優化物理概念教學 培養學生思維能力

方海

[摘? ?要]物理概念教學是初中物理課堂教學的首要任務，是培養學生科學思維能力的重要途徑。文章以初中物理概念教學為例，通過生動、具體的教學實例從五個方面探討物理概念教學的優化，讓學生既獲得了物理知識，又掌握了科學方法，還培養了思維能力。

[關鍵詞]物理概念;思維能力;創情境

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0048-02

物理概念形成的基礎是觀察實驗、分析實例，通過有選擇的感覺和知覺，在學生頭腦中形成較為豐富的表象，獲得感性認識;然后應用各種教學方法和手段，同時應用物理科學方法，啟發學生思維，進而上升到理性認識，形成概念;通過適當的習題訓練解決實際問題，鞏固和檢驗學生所學物理概念。這三個過程不可避免地伴隨著學生的形象思維、抽象思維、創新思維，可有效提升學生的思維能力。因而，物理概念的學習過程，也是發展學生思維能力的過程。

初中生具備了一定的抽象思維能力，但是仍以形象思維為主，邏輯思維能力仍處于發展之中。通過優化物理概念的教學過程，可以有效彌補學生思維能力上的欠缺，同時能夠促進學生思維能力的發展。基于以上原因，優化物理概念教學，促進學生思維能力的提高是非常迫切和必要的。具體策略如下：

一、創情境，善引導，讓學生初識概念

概念的形成，首先要有一個感性思維發展和積累的過程。學生通過實驗和事例，可以獲得豐富的感覺和知覺信息。通過教師恰當的提示，促使學生把新獲得的感性材料同化到已有的認知體系中去，找到新概念的“生長點”，讓學生知道即將學習的概念“像什么”。 新課的引入環節為概念的學習創設認知情境，提供感性材料，同時也激發了學生的學習興趣。引入的方法通常有實驗觀察法、溫故引新法、問題討論法、多媒體課件法、趣味故事法等，以上方法各有優點，可以單獨或綜合使用。比如在執教省級優質課《壓強》時，采用水球滾釘板的實驗。先把裝有紅色水的氣球放在稀疏的釘尖上，水球破裂，紅色水花四濺，然后把同樣質量的水球放在密密的釘尖上，水球沒有破裂，實驗現象扣人心弦。在分析實驗現象時，有學生答道：“釘尖稀疏時，每個釘尖分擔的壓力大，所以壓力作用效果明顯，水球破裂;而釘尖稠密時，每個釘尖上承受的壓力小一些，所以沒有破裂。”這個想法很自然，為壓強概念的理解做了很好的鋪墊，起到了啟發學生思維的作用，是比較好的情境引入法。

學生在初次接觸新概念時，往往會經歷同化或者順應兩個思維認知過程。如果新概念與學生頭腦里已有的認知結構有相似之處，或者是原有認知的進一步深化，學生就會把新概念納入其認知結構的適當部位，相當于接受新概念。例如，掌握機械能以后，學習分子動能、分子勢能以及內能的概念時，思維認知過程就是同化。這類新概念的學習最好采用溫故引新法引入新概念。關鍵在于抓住新概念與已有概念的生長點。如果學習的新概念與已有的認知結構有沖突、有矛盾，那么學生的思維就要對原有的認知結構進行修改、重建。然后用修改、重建后的認知結構去順應新的概念。有時候，重建的過程是比較困難的，學生對新概念不能接受，很可能就是原有的認知結構修改、重建不徹底。要完成重建過程，需要大量的有針對性的感性材料，要有教師恰當的幫助和引導。例如，慣性概念的學習。這類概念的引入最好采用實驗、視頻等方法，為學生提供最恰當的、最深刻的感性材料。

