重視概念和規(guī)律的生成過程 提高高中物理課堂教學效率

摘 要 一個好的物理教學設計，在實施的過程中，學生始終圍繞一個問題進行探討，并最終獲得知識和方法。學生形成概念，掌握規(guī)律，絕不是簡單地、被動地從教科書上或教師那里接受一些概念和規(guī)律的條文，而是在學生頭腦深處發(fā)生一系列極其深刻、極其復雜的心理變化過程。學生學習一個新的概念和規(guī)律，就經(jīng)歷一個或長或短的探究過程，這樣建構起來的知識和方法，學生才能自如應用并降低遺忘的程度。

關鍵詞 概念和規(guī)律；生成過程；高中物理；課堂教學效率

高中物理難學，這是很多高中學生的共識。其原因主要有以下幾點：（1）高中物理概念多，而且抽象。例如：高一物理中的加速度概念，很多學生從學加速度開始就對高中物理產(chǎn)生恐懼。（2）高中物理規(guī)律多，而且相似性很強。例如：動能定理和動量定理、機械能守恒定律和動量守恒定律。（3）高中物理前后知識的關聯(lián)性很強，例如：力電結合問題。（4）高中物理數(shù)學知識應用廣泛。例如：用圖象法處理物理問題、極值問題的討論、三角函數(shù)和幾何知識的應用等等。要解決這些問題，關鍵在于提高課堂教學效率。物理教學具有三大特色:以觀察和實驗為基礎；以形成物理概念和掌握知識結構為中心；以物理教學緊密聯(lián)系實際為原則。這就要求教師在教學中要充分發(fā)揮實驗的作用，重視物理概念和規(guī)律的生成過程，讓學生從根本上理解物理概念和規(guī)律，自主構建知識、掌握方法，并最終建立起高中物理的知識體系，使學生在物理學習過程中越學越清晰，而不是越學越糊涂。

一、教師要認識到物理概念和規(guī)律在物理學科中的重要地位

整個高中物理是以基本概念和基本規(guī)律為主干而構成的一個完整的體系，是由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構成了學科的基本結構。其中，基本概念是基石，基本規(guī)律是中心，基本方法是紐帶。要使學生掌握學科的基本結構，就必須使學生學好基本概念和規(guī)律。所謂物理知識的應用，主要是指運用物理概念和物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象、解決物理問題。在高中物理教學中，學生的智力和能力，也主要是在觀察、實驗、探索和分析物理現(xiàn)象，理解、掌握和運用物理概念和物理規(guī)律的過程中，不斷發(fā)展起來的。所以，我們應當重視概念和規(guī)律的生成過程，提高高中物理課堂教學效率。

二、教師要結合學生認知特點設計適合學生概念和規(guī)律生成過程的教學

一個好的物理教學設計，在實施的過程中，學生始終圍繞一個問題進行探討，并最終獲得知識和方法，而不是簡單的順從教材或老師。學生學習一個新的概念和規(guī)律的過程，就經(jīng)歷一個或長或短的探究過程，這樣建構起來的知識和方法，學生才能自如應用并降低遺忘的程度。

1.巧妙導入是提高課堂教學效率的第一步

導入是教師在進入新課時，運用建立問題情境的方式，引起學生注意，激發(fā)學習興趣，明確學習目標，形成學習動機的教學行為。

（1）用各種直觀教學手段展示豐富的物理現(xiàn)象，并引導學生追究現(xiàn)象的原因。物理是一門以實驗為基礎的科學，用演示實驗來提出問題，引入新課，能體現(xiàn)物理學科特點的同時，又能較好的激發(fā)學生的探究意識。

例如，就《帶電粒子在勻強電場中的運動》一課，我們可以從演示示波器的作用引入：首先展示一個示波器，介紹它的作用：示波器能展示交變電流隨時間的變化關系，是研究交變電流的重要儀器。接著，展示示波管并介紹熒光屏發(fā)光的原因：它是利用高速電子流打在熒光屏上使熒光屏發(fā)光的。示波器內有一個陰極，并在黑板上畫圖，然后解說：陰極通電受熱后會發(fā)出電子，但電子的速度很小，無法打在前端的熒光屏上（在遠處畫一個熒光屏），如何才能讓電子的速度增大呢？這個問題的提出，引發(fā)學生去思考：要讓電子加速，應當加一個電場，其中最簡單的辦法就是加勻強電場。如何才能讓電子在熒光屏上畫出圖像呢？在接下來的教學中，學生始終圍繞這個目的展開研究和討論。可見，一個好的引入能激發(fā)學生的探究意識，充分發(fā)揮學生學習的主動性。

