以“物理觀念”形成目標(biāo)的高中物理概念教學(xué)研究

樓佳

摘 要：物理概念是高中物理教學(xué)中很重要的一個(gè)部分，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）提出：物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。而物理觀念的形成要依托概念、規(guī)律的準(zhǔn)確把握，所以在教學(xué)中要注意物理概念的準(zhǔn)確，促成學(xué)生對(duì)概念的深度理解。在高中物理教學(xué)中，概念教學(xué)占很大的一部分，但是學(xué)生在形成概念時(shí)，會(huì)因?yàn)楦行灾R(shí)不足、思維方法不當(dāng)、思維定式的消極影響和相關(guān)概念的干擾等因素，造成心理障礙[1]。在課程改革下，物理概念的教學(xué)應(yīng)該得到重視和發(fā)展。因此本文以人教版高中物理必修第二冊(cè)“功與功率”為例，對(duì)高中物理的概念教學(xué)進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：? 高中物理；概念教學(xué)；教學(xué)策略

核心素養(yǎng)理念下的概念教學(xué)是要讓學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，掌握建立概念的思維方法，明確概念的內(nèi)涵和外延，并運(yùn)用概念解決實(shí)際問(wèn)題。根據(jù)目前的教學(xué)現(xiàn)狀為例，有一部分學(xué)生對(duì)概念學(xué)習(xí)的重視程度不夠，他們錯(cuò)誤地認(rèn)為考試很少會(huì)考到概念性的問(wèn)題。而部分教師，特別是生源優(yōu)秀的學(xué)校的教師，往往也把教學(xué)重點(diǎn)放在了對(duì)各種物理題的思路分析、解題計(jì)算上，讓學(xué)生通過(guò)做題來(lái)鞏固自身的知識(shí)，這樣的教學(xué)理念使得學(xué)生對(duì)物理概念的理解并不足夠，在短期內(nèi)并不會(huì)出現(xiàn)太大的影響，但是物理的很多知識(shí)都是相聯(lián)系的，因此經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的物理學(xué)習(xí)后，由于學(xué)生對(duì)前面所學(xué)的物理概念沒(méi)有理解透徹而導(dǎo)致對(duì)后面的一些概念也無(wú)法做到理解，這極大地影響了學(xué)生未來(lái)的物理學(xué)習(xí)。

一、概念教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教師對(duì)概念教學(xué)的重視程度不夠

以“功”的教學(xué)為例，功是建立功能關(guān)系的重要概念。這一節(jié)主要為了讓學(xué)生理解功的含義，可以熟練地計(jì)算某個(gè)力所做的功，并經(jīng)過(guò)受力分析可以計(jì)算出合力所做的功，其中理解功的含義就屬于概念教學(xué)。但是由于教師的重視程度不夠，往往會(huì)將教學(xué)重點(diǎn)放到計(jì)算力所做的功這方面上，教師在講課時(shí)所列出的例題、進(jìn)行的講解都是去幫助學(xué)生如何去計(jì)算功的大小，對(duì)功這個(gè)概念往往只是一筆帶過(guò)。久而久之學(xué)生也會(huì)不重視物理概念這方面的學(xué)習(xí)，這在短時(shí)間內(nèi)學(xué)生是不會(huì)受到太大的影響的，主要是由于做題中很少出現(xiàn)直接讓學(xué)生寫(xiě)概念的習(xí)題，但是這會(huì)對(duì)后面的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，比如：功率，如果對(duì)功的內(nèi)容沒(méi)有完全理解，那么對(duì)功率的內(nèi)容也不會(huì)完全理解，甚至對(duì)以后要學(xué)習(xí)的重力勢(shì)能、機(jī)械能等知識(shí)點(diǎn)都會(huì)造成影響，這就是對(duì)概念教學(xué)不重視所產(chǎn)生的后果。