二、揭現象，抓本質，幫助學生形成概念

概念的形成過程欲速則不達！筆者曾執教《牛頓第一定律》。這節課的教學難點有兩個：一是如何從伽利略的觀點和亞里士多德的觀點過渡到探究阻力對物體運動的影響？也就是探究阻力對物體運動影響是什么？二是如何由牛頓第一定律引出慣性的概念。慣性概念的學習對大部分學生而言是很困難的，即便理解也是很表面的，原因是生活經驗讓學生認為“物體的運動是需要力來維持的”，因而對牛頓第一定律尚且存疑。常規的教法是按照課本的設計，由牛頓第一定律的文字表達直接得出慣性概念。表面上很順理成章，實際上，學生在生活經驗的影響下，很難順應慣性概念。筆者設計了“提供感性材料—歸納事例特征—概括共同特征—抽象本質屬性—表征定性定義”的教學流程，達到形成慣性概念的目的。第一步“提供感性材料”（三個實驗現象，一個親身體驗的事例），演示三個實驗：（1）一個靜止在桌面上的長方體木塊，如果在水平方向上不受力的作用，觀察木塊在水平方向的運動狀態;（2）長方體木塊豎放在一個靜止的小車上，突然拉動小車，觀察木塊運動狀態的變化;（3）長方體木塊豎放在一個運動的小車上，小車突然停止運動，觀察木塊運動狀態的變化;（4）分析一個實例，當你站在行駛的公共汽車上，公共汽車突然剎車，你的運動狀態有什么變化？第二步“歸納事例特征”，依次分析四個現象中長方體木塊和人的運動狀態的變化情況。第三步“概括共同特征”，靜止的物體，有保持靜止狀態的本領;運動的物體，有保持運動狀態的本領。第四步“抽象本質屬性”，物體具有保持原來運動狀態不變的本領。追問：液體和氣體具有保持原來運動狀態不變的本領嗎？舉例說明。第五步“表征定性定義”，為了表征物體保持原來運動狀態不變的性質，引入慣性的概念。

三、揭內涵，抓特征，使學生深化對概念的理解

物理概念反映了物體的某種特征。有些概念反映的是物體的外部特征，屬于具體概念，如振動、反射、折射、回聲、質量等。有些概念反映的是物體的內部特征，屬于抽象概念，如內能、比熱容、電壓、電流、電阻等。抽象的物理概念要通過圖形、視頻、實物、數據等去把握概念的內涵。物理概念越抽象，揭示其內涵應該越具體，從而降低學生同化和順應新概念的難度。如執教《電壓》一節時，筆者自制了一個“電壓”示教板，用抽水機類比電源，演示實驗現象形象生動，把抽象的電壓、電流具體形象化，讓學生利用水壓、水流來同化電壓、電流兩個概念。 隨著進一步的學習，學生會對電壓和電流有更深刻的認識，但這個實驗卻是學生思維發生質的飛躍的有力跳板。

四、重應用，抓反饋，促使學生活化概念

應用概念解決實際問題，是對概念進一步的理解和深化，也是檢驗學生對概念掌握程度的有效途徑。概念的應用，分為兩個層次，第一層次是在上完新課之后，用習得的新概念解決同類問題，如每節課后習題都是同一類的題。學完功率后，課后習題都可以用功率定義式去解決。學完阿基米德原理后，課后習題都可以用阿基米德原理解決。目的是趁熱打鐵，加深學生對新概念的理解。第二層次是學生對所學的概念融會貫通，應用概念解決情境各異的習題，一般的單元測試題都會有一點綜合性。目的是達到學習概念的終極目標：把實際情境轉化為物理模型。

五、理系統，抓歸納，促學生完善概念

物理概念之間是廣泛聯系的，有的具有相似的內涵，有的具有相似的外延，有的具有相似的思維方法，等等。歸納知識的過程是學生同化和順應更多信息的過程，有助于學生在頭腦里形成物理概念的知識體系，還可以增強學生記憶物理概念的效果。有的學生，公式都記住了，但是做題時卻不知用哪個公式好，原因之一是公式和規律在大腦里是隨意、散亂存放的。概念系統化就是要把概念分門別類地存放起來。采用思維導圖能較好地歸納整理概念和規律。主要從兩個層面去歸納：一是在單元復習時，做思維導圖;二是按照知識板塊做思維導圖，如力學、電學、光學等。第二個層面的思維導圖一般用于中考復習。

綜上所述，本文以概念教學實踐為基礎，以有關概念教學理論為依據，嘗試將理論與實踐相結合，優化物理概念的形成過程，通過物理概念的學習，培養學生的思維能力。

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夏壽慶.中學物理概念教與學中存在的問題及其對策研究[D].南京：南京師范大學，2008.

（責任編輯 易志毅）