的方向性是描述位置变化的需要引入的过程与方法，指出“在物理学中，像位移这样的物理量叫做矢量(vector)，它既有大小又有方向；而像温度、质量这些只有大小，没有方向的物理量，叫做标量(scalsr)。”同时还指出“矢量相加与标量相加遵从不同的法则”。使学生建立矢量的初步概念。然后在第三章《相互作用》中的第四节《力的合成》和第五节《力的分解》后，再进一步提出矢量的完整概念：“既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量叫做矢量(vector)。只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量叫做标量(scalar)。”新教材先通过位移概念的引入，让学生建立矢量的初步概念，再结合力的合成与分解遵从平行四边形定则这一特征，通过归纳和总结，提出科学完整的矢量概念。比较人教版全日制普通高级中学教科书（必修）《物理》第一册中结合力的合成提出“力既有大小，又有方向，力的合成要遵守平行四边形定则。在物理学中，像这样的量叫矢量。”新教材这种结合具体的不同的物理量的描述与研究过程，从建立初步概念到归纳出共同性质特征建立完整的科学概念这一“知识与技能”目标，通过让学生分步、分阶段、循序渐进式建立并掌握科学完整的矢量概念的过程的“过程与方法”目标，使学生在“过程与方法”中体验矢量概念的建立过程和本身的“科学”与“恰当”。所有的这些，都体现了新课标、新教材对物理概念教学的新理念。二、高中物理概念教学的实践与探究由于目前初中教育课程的设置，使得大多数高中生到进入高中以后才算真正意义上开始学习物理，这从一方面提高了物理概念教学中的难度，而另一方面由于物理概念的抽象性、多样性、复杂性也使得更难教更难学。因此，物理教师在端正教学思想的基础上，针对不同的物理概念根据新课程理念探究或运用不同教学方法，才是解决物理概念教学问题的核心。笔者结合高中物理新课程理念，对物理概念教学进行探索与探究。1.充分运用新课程教材的教学资源有的物理概念其教学思想和方法在新教材中已经有了充分体现，需要教师认真钻研教材，充分利用教材资源进行物理概念教学。如上述矢量概念的教学思想和教学方法在新教材中就有了充分的体现。教师在教学中应充分利用教材中体现对相关概念提出的“过程与方法”，重视“阶段性概念”与完整的科学概念之间的过渡过程，让学生尽可能地体验物理概念的建立、完善和完成的过程或“准过程”与方法，加深对物理学概念的真正理解。2.把“前概念”转变为科学的概念物理学与人类生活和生产的密切联系，这就决定了一个人的生活和生产的经验对学习科学的物理概念的影响是很大的。因此有许多物理概念，在高中学生学习它们前，就有了相关的知识和经验——“前概念”。这些“前概念”往往有用、与经验相符，或者可能是自己的一种“发现”，有深厚的感情基础，但可能是片面的、不完整的，甚至是错误的。针对“前概念”现象，在物理概念教学中，教师首先应根据具体的物理概念，了解或者设法去发现学生中可能存在的相关的各种“前概念”。然后从物理学研究问题的需要，针对学生中的“前概念”，引导学生思考与讨论，让学生自己发现已有的经验的不足甚至错误，激发对“前概念”的矛盾或不满情绪，使学生自觉地产生对“前概念”修正、完善甚至放弃的要求，并进一步转变为主动学习科学的物理概念需求。如笔者在位移概念的教学中。针对学生在学习位移概念前，不但已经有了用距离和路程来描述物体位置移动的经验，而且根深蒂固的事实。首先提出在研究物体运动的过程中，需要描述物体从A位置到B位置的移动问题，并让学生充分发表各种他们已知或熟悉的描述方法——“距离”和“路程”，讨论这些方法对正确描述位置移动存在的不足。从而引导学生产生用“距离”和“路程”都已经无法科学完整表达位置移动这一新问题的矛盾冲突。再在学生讨论的基础上，总结出描述物体位置移动应该包括“表示末位置相对于初位置的距离和方向”这样两个要素，然后引出用同时可以表示物体从初位置到末位置的位置移动距离和方向两个要素的“有向线段”——位移概念，实现使学生从“路程概念”到科学的位移概念之间的自然转变。不但让学生在位移概念的学习过程中与自己已有知识结构保持有效联系，使对位移概念的理解更加深刻透彻，掌握更加牢固，而且知道路程与位移两概念之功能不同。又如在速度概念教学中，笔者根据学生在高中物理学习速度概念前，与科学的速度概念最有冲突的是在小学、初中的《数学（应用题）》《科学》教学中不断强化的“速度等于路程与所用时间之比”。