浅谈中学生物理概念学习中存在的问题及相应对策

浅谈中学生物理概念学习中存在的问题及相应对策关键词：概念、障碍、层次物理概念是一类物理现象和物理过程的共同性质和共同特征在人们头脑中的反映，是对物理现象和物理过程抽象化和概括化的思维形式，同时物理概念作为物理内容的重要组成部分,也是构成物理规律,建立物理公式和完善物理理论的前提。教学中能否使学生形成正确的物理概念,直接影响着学生能否深刻理解物理事实,准确把握物理规律。因此,概念教学在物理教学中占有十分重要的地位，建立起科学的物理概念是物理教学成功的关键。在中学生中，很多人在理解与运用物理概念时经常出现一些思维障碍，这些障碍具体体现在以下几个方面：一、先入为主，错误的生活观念的影响学生从日常生活中的物理现象中获取了很多感性认识，这些观念中有些先入的生活观念是错误的，对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用，起一定的消极作用，造成一定的学习障碍。他们不仅妨碍概念理解的全面性、完整性，造成对概念的片面理解；而且还阻断知识间的内在联系，造成认知过程与应用过程的脱节。例如：机械波在传播过程中质点在随波迁移，越重的物体下落的越快，行驶中的汽车速度越大，惯性越大等等。二、相关物理概念混淆物理上有许多相关的物理概念，它们既相互联系又相互区别，具有不同的本质属性。有的学生对它们的物理意义理解不透，区分不清，头脑中的物理图景又相对单一，经常将它们之间的变化关系简单化，认为他们的变化是同步的。例如：在理解法拉第电磁感应定律时，感应电动势应该与磁通量变化率成正比，但是很多同学将磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率混为一谈，相关的还有速度、速度变化量、速度变化率等概念，再如学生对发射速度与运行速度分不清，很难理解为什么人造卫星发射速度越大，在其轨道上绕地球做圆周运动的速度越小等等。三、物理公式数学化学生从小学开始就学习数学，数学在他们心中有很重要的地位，在学习物理概念时，经常会出现物理概念数学化的现象。例如：电阻的定义IUR，由数学公式，很多同学得到UR，或I1R的错误结论，事实上R的大小并不存在与U、I的正比、反比关系，它是由自己本身的因素来决定的。在运动学中有时要遇到解二次函数，例如：两车在同一直线上运动，一前一后，后者追前者，求解是否能追上，何时能追上的问题。在解二次方程时，判别式0有两个解，这两个解只是数学解。是否就是物理解，需要分析是不是合理，比如求出的时间解t，不能是负数解，只能取0t的正数解。在以上这两个例子中学生经常撇开公式的物理意义，忘记公式所表达的物理概念之间的因果关系，从而造成了运用公式分析物理问题的思维偏差。四、类比不当形成的思维障碍类比是一种很重要的学习方法，用得好会收到事半功倍的效果，但是有些同学有时会出现类比不当的时候，结果得出错误的结论。例：将“用导线将两个正负带电体连接起来会有电流流过”类比到“将磁铁的两极用导线连接起来也会有电流流过”等。五、无意识的改变概念的外延任何一个物理概念都是内涵和外延的统一。我们所说的使学生掌握物理概念，既包括理解物理概念的内涵同时也包含明确物理概念的外延。所谓外延就是这个物理概念的适用范围和条件。学生在理解或运用概念时，有时会无意识地缩小或扩大概念的外延。例如：在恒力作用下的物体，做匀变速运动，学生只考虑到做匀变速直线运动，忽略匀变速曲线运动（缩小外延），再如滑动摩擦力与物体所受正压力成正比，将滑动摩擦力扩展为一切摩擦力（扩大外延）等等。六、旧有认知的局限性学生在初中阶段已经学习了两年的物理，对物理知识有了一定的认识与了解。学生对掌握的这些知识有很深的印象。