基于大學(xué)物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)研究

劉喜斌 鄒志軍 廖高華 吳琴琴 陳灝

摘 要：論述了物理概念的特點(diǎn)， 全面闡述了大學(xué)物理概念的研究方法，從整體上形成了規(guī)范的大學(xué)物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程。為進(jìn)一步開(kāi)展大學(xué)物理概念教學(xué)的研究提供可借鑒的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理 物理概念 教學(xué)設(shè)計(jì)

概念是一種反映客觀事物研究對(duì)象本質(zhì)屬性的思維形式，它具有高度的概括性和抽象性。人們要認(rèn)識(shí)自然、改造自然必須運(yùn)用概念，并不斷發(fā)展與深化概念。只有突徹掌握了基本概念，才能起到擴(kuò)大和加深基礎(chǔ)知識(shí)的作用，才能獲得進(jìn)一步探索知識(shí)的主動(dòng)權(quán)。

一、物理概念的特點(diǎn)

概念是反映研究對(duì)象本質(zhì)屬性的一種高度概括和抽象。物理概念是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然界物理現(xiàn)象的過(guò)程中逐步形成的。物理概念不是物理學(xué)家主觀臆造的，而是基于觀察和實(shí)驗(yàn)事實(shí)上的揭示事物物理本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系的理性認(rèn)識(shí)，因此，要進(jìn)行物理概念教學(xué)，先要認(rèn)識(shí)物理概念的特點(diǎn)。[1]

1.是觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維的產(chǎn)物。物理概念是研究對(duì)象的本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映，是人們?cè)谟^察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，排除片面、偶然、非本質(zhì)等次要因素，運(yùn)用科學(xué)思維方法，抓住一類(lèi)物理現(xiàn)象共同的本質(zhì)屬性，加以抽象和概括而形成的。在物理概念的形成過(guò)程中，感覺(jué)、知覺(jué)、表象是基礎(chǔ)，最關(guān)鍵的是科學(xué)思維的運(yùn)用。[2]

2.有確定的內(nèi)涵與外延。物理概念和日常用語(yǔ)不同，它有明確的定義，也有確定的范圍。其內(nèi)涵是指它所反映的物理現(xiàn)象、過(guò)程所特有的本質(zhì)屬性，是該事物區(qū)別于其他事物的本質(zhì)特征。其外延則是指具有該本質(zhì)屬性的全部對(duì)象，即通常所說(shuō)的適用范圍。[3]

3.具有量。物理學(xué)是嚴(yán)密的定量科學(xué)，許多物理概念是定量反映客觀事物本質(zhì)屬性的，然而，也有許多物理概念，表面看來(lái)是定性地反映客觀事物本質(zhì)屬性，實(shí)際上，它們也有量的含義。

二、物理概念的研究方法

物理概念是抽象思維的起點(diǎn)，又是科學(xué)思維的成果。在探究物理概念的過(guò)程中，蘊(yùn)含人們認(rèn)識(shí)自然時(shí)的多種研究方法。

1.理想化法。影響物理現(xiàn)象的因素通常復(fù)雜多變，實(shí)驗(yàn)中往往采用假設(shè)一些理想條件、建立理想模型或忽略某些次要因素來(lái)突出現(xiàn)象的本質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)行深入探究， 最終得到實(shí)際情況下的、合理的近似結(jié)果。

2.觀察法。它是在對(duì)物理現(xiàn)象不加任何控制的情況下，對(duì)其進(jìn)行考察，并獲得感性認(rèn)識(shí)，它對(duì)物理學(xué)的研究與發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。在物理概念的教學(xué)中，首先要注重引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生的觀察意識(shí)，在觀察中獲取有效信息，從而認(rèn)識(shí)其本質(zhì)屬性。

3.數(shù)學(xué)法。數(shù)學(xué)法也是物理學(xué)中研究問(wèn)題的重要方法，建立概念、推導(dǎo)定理、論證問(wèn)題、運(yùn)用概念、規(guī)律、定理、定律解決物理問(wèn)題都需要使用數(shù)學(xué)。例如瞬時(shí)速度概念的建立，需要用到數(shù)學(xué)上取極限的方法;密度、壓強(qiáng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念的建立都使用了上取比值的方法。如果離開(kāi)了數(shù)學(xué)法，很多物理概念就不能從量的角度精確的反映出來(lái)。