（2）在學生形成概念，掌握規(guī)律的過程中，引導學生正確進行科學抽象，由感性認識上升到理性認識階段，這是形成概念，掌握規(guī)律的關鍵。觀察同一個物理現(xiàn)象，不同的學生會得出不同的結論。因為在每一個物理現(xiàn)象中，存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向，就會得出錯誤的結論。例如，在“馬拉車”的問題上，盡管學生把牛頓第三定律背得滾瓜爛熟，思想上總還認為“馬對車有拉力，車對馬沒拉力”或者“馬對車的拉力大于車對馬的拉力”。學生“最有力的證據(jù)”是：反正是馬拉著車向前走，而不是車拉著馬向后退。學生主要是固執(zhí)地盯住了馬拉車向前走這一直觀的表面現(xiàn)象，而沒有對車、馬的啟動過程以及車、馬與路面之間的作用力做深入細致地分析。

（3）提出新的問題與舊的處理方法的矛盾。在進行動能定理應用的教學中，我們會專門對變力做功進行研究，雖然不是新課教學，但巧妙的引入也能提高習題課的教學效率。其引入可以從公式W=FScosα的適用條件入手：W=FScosα只適用于恒力做功，對于變力做功，我們應該如何計算呢？然后舉出一個具體問題：已知一個小球的質量m=200g，從粗糙曲面上高H=0.8m處由靜止釋放，小球滑到曲面底端的速度為3m/s，忽略空氣阻力，試求下滑過程中小球克服摩擦阻力所做的功？

2.在新課講授過程中，教師要吃透教材并大膽整合教材，引導學生認識物理概念的引出和物理規(guī)律的生成過程，理解其物理意義，進而激發(fā)學生主動去建構物理概念，發(fā)現(xiàn)、推導物理規(guī)律

例如：對《閉合電路歐姆定路律》的教學，教材中中沒有對電動勢進行定義，僅提到電源沒有接入電路時兩極間的電壓等于電動勢。我們在教學過程中針對基礎較好的學生可以嘗試從認識電源出發(fā)，給出電動勢的定義，然后再認識閉合電路，逐步推導閉合電路歐姆定律的表達式，具體操作如下：

首先帶領學生回憶：在初中利用歐姆定律進行電路計算時，題目上的電路圖通常沒有畫出電源，若補上電源，則構成閉合電路。研究閉合電路要從電源開始。電源的正、負極分別聚集大量的正、負電荷，而這些電荷的聚集不是電場力而是非靜電力作用的結果，非靜電力做功的過程，就是將其它形式的能轉化為電能的過程。（例如干電池，是化學反應的結果，將化學能轉化為電能）。我們將非靜電力做功與電荷量的比值定義為電源的電動勢E。若電源沒有內阻，則電源內部從負極到正極，電勢升高E，電源外部從正極到負極，電勢降低U=E。但電源有內阻，因此電流通過內阻電勢降低U內=Ir，則電源外部從正極到負極電勢降低U=E-U內。電源沒有接入電路時，I=0，U內=0，則U=E（即電源沒有接入電路時兩極間的電壓等于電動勢），若外電路為純電阻電路，則IR=E-Ir，整理得I=■。

經(jīng)歷這樣一個概念的引出和規(guī)律的推導過程，學生對電動勢的定義，教材中電動勢大小的描述，閉合電路歐姆定律的成立條件以及電源的作用（包括將其它形式的能轉化為電能）從本質上有了深刻的理解，從物理學的內涵出發(fā)掌握物理規(guī)律。

在自主建構和發(fā)現(xiàn)、推導的過程中，學生對概念和規(guī)律有了深刻理解，便會靈活應用概念和規(guī)律解決物理問題，并大大降低遺忘程度，同時也更大程度的激發(fā)了學生學習物理的興趣。