笔者首先是强调运动有方向性，描述运动最基本情况——位置移动的位移也有方向性，方向性是运动的最基本性质之一。接着是启发学生思考两个问题：①以前的“速度等于路程与所用时间之比”这一个“速度”有没有反映运动的方向性？②用一个怎么样的物理量来描述运动状态，既能表示运动快慢，又能表示运动方向？并在稍稍讨论后再让学生进一步思考：③对解决问题②，从位移概念和以前的“速度”概念中你能得到了什么启发？再经过师生之间的讨论，引出用“位移与所用时间之比”“再定义”一个科学的速度概念。最后在学习讨论了平均速度、瞬时速度、瞬时速率等概念后，指出以前的“速度等于路程与所用时间之比”的“速度”，只表示物体的运动快慢，正确地说是具有“速率”的意义。由于力学与人类活动关系最密切、最直接，学生的“前概念”也最丰富，而且严格地讲高一学生是初学物理，物理概念学习难度也最大。物理教师在物理概念教学中，充分挖掘学生已有的一些“前概念”，进行科学、合理地利用或者转变，从而学习科学的新概念。这种利用“前概念”进行概念转变教学的过程与方法，实质上也是科学的物理概念建立过程在学生学习过程中的再演，让学生在体验中建立起对科学的物理概念的信赖，并学习接受之。3.结合学生的知识基础运用教学方法有的物理概念非常抽象，不易理解。在教学中，教师结合学生的知识基础，灵活运用教学方法的教学也是非常有效的。如力的概念——物体与物体之间的相互作用，很简单可又十分抽象。笔者根据新教材改传统标题《力》为《相互作用》教学思想，结合学生的语文知识基础，探究通过具体的相互作用实例的语法结构分析，来帮助概括、总结并理解力的概念教学。在教学中，首先教师举出推土机推土、马拉车的力作用实例，然后发动学生举出像书压桌面、人挤人、手提包、脚踢球、手托书、磁迭吸引铁块、正电荷排斥正电荷等等。再组织学生对这些力作用实例进行语法结构分析，从主谓宾句形分析讨论上述例子中充当谓语的行为作用动词推、拉、压、挤、提、踢、托、吸引、排斥等，通过分析概括将这些具体的各种行为作用抽象为“作用”——即力，而句子中充当主语推土机、马、书、人、手、脚、手、磁铁、正电荷等是这些具体作用的发出者或施加者——即施力物体，而充当宾语土、车、桌面、人、包、球、书、铁块、正电荷是上述具体作用的接受者——受力物体。这样可以让学生有效地建立起“力是物体对物体的作用”这一抽象概念与具体的力作用现象联系，真正理解施力物体、受力物体、作用的意义。最后仍通过实例说明力作用的相互性。教学中，灵活运用学生已有知识学习物理概念的方法，有效地缩短了学生与物理概念间的心理距离，激发学生学习物理的兴趣，对物理教学有不可估量的作用。4.合理运用类比方法有的物理概念教学可以运用概念类比的方法。如加速度概念教学时，笔者把加速度与速度类比通过类比可以让学生自然快速建立起加速度的初步概念，而且学生容易接受，掌握得也比较牢固。5.从物理情景中去感悟物理概念有的物理概念，其实很熟悉，但很难确切地下定义。这些物理概念的教学也可以利用物理情景，直接让学生通过物理情景感悟物理概念。如能量概念的教学。人教版高中物理新教材，能量概念首次出现在《物理》②（必修）第五章《机械能及其守恒定律》的第一节《追寻守恒量》中。笔者根据教材内容，在课堂内组织学生集体阅读课文的基础上，教师又有重点地选读教材中有关伽利略实验的几段话，如“看起来，小球好像‘记得’自己起始的高度。然而，‘记得’并不是物理学的语言。在物理学中，我们把这一事实说成是‘有某一量是守恒的’，并且把这个量叫做能量(energy)或能”。“如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同的高度，决不会更高一点，也决不会更低一点。这说明某种‘东西’在小球运动过程中是不变的，这个‘东西’就是能量。”等等。之后，再让学生去轻声细读这几段课文，并边读边从这些情景中去感悟“能量”这一概念。三、高中物理概念教学的三点思考思考之一：高中物理新课程标准的实施，旨在进一步提高学生的科学素养。这对物理教学提出了新的要求和新的标准。成功的物理概念教学既符合“知识与技能”教学目标，又符合“过程与方法”教学目标，还有利于激发和培养学习物理的兴趣。因此，加强物理概念教学及其教学的研究，势在必行。思考之二：物理概念难学，关键是难教。只有物理教师老老实实地学习新课程标准，学习新的教学理论，并在教学实践中，从学生