多路徑突破高中物理概念教學困難

王九琴

現代科學任何分支的發展和成熟，概念體系的建立起到了關鍵作用；掌握任何一門學科的核心內容，掌握其核心概念也是關鍵.高中物理教學中有經驗的物理教師最關注是物理核心概念的教學，相當多的學生進入高中物理學習感到困難的原因也是核心概念的學習不理想.如何有效解決這一問題，做法值得講究，筆者認為至少可以通過下列途徑，多管齊下解決這一高中物理教學的瓶頸.

1 以趣味性創新小實驗構建概念探究的情景

生活中時時刻刻發生的物理現象孕育了物理概念形成的因子，教師可以采拮其中合適的片段作為教學素材，但是要將其直接搬入課堂教學的現實時空中多有不便；教材中也提供了一些實驗作為概念教學的情景材料，但是其設計嚴謹有余、活潑不足，將理論化的概念用現實的實驗器材及實驗過程對應起來，往往缺少趣味性，并使得學生對實驗過程本身的理解造成學習障礙，更對概念的建立造成意外障礙.鑒于此，教師應盡可能自行創設一些緊密聯系生活的趣味性實驗，及時有機“插播”到教學過程之中，這些實驗應該具有以下特點：簡單易行，與所教學的概念密切相關，便于學生觀察、分析，有利于提高學生建立概念；實驗占用的準備時間短，器材要求不高，節省教師備課的勞動量，提高備課效率.

例如：在教學“平拋運動”時，適逢元旦將至，筆者利用課前的十幾分鐘，結合教學目的，設計了一個隨堂趣味實驗“誰是元旦歡樂會上的神射手”，效果頗佳.如圖1所示，A是裝有軟泥的彩色塑料袋，外形捏成卡通形，袋上寫上“我的心愿”；B是廢舊餅干紙筒；C是兩端固定于紙筒上穿好的小孔的橡皮筋；D是一根前端套上彩色橡皮頭的小竹桿.讓學生兩人一組搭檔到前面來試射“我的心愿”，同學甲負責釋放橡皮筋、同學乙負責釋放塑料袋，水平距離可以任意調節，只要最初水平瞄準了且同時釋放，基本都能射中.學生感到相當興奮，更愿意一探究竟.

2 以軟件輔助技術提高概念探究學習中的課堂教學時空利用效率

課堂教學的效率首先體現在課堂有限時空的利用率上，高中物理概念教學也莫不如此.在幫助學生建立概念時，很多物理教師習慣于舉例、引證對概念涉及的內涵作出說明，這種說明有時是與內涵直接相關，但有時又是類比性質的.一個顯著的例子是動能概念的教學.對于動能的定義式E=12mv2，一種教學處理是直接給出定義并直接應用，這樣的教學其實使得動能概念與E=12mv2的內在聯系根本就沒有作出任何揭示：為什么動能的大小可以通過E=12mv2反映？于是，很多教材中提出了以實驗探究揭示這一聯系，通常是通過實驗測得某外力對物體所做之功，通過功能關系得出動能表達式.但是，實驗中做功的相關物理參量如位移、力、質量、速率的數據處理量很大.因此，運用Excel對實驗數據進行恰當的程序化的處理，能夠在較短時間內獲得相關物理量之間的正確關系，節省教學時間，并幫助學生快速理解E=12mv2背后的物理意義.

3 以辯證思維訓練揭示概念的內涵

高中學生的心理年齡特征表明，學生的思維已經由初中的感性思維階段向理性思維過渡，思維的深刻性、廣闊性正在發展.因此，高中物理教師應該順應這一變化，不妨考慮在教學中以辯證思維訓練揭示概念的內涵，這樣會讓學生體會到科學思維的魅力，知道掌握概念還可以通過辯證思維來進行.