（二）教學(xué)回歸教材不夠

部分教師的教學(xué)脫離教材，導(dǎo)致物理概念教學(xué)也脫離了教材，這種情況的出現(xiàn)，筆者認(rèn)為主要是因?yàn)榻虒W(xué)理念的不正確。由于部分教師和學(xué)生認(rèn)為要以提高成績(jī)?yōu)橹饕蝿?wù)，課本上的知識(shí)點(diǎn)只需要記住就可以，主要的精力要放在做題上，因?yàn)樗㈩}可以讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握做題技巧從而快速提高成績(jī)，因此往往教師會(huì)把教學(xué)的中心放在講解習(xí)題上，讓學(xué)生通過(guò)做題來(lái)鞏固自己所學(xué)的知識(shí)。這種脫離課本的教學(xué)使得學(xué)生只是單純地記住了課本中所給出的概念，而沒(méi)有進(jìn)一步地去理解。比如：教師在課堂上提出這樣的一個(gè)問(wèn)題，力對(duì)物體所做的功，等于力的大小F、位移的大小L、力與位移夾角的余弦cosθ這三者的乘積，而功是有正負(fù)的，在作圖分析中負(fù)功表示力與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反或者所成的角度在90～180度之間，那么為什么功是一個(gè)標(biāo)量？這考驗(yàn)的就是學(xué)生對(duì)概念的進(jìn)一步理解，很多學(xué)生積極回答出功是一個(gè)標(biāo)量，但是卻很少有人可以完整地解釋出來(lái)為什么，這就恰好說(shuō)明了學(xué)生是沒(méi)有理解這個(gè)概念的。大部分教師是直接告訴學(xué)生功是一個(gè)標(biāo)量，而沒(méi)有帶領(lǐng)學(xué)生去進(jìn)一步理解功這個(gè)概念，而是通過(guò)做題來(lái)讓學(xué)生理解功，而這就是典型的脫離課本。

概念教學(xué)最重要的就是依托課本來(lái)進(jìn)行教學(xué)，在功這個(gè)概念中，教師應(yīng)該讓學(xué)生從課本提出的概念出發(fā)，先讓學(xué)生根據(jù)課本給出的各種定義、性質(zhì)進(jìn)行思考然后提出自己的疑問(wèn)，之后教師帶領(lǐng)學(xué)生去探索這些疑問(wèn)，可以適當(dāng)利用課本中各種實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)一步理解，這就是以課本為基礎(chǔ)的教學(xué)，這樣才能讓學(xué)生更好地理解相關(guān)的物理概念。教師在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，一定不要脫離了課本，課本給出了某個(gè)概念的定義，那么教師就通過(guò)課本來(lái)帶領(lǐng)學(xué)生去探究這些定義，從而達(dá)到概念教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。

教師應(yīng)該對(duì)自己的教學(xué)策略進(jìn)行改革和創(chuàng)新，提高概念教學(xué)的占比，讓學(xué)生也重視其物理概念的學(xué)習(xí)，這樣才會(huì)對(duì)學(xué)生長(zhǎng)久的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生良好的影響。

二、高中物理概念教學(xué)策略

（一）合理進(jìn)行概念引入

通過(guò)初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)功有初步印象。初中對(duì)功的認(rèn)識(shí)只局限于力的方向和位移方向相同的情況，而高中需要分析力的方向與位移的方向不在一條直線(xiàn)上時(shí)。教材在“問(wèn)題”板塊中做了如下設(shè)計(jì)：從位移的方向和力的方向一致的起重機(jī)豎直提升重物引入，再轉(zhuǎn)入到更普遍的位移方向和受力方向不一致的馬拉雪橇的情境。利用熟悉的例子，從特殊到一般的引入設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生能獲得一定的感性認(rèn)識(shí)。

結(jié)合教材“問(wèn)題”板塊的引入，可以讓學(xué)生對(duì)初中已學(xué)過(guò)的功的概念進(jìn)行回憶和復(fù)習(xí)。接著讓學(xué)生舉例有哪些力做功的過(guò)程。比如：學(xué)生會(huì)提出手拉行李箱時(shí)，拉力對(duì)行李箱做功了，把水桶向上提時(shí)，拉力對(duì)水桶做功了等。然后，進(jìn)一步分析地面的支持力對(duì)行李箱是否做功，當(dāng)提著水桶不動(dòng)或向前行時(shí)，拉力對(duì)水桶是否做功。通過(guò)討論，讓學(xué)生明確力和物體在力的方向上的位移，是做功的兩個(gè)不可或缺的因素。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：力和位移方向一致時(shí)功的計(jì)算公式為W=FL。力和位移的夾角為90°時(shí)，力不做功。為進(jìn)一步推導(dǎo)力和位移成任意角度時(shí)功的計(jì)算做好準(zhǔn)備。