我们知道初中由于孩子的思维能力和认知能力都很有限，因此初中的很多知识都有很大的局限性，很多规律都是在某些特定的条件下才成立的。到了高中阶段，许多旧有的物理途径需要更新，这些新的图景与学生旧有的有很大冲突，在新概念的学习上出现了一些思维障碍。例如：学生平时遇到的物质都是看得见、摸得着的，对于电场、磁场的物质性理解起来很困难；再如初中就已经学习了力和运动的关系，口头上说力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，但是思想上仍顽固地认为只要物体向哪个方向运动，它就一定受一个沿这个放方向的力。总会在受力图上沿物体速度方向上画一个力。遇到水平传送带上一起匀速运动的物体，自然就认为受一个水平力，当然就错了。由此导致学习上的困惑。以上我从六个方面分析了学生在物理概念学习上常遇到的思维障碍。鉴于以上诸多因素，从老师教和学生学两个方面必须采取有效的对策，以促进学习过程向好的方面转化，正向迁移。以下仅从教师教这一方面谈谈我的意见。物理概念教学应该有以下四个环节：一、概念的引入概念的引入主要是告诉学生引入这个概念的作用和意义，概念是用来解决什么问题的。概念的引入常用的有这样几种方法：1、由已有经验引入从生活中学生看得见、摸得着、想象得到的一些容易理解的生活实例引入我们将要讲的较抽象的概念，会降低难度，使学生容易理解。比如:电场的物质性，虽然我们看不见摸不到，但是我们的手机能够接收到信号，就说明在我们周围确实有电磁场的存在，尽管我们看不见，但他却是客观存在的。2、演示实验引入物理本身就是一门实验科学，从实验来引入概念正是找到了物理的本源，同时由实验引入，还能提高学生的兴趣，将原本枯燥的概念课变得有趣生动起来。例如：演示：将验电器放在带正电的金属球附近，观察箔片是否张开（张开）；然后用金属网将验电器罩住，再把带正电的金属球放在它附近，观察箔片是否张开（不张开），由此引出静电屏蔽的概念。3、问题引入这种引入方式很自然，学生在轻松的作一道物理习题的时候就得出了一个新的概念。如：例题：在光滑的水平面上，有一个质量为10kg的物体处于静止状态，现在要使该物体的速度达到5m/s，问水平恒力分别为F=1N、2N、4N、10N需作用多长时间？问：由以上例题你发现了什么？力增大，时间缩短；力减小，时间增大，但是力与时间的乘积是相同的。由此引出冲量的概念。4、从旧概念引入新概念例如：从平均速度引入瞬时速度，要确定某一点的瞬时速度，可在该点附近取一小段位移，求平均速度，当位移足够小的时候，所得的平均速度就是该点的瞬时速度了。5、运用类比方法引入例如；引入电流的定义时可以类比水流6、由物理现象引入例如：汽车突然开动的时候，乘客会向后倾倒，由这个物理现象引出惯性的概念。总之，概念的引入方法有很多种，教师在讲概念前，一定要选择一种适合的方法，所谓适合，就是这个引入既能让学生明白引入这个概念的目的，又能激发学生学习的积极性。二、概念的建立通过第一步的引入，学生对物理现象已经有了较深的印象，下一步由具体事物、事例、实验入手引导学生分析，抓住物理现象的本质，使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识，从而形成概念。物理概念的建立应该包括以下四个方面1、定义（文字表述），要求准确、直观、简洁物理概念的定义方法很很多，高中阶段常见的有：（1）直接定义法：质量、惯性、曲线运动等概念都是运用的这种方法。（2）比值定义法：密度、速度、加速度、电场强度、电阻等概念。（3）乘积定义法：功、动量、冲量等（4）极限思维定义法：瞬时速度2、数学表达式，这个环节让学生明确此数学表达式是定义式还是决定式，明确这点，学生就不会犯前面提到的物理公式数学化的错误了。3、单位4、量性：，标量还是矢量，如果是标量是否有正负，如果是矢量，方向如何表示。