4.實(shí)驗(yàn)法。物理概念與實(shí)驗(yàn)法有著密切的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)法是人們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)事先設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案人為地控制自然現(xiàn)象，忽略一些次要因素、突出所要觀察的因素進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)使學(xué)生建立物理概念。

三、物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程

在物理概念的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，通常將其分為概念的引入、概念的導(dǎo)出、概念的明確和概念的鞏固四個(gè)階段。

1.概念的引入

物理概念的引入是為了讓學(xué)生知道將要探究的物理概念的重要性和引入此物理概念的必要性，通俗地講，就是要讓學(xué)生知道為什么要引入這個(gè)物理概念。

當(dāng)然，作為物理概念課的開(kāi)始，首先要激起學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。通常以提出一個(gè)物理問(wèn)題或演示實(shí)驗(yàn)的形式開(kāi)始，讓學(xué)生參與討論，要注意所選的物理問(wèn)題要根據(jù)學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)、物理知識(shí)和認(rèn)知心理，結(jié)合物理概念的特點(diǎn)從不同的角度提出。

2.概念的導(dǎo)出

從提出問(wèn)題到得出結(jié)論需要一個(gè)過(guò)程，這是解決問(wèn)題的過(guò)程，即概念的導(dǎo)出過(guò)程，也就是概念的建立過(guò)程。在概念教學(xué)中，首先要充分展示物理概念引入的方法技巧，同時(shí)要針對(duì)所有學(xué)生的整體水平循序漸進(jìn)，然后要引導(dǎo)學(xué)生用已掌握的方法導(dǎo)出概念，完成物理概念的建立。[4]

3.概念的明確

物理概念建立之后，就要將已經(jīng)獲得的關(guān)于反映現(xiàn)象和過(guò)程的本質(zhì)屬性用簡(jiǎn)明而準(zhǔn)確的語(yǔ)言或數(shù)學(xué)公式表述出來(lái)。為了讓學(xué)生正確掌握和運(yùn)用物理概念，并培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，在表述物理概念時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展對(duì)概念的認(rèn)識(shí)，分析它與其他物理概念之間的關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)其適應(yīng)條件和適應(yīng)范圍，否則將會(huì)造成學(xué)生對(duì)物理概念的片面性理解。

4.概念的鞏固

物理概念的鞏固是要求學(xué)生把所建立的物理概念保持在記憶里，不斷豐富概念的內(nèi)容，發(fā)展物理概念的外延，并能順利應(yīng)用物理概念分析和解決物理問(wèn)題。一般的深化鞏固都采用練習(xí)的方法，針對(duì)概念給出習(xí)題，讓學(xué)生在做題的過(guò)程中不斷熟悉、理解和鞏固概念。也可以讓學(xué)生用文字描述、畫(huà)流程圖、設(shè)計(jì)物理趣味實(shí)驗(yàn)等形式，對(duì)物理概念學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)方法進(jìn)行總結(jié)，這既能幫助學(xué)生更好地鞏固概念，也能培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)和歸納能力。

教學(xué)有法，教無(wú)定法，貴在得法。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師只有熟知教育教學(xué)規(guī)律、同時(shí)具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、又充分考慮學(xué)生的成長(zhǎng)規(guī)律，才能完成一堂好課的教學(xué)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳剛.物理教學(xué)設(shè)計(jì)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009.

[2]韓仙華.大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)方法、能力、素質(zhì)的綜合訓(xùn)練[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[3]蘭民，王麗麗.大學(xué)物理研究[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2013.

[4]華南師范大學(xué)物理教學(xué)論學(xué)科組.大學(xué)物理教學(xué)探討[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1995.

作者簡(jiǎn)介

劉喜斌（1963.9—），男，湖南岳陽(yáng)人，碩士，湖南理工學(xué)院，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：光電子與物理教學(xué)。

鄒志軍（1985.9—），男，湖南岳陽(yáng)人，工學(xué)博士，湖南理工學(xué)院，副教授，研究方向：材料物理、物理教學(xué)。

廖高華（1976.10—），男，湖南永州人，博士，湖南理工學(xué)院，講師，研究方向：半導(dǎo)體物理。

吳琴琴（1979.12—），女，湖南常德人，博士，湖南理工學(xué)院，副教授，研究方向：量子信息。

通訊作者

陳灝（1991.10—），女，湖南人，博士，湖南理工學(xué)院，講師，研究方向：冷原子、物理教學(xué)。