在功這一課的教學(xué)中，教師首先可以問(wèn)學(xué)生，他們的理解里什么是功，先引起學(xué)生的思考，讓學(xué)生開(kāi)始思考功這一概念。之后，教師利用一個(gè)實(shí)例來(lái)讓學(xué)生理解功，第一次教師推了一下桌子沒(méi)有推動(dòng)，第二次教師推動(dòng)了桌子。讓學(xué)生分析這兩次是否力都做了功，以此進(jìn)一步讓學(xué)生理解做功的條件。之后教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材的分解思想，推導(dǎo)出功這個(gè)概念的定義，力對(duì)物體所做的功W，等于力的大小F、位移的大小L、力與位移夾角的余弦cosθ這三者的乘積。學(xué)生根據(jù)這個(gè)概念再結(jié)合教師演示的實(shí)例來(lái)進(jìn)行思考，可以進(jìn)一步增強(qiáng)功的觀念的形成。在學(xué)生理解了做功條件后，教師進(jìn)一步帶領(lǐng)學(xué)生從概念入手探索功的其他相關(guān)概念。讓學(xué)生從功的定義分析一下，還能得出什么結(jié)論。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，會(huì)有一些學(xué)生意識(shí)到了夾角問(wèn)題，于是教師提出了負(fù)功這一概念。教師讓學(xué)生畫(huà)出受力圖，然后將力進(jìn)行正交分解，當(dāng)力的方向與物體位移的方向相反或者夾角在90～180度之間就會(huì)出現(xiàn)負(fù)功。通過(guò)這次探索讓學(xué)生對(duì)功這個(gè)概念理解深化了很多，這就是概念教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。教師告訴學(xué)生通過(guò)對(duì)概念的學(xué)習(xí)和探索就可以學(xué)到很多知識(shí)點(diǎn)，教師進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)概念教學(xué)的認(rèn)識(shí)，也讓學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中可以更加重視概念教學(xué)。

（二）適當(dāng)結(jié)合信息技術(shù)

隨著時(shí)代的發(fā)展，各行各業(yè)信息化已經(jīng)是不可避免的趨勢(shì)，對(duì)教育行業(yè)當(dāng)然也是如此，那么將信息技術(shù)應(yīng)用到高中物理的概念教學(xué)中也是一個(gè)很好的教學(xué)方法[2]。首先信息技術(shù)和物理教學(xué)相結(jié)合，可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，信息技術(shù)可以給學(xué)生進(jìn)行理論上的模擬或者實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念，總之信息技術(shù)可以將抽象的概念進(jìn)行具象化，對(duì)學(xué)生理解物理概念的幫助較大。教師需要深入了解信息技術(shù)相關(guān)操作，然后將物理的概念教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)才能真正發(fā)揮信息技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。在教學(xué)功這一內(nèi)容時(shí)，就可以利用信息技術(shù)來(lái)為學(xué)生呈現(xiàn)各種物體做功的動(dòng)態(tài)模擬視頻，一步步讓學(xué)生去分析這些物體如何做功。比如：汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)、電梯的升降，信息技術(shù)都可以將這些運(yùn)動(dòng)模擬出來(lái)，讓學(xué)生直觀地理解在這些運(yùn)動(dòng)中力是如何做功的，從而幫助學(xué)生理解功這一概念。

教師為了讓學(xué)生理解功這一概念，可以利用信息技術(shù)將生活中的實(shí)例帶到課堂上，讓學(xué)生分析這些物體運(yùn)動(dòng)時(shí)哪些力做了功。首先，教師用信息技術(shù)將電梯升降的過(guò)程放到了課堂上，將電梯升降的過(guò)程進(jìn)行慢放，然后讓學(xué)生分析電梯運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力是如何做功的，經(jīng)過(guò)教師的引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在電梯上升的過(guò)程中重力做負(fù)功，電梯下降的過(guò)程中重力做正功，當(dāng)電梯回到了原點(diǎn)時(shí)電梯不做功，教師讓學(xué)生從功這一概念的定義上進(jìn)行思考這是為什么。在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生理解重力做負(fù)功是因?yàn)榕c物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，這是力的夾角問(wèn)題。重力不做功是因?yàn)殡娞莼氐搅嗽c(diǎn)，位移為0，這是力的位移問(wèn)題。通過(guò)利用信息技術(shù)模擬電梯升降的過(guò)程來(lái)讓學(xué)生理解功的定義中有關(guān)力的夾角以及位移的相關(guān)問(wèn)題。信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還有很多，比如：對(duì)某些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)信息技術(shù)可以完美還原出來(lái)，因此，教師要活用信息技術(shù)，將物理概念教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)。

（三）借助例題進(jìn)行滲透

教師僅是對(duì)物理概念本身進(jìn)行講解肯定是不夠的，學(xué)生很難深入理解這個(gè)物理概念，而利用一些例題進(jìn)行講解，就可以很好地避開(kāi)這些問(wèn)題，首先合適的例題就是一種抽象具象化的方法，將抽象的物理概念引入例題中，這樣學(xué)生就可以更簡(jiǎn)單地去理解這個(gè)物理概念，在功這一課的教學(xué)中，主要可以根據(jù)功這一概念的定義中的力的大小、力的夾角以及位移、正負(fù)功、總功這些方面來(lái)選擇例題進(jìn)行講解，讓學(xué)生通過(guò)例題來(lái)理解功這一概念中的重要知識(shí)點(diǎn)，總之合適的例題可以加強(qiáng)物理概念教學(xué)的教學(xué)效果。