三、概念的理解1、抓住概念的本质特征。2、理解概念的物理意义。3、理解概念的内涵与外延。为了达到以上的目的，建议将物理概念层次化很多物理概念往往有多层含义，概念的层次化就是将其复杂的内涵分解为多个层次，让学生一层一层逐步认识，最后综合各个层次的内容，得到一个完整的定义。例如：匀变速直线运动第一层：物体是做直线运动（体现直字）第二层：物体的速度是变化的（体现变字）第三层：物体运动的速度是均匀变化的（体现匀字）综合以上三个层次，给出定义物体在一直线上运动，如果在任何相等的时间间隔内速度的变化量均相等，这样的运动叫做匀变速直线运动。例如：“力是物体间的相互作用”第一层：力是作用第二层：力是物体间的作用（“物体间”三个字说明力有物质性）第三层：力是物体间的相互作用（“相互”说明力有相互性）事实上不管概念分几层，也不管各层之间是平行关系还是层层递进关系，讲课的时候只要将各层的含义分开，将每一层含义讲清即可。另外，概念的内容有轻有重，分层就应该有主有次。在讲课的时候就应该注意抓住重点的反应本质属性的内容，并加以强调，区别那些非本质、容易混淆的现象。例如：力是改变物体运动状态的原因。第一层：力的作用能改变物体速度的大小（举例汽车的各种运动情况：静止→运动；运动→静止；速度逐渐变小，速度逐渐变大等等）。第二层：力的作用能改变物体的运动方向（举例汽车左转弯、右转弯；骑自行车转弯等等）。第三层：力不是产生运动的原因，也不是维持运动的原因。老师讲课时应该重点强调第一、二层含义，因为它容易被许多非本质的现象所混淆，再如，静止的汽车运动起来，运动的汽车静止下来都因为受到力的作用。力改变了物体速度的大小和方向，所举的例子也是力引起速度大小和方向的改变，它只说明力改变了运动状态，但并不是说有力才有运动。另外，运动也不需要力来维持，没有力了，物体也可以是运动的。所以讲的时候一定得把重点讲清楚，分清主次，然后再加以深化，这样上概念课才能让学生更加深入的理解这个概念。四、概念的巩固与深化1、对易混淆的概念进行辨析，加深理解有比较才有鉴别。因而将易混淆的概念加以对比，明确他们之间的区别与联系，纠正学生的错误认识，这对于巩固、加深学生对概念的理解是很有效的措施之一。例如：电热与热功率，转速与角速度，速度与加速度等都是容易混淆的概念，通过对比、辨析，在学生心中形成清楚的概念。2、循序渐进深化，加强变式练习所谓变式，就是事物的变换样式。客观事物常常有多种表现形式，教育心理学十分重视变式在培养学生分析问题解决问题能力的过程中的作用，通过精心设计的正例或反例，改变物理概念呈现的背景，使学生形成正确的观点，抑制错误的经验，并不断强化。如果教学中所提供的变式不充分或不正确，往往会引起我上面提到缩小概念的内涵或扩大概念的外延的错误。这是因为变式不充分或不正确，使概念内涵中包括了非本质属性的缘故。多提供具有本质属性的变式有助于科学概念的掌握。，所以教师在教学中要尽可能收集某类概念的典型范例，帮助学生深入理解物理概念的物理意义和概念所反映的物理事物的本质，全面准确地分析题目描述的物理过程，努力培养学生用科学的思维方式和方法来分析和解决物理问题。最后，为了搞好物理概念教学，教师在讲授物理概念时，要加强对学生的启发与引导，多让学生发表自己的见解。如果见解是正确的，就要给与表扬与肯定；如果是错误的，教师也要有足够的耐心，就学生提出的错误见解用事实、实验或推理来说明，使学生清楚的了解到他们想法的不足之处，在新旧知识的冲突中不断学到新的知识，摒弃原有的错误观点，从而形成新概念。此外，还要学生在运用中去理解和深化新概念，使学生牢固掌握所学的基本概念。参考文献：1、许国梁．中学物理教学法．北京：人民教育出版社，１９８１2、南冲．中学物理教学研究．北京：海潮出版社，１９９３