3.物理概念和規(guī)律的應用，要從物理與生活的聯(lián)系出發(fā)，本著以解決實際問題為目的，帶領學生運用所學知識解決問題

只有讓學生理解物理在生活和生產(chǎn)中是有用的，物理學是推動科技發(fā)展的重要學科，才能培養(yǎng)學生學習物理的興趣，如果我們課堂上總是就題論題，師生都將陷入題海不能自拔。試題是永遠做不完的，但解答試題的方法是有規(guī)律可循的。

例如：《電流表和電壓表》就是一節(jié)應用性的內容，主要是講如何將靈敏電流計改裝成電壓表和大量程電流表。這節(jié)課首先要引發(fā)學生思考并清楚為什么要將靈敏電流計進行改裝，所以，教學中先要給學生展示靈敏電流計，介紹其結構、原理并演示其作用——測小電流。

實驗設計：用一節(jié)干電池作電源，外電路中將一個滑動變阻器、一個燈泡、一個靈敏電流計和一個量程為0—0.6A的電流表串聯(lián)。閉合開關，燈泡不亮，0—0.6A的電流表指針幾乎不偏轉，但靈敏電流計的指針有較大偏轉。

以上實驗說明靈敏電流計能測小電流，若知道其內阻還能測電壓，但它的局限性在于量程太小，為了擴大量程，我們需要對它進行改裝，如何改裝能讓它測出更大的電流和電壓呢？學生自然會根據(jù)初中所學串并聯(lián)的知識提出改裝方案，并且能夠根據(jù)需要自行計算與靈敏電流計串聯(lián)或并聯(lián)的電阻阻值以及改裝后的儀表的內阻，從而明白了為什么電流表內阻很小而電壓表的內阻很大，揭開了學生初中階段對電流表和電壓表的認識的神秘面紗，對學生高中電學實驗中儀表的選擇以及伏安法測電阻中電流表內外接法的選擇和誤差分析也有很大幫助。

三、在物理課堂教學中既要重視物理學科的特點，也要重視其數(shù)學本質

在與數(shù)學老師的交流中我們發(fā)現(xiàn)，物理教學中所用到的數(shù)學知識基本上是數(shù)學學科中比較簡單的知識，有些數(shù)學模型如果放在數(shù)學學科中，學生會輕易解決，但放在物理模型中卻常常讓學生犯難，其原因是學生往往把兩個學科隔離開來理解問題。因此，數(shù)學知識在物理學科中作為一門工具進行應用，應當讓學生知道這個工具的作用，它與物理是如何結合起來的，從而讓學生不至于在物理學習中對簡單的數(shù)學問題都覺得陌生。

例如，物理中常見的圖象問題基本上是一次函數(shù)、正比例函數(shù)圖象，這兩種函數(shù)圖象在數(shù)學中都是最簡單的函數(shù)圖象，但學生在物理中總不能應用自如。要解決這個問題，筆者以為，首先要讓學明白在數(shù)學中函數(shù)與函數(shù)圖象的關系：函數(shù)圖象是函數(shù)在坐標系上的直觀呈現(xiàn)。數(shù)學是一門工具，如果知道函數(shù)中的符號分別表示什么物理量，并用表示該物理量的符號來代替，則函數(shù)式變?yōu)槲锢砉剑瘮?shù)圖象則表示兩個物理量之間的關系在坐標系上的直觀呈現(xiàn)。如下圖所示：

因此，物理規(guī)律既可以用公式來表示，也可以用圖象來表示，一個圖象對應一個物理規(guī)律。學生明白了這個道理，圖象問題變得不再神秘，看到一個圖象便會自主的思考其物理規(guī)律，并用物理公式表示出來，一切問題便迎刃而解了。

綜上所述，要提高高中物理課堂教學的效率，一定要從物理學科的特點出發(fā)，重視物理概念和物理規(guī)律的生成過程，打破學生對物理學科的神秘感和畏懼心理，引導學生認識物理概念的內涵和本質，激發(fā)學生探究物理規(guī)律的欲望，自主建構知識、掌握方法并運用所學知識和方法認識物理問題、解決物理問題。