例如：在勻速圓周運動的教學中，勻速圓周運動的合力為什么是所謂“向心力”？除了列舉大量實例說明之外，運用辯證思維進行探究實在是一種有效教學處理：可以啟發學生思考，前向之力作用對物體運動的影響？（加速直線）后向之力作用對物體運動的影響？（減速直線）可歸納出什么結論呢？（與速度共線的力作用不會造成曲線運動），那么與速度正交的力屬于前向還是后向？（都不是）（換言之，不會使速度大小增大亦不會使速度減小）那么與速度正交的力究竟如何改變了速度的呢？（純粹改變了速度方向）勻速圓周運動需要合力扮演什么樣的角色呢？（純粹改變了速度方向）那么，勻速圓周運動就需要合力與速度正交！（即與速度正交，當然向心了）

再如：勻速傾斜上升的電梯水平臺階上站立的人是否受摩擦力？如圖2所示，運用辯證思維進行探究也是簡潔易懂：倘若受摩擦力，試問，摩擦力方向如何？（水平向左或水平向右）若摩擦力方向水平向左，物體運動情況如何？（具有向左的加速度，也即不會勻速）若摩擦力方向水平向右，物體運動情況如何？（具有向右的加速度，也即不會勻速）最后歸納：事實上勻速，說明摩擦力既不可能向左也不可能向右，只能是不存在！

4 以多樣化的遷移拓展概念的外延

有效學習的一個重要標志便是能夠實現所學內容、方法的正確遷移，概念教學也是如此.概念的內涵理解了，還需要幫助學生廓清外延，這才是對于概念學習的完成過程.概念的外延如何廓清？筆者認為，以多樣化的遷移訓練讓學生在思維訓練中領悟是較為理想的做法，實踐中效果也是很好的.

例如：一般在教學“力的分解”時，針對很多實際情形，教師會進一步向學生介紹力的“正交分解”.在頻繁處理大量力的平衡問題和運用牛頓第二定律解決問題時，學生已經初步理解了“正交分解”.那么，在教學“運動的合成與分解”時，針對某些實際問題，不妨運用“正交分解”：如圖3所示，小船從A點出發橫渡河流，航向偏向上游，試問，在渡河過程中，河水流動的速度大小倘若發生變化，船渡河的時間會發生變化嗎？這時我們可以將船速v船正交分解為v1和v2.與河岸平行的分速度v1、水速v水平行于于河岸，它們的效果其實僅僅是使船平行于河岸運動，與渡河其實無關；真正純粹用于渡河的速度其實是分速度v2，而一旦航向（即船自身的速度方向、船頭指向）確定，v2即確定，而河流寬度d也已確定，所以無論河水流速如何改變，渡河時間總是等于dv2，顯然不變.

5 運用現代信息技術，通過多種文本呈現技術幫助學生形成概念體系與網絡

現代信息技術使得文本的呈現技術可以是多種的：線性關系的；平面網絡關系的；立體網絡關系的，其中，后面兩種是非線性的.學生手頭每天運用的教材課本就是典型的線性呈現的文本.對于概念，課本往往遵循著“設例、歸類、設問、釋疑、提出新概念、指出內涵、指出外延、應用討論”這樣的呈現思路，將文本的呈現依次展開.這樣的過程其實反映的是編者對于物理知識的闡述知識、組織概念的過程.因此，在實際運用教材進行教學時，教師有必要結合學生學習的實際情況和學校的現實物質條件，進行文本的二次剪輯、改編、重組乃至重新闡釋，特別是現代信息技術提供了文本的多種呈現技術.特別是概念教學中，可以考慮以樹狀圖、網狀圖、不斷分層的子目錄形式或是嵌套表格將學生學習過的概念組織起來進行呈現，學生對于概念的包含關系、邏輯遞進關系、分類關系等概念間的聯系可以一目了然，更有力于學生通過學習將各個“孤立”的概念組織起來形成概念體系與網絡，也更有利于揭示概念的物理本質.

例如：復習“運動的分類”，分類的指標其實可以是多樣的：路徑為直線還是曲線？加速度是否恒定？能量是否守恒？不同運動的歸類存在交叉關系，因此只有借助于信息技術進行網狀的概念圖介紹；復習“原子核的變化”，四類變化如衰變（α衰變、β衰變、γ衰變）、裂變、聚變、人工轉變等之間的特征對比也是有著多樣化的指標“核電荷數變化、質量數變化、變化條件、能量轉化……”等的考慮，最好借助于嵌套表格進行概念間關系呈現，可以使得學生較為清晰地理清概念關系.

總而言之，高中物理概念教學是物理教學的重要目標之一，作為一線的高中物理教師應該靈活運用現有資源，采取多元化的課堂教學手段，提升學生對物理概念的掌握、理解和運用，從而提升學生利用物理知識處理實際問題的能力.