例：如下圖所示，質(zhì)量為m的物體在與水平方向呈θ角斜向上的拉力F作用下，沿摩擦因數(shù)為u的水平地面，向右移動(dòng)位移L，求物體受到的各個(gè)力做的功是多少？各個(gè)力對(duì)物體做功的代數(shù)和是多少？物體所受的合力是多少？合力所做的功是多少？

教師在將功的基本概念講解給學(xué)生后，列出了上面所示的習(xí)題，來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行理解。這個(gè)例題所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)較多，很適合學(xué)生來(lái)理解功的相關(guān)概念。首先求物體各個(gè)力所做的功，這里涉及四個(gè)力，有跟位移方向垂直的不做功的重力和支持力，有跟位移方向成銳角的拉力F做的正功，還有跟位移方向相反的摩擦力做的負(fù)功。可以幫助學(xué)生理解功這個(gè)概念的定義中力的夾角問(wèn)題以及負(fù)功問(wèn)題，而后面的計(jì)算各個(gè)力做功的代數(shù)和可以幫助學(xué)生理解總功的計(jì)算，最后是考查合力做的功與各個(gè)力做的功之間的關(guān)系，進(jìn)而理解為什么功有正負(fù)號(hào)卻是標(biāo)量。這些都是有關(guān)功這個(gè)概念的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生剛開(kāi)始對(duì)功、總功、正負(fù)功這幾個(gè)概念還不是很清楚，但是經(jīng)過(guò)了例題的講解后，學(xué)生對(duì)這些概念的理解更加深刻。單獨(dú)講解物理概念，由于過(guò)于抽象不利于學(xué)生的理解，但是將這些概念帶入例題中，就可以讓學(xué)生將這些抽象的概念帶入實(shí)際生活中去，可以幫助學(xué)生更好地理解這些概念。

（四）加強(qiáng)物理概念的擴(kuò)展深入

物理觀念的形成不是一蹴而就的，需要在物理概念的學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步鞏固與拓展，教學(xué)中需要關(guān)注前后知識(shí)的聯(lián)系和比較，使得新的物理概念建立在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上得到深化和拓展[3]。在高中物理的概念教學(xué)中，從一個(gè)概念是可以探究出很多知識(shí)點(diǎn)的，這就需要教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深入探究，這樣才能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到概念教學(xué)的重要性，如果只是單純地對(duì)物理概念的表面知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，那么學(xué)生就不會(huì)認(rèn)識(shí)到概念教學(xué)的重要性，久而久之概念教學(xué)的教學(xué)效果會(huì)越來(lái)越差。就比如：在功的教學(xué)中，不應(yīng)該僅學(xué)習(xí)功這個(gè)概念的定義中的那幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，還要帶領(lǐng)學(xué)生去進(jìn)一步探究總功、正負(fù)功方面的知識(shí)，通過(guò)深入探究讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)，學(xué)生就會(huì)越來(lái)越重視概念教學(xué)，概念教學(xué)才可以在高中物理教學(xué)中普及起來(lái)。

例如：在功的教學(xué)中有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是總功的計(jì)算，教師就對(duì)這個(gè)知識(shí)進(jìn)行深入探究，總功這個(gè)概念的定義是當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，是各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和，從定義中學(xué)生可以理解計(jì)算總功時(shí)是需要計(jì)算出各個(gè)力的功，然后進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算。這個(gè)時(shí)候教師提出了第一個(gè)問(wèn)題：功有正負(fù)，那么計(jì)算總功時(shí)是否需要考慮正負(fù)號(hào)？第二個(gè)問(wèn)題：合力做的功與各個(gè)力做的功的代數(shù)和有什么聯(lián)系？這兩個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生對(duì)總功這個(gè)概念進(jìn)行深入的了解，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生理解了總功的計(jì)算是需要靠正負(fù)號(hào)的，合力做的功其實(shí)和各個(gè)力做的功的代數(shù)和是一樣的。通過(guò)對(duì)功這一概念的擴(kuò)展深入，學(xué)生學(xué)到了更多的知識(shí)點(diǎn)，也認(rèn)識(shí)到概念教學(xué)的重要性，因此教師應(yīng)該注重在概念教學(xué)時(shí)要進(jìn)行深入教學(xué)。

結(jié)束語(yǔ)

高中物理的概念教學(xué)在整個(gè)物理教學(xué)中占的比重是很大的，這對(duì)學(xué)生理解物理概念來(lái)說(shuō)幫助是很大的，通過(guò)概念教學(xué)學(xué)生可以從概念中學(xué)到知識(shí)點(diǎn)，了解這個(gè)概念的使用要求等。總之教學(xué)要積極推進(jìn)概念教學(xué)的發(fā)展，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的物理概念教育。

參考文獻(xiàn)

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