一、物理概念的特點
物理概念準確地反映了物理現象及過程的本質屬性,它是在大量的觀察、實驗基礎上,獲得感性認識,通過分析比較、歸納綜合,區別個別與一般、現象與本質,然后把這些物理現象的共同特征集中起來加以概括而建立的,是物理事實本質在人腦中的反映。任何一個物理概念的學習,又會與其他概念相聯系,概念之間的這種關聯著的邏輯關系,是構成物理規律和公式的理論基礎。
物理概念不僅是物理基礎理論知識的一個重要組成部分,也是學生通過邏輯推理方法,構建知識體系的基本元素,學生學習物理知識的過程,就是要不斷地建立物理概念,弄清物理規律。如果概念不清,就不可能真正掌握物理基礎知識,不可能有效構建物理模型,不可能形成清晰的思維過程。在解決物理問題時,常常表現出選擇題選不全;計算題審題時,由于對某些概念理解不到位,導致挖掘不出有效信息,解題效率受到影響。因此,在中學物理教學中,概念教學是一個重點,也是一個難點,做好物理概念教學,使學生的認識能力在形成概念的過程中得到充分發展,是物理教學的重要任務。
二、影響高中物理概念學習的主要因素
(一)客觀因素。初中物理教材與高中物理教材相比,對知識和思維能力的要求都有一個較大的跨越,存在一個較大的臺階。高中物理教材所講述的知識,不僅要求采用觀察、實驗,更多的是要求具備分析、歸納和綜合等抽象思維能力,要求能熟練應用數學知識解決物理問題。對于多個研究對象、多個狀態、多個過程的復雜的問題,從物理現象到構建物理模型,從物理模型到數學化的描述,建立一系列的方程,難度較大。高中物理教材對物理概念和規律的表述嚴謹,重視對物理問題的分析、推理、論述科學嚴密。
(二)主觀因素。高中物理概念有些是從直觀的實驗直接得出的,有些概念則需要學生從已有的物理概念出發,或從建立的理想模型出發,通過觀察、分析、歸納和推理建立起來。雖然高中學生具有一定的認知能力及邏輯思維能力,但由于他們物理基礎知識有限,物理思維方法不足,個別高中學生動思考問題的能力較弱,不善于將陌生、復雜、困難的問題轉化為熟悉、簡單、容易的問題,不善于將實際問題轉化為物理問題,不善于根據具體問題靈活選擇方法。主要表現在解決物理問題時,對于隱含條件的分析,臨界狀態的把握,多過程的銜接等分析不完整,顧此失彼,答案不全面,條理不清楚。如個別學生不理解加速度及電阻率的概念,造成“加速度大,速度就大;電阻率大,電阻一定大”的錯誤認識。
三、引入物理概念的常用方法
(一)實驗法。大多數物理概念是通過實驗演示,讓學生透過現象剖析其本質而引入的,學生通過直觀觀察形成深刻印象,強化了對概念的理解和記憶。例如,在引入彈力的概念時,通過演示實驗:小車受拉伸或壓縮彈簧的作用而運動;再演示:彎曲的彈性鋼片能將粉筆頭推出去。引導學生在觀察這些實驗過程中,彈簧及彈性鋼片發生了什么形變,彈簧在恢復原狀時要對與它接觸的物體產生力的作用,讓學生總結彈力產生的條件及彈力的概念。
(二)類比法。類比法是在科學研究中常用的方法,物理學中不少概念是用類比推理方法得出的,讓學生借類比事物為“橋”,從形象思維順利過渡到抽象思維,有助于接受理解新概念。例如,與重力勢能類比,引入電勢能的概念;與電場強度概念的建立類比,建立磁感應強度;將電流類比水流,建立電流概念;將電壓類比水壓,建立電壓概念;把電磁振蕩類比彈簧振子或單擺,建立電磁振蕩概念。
(三)邏輯推理法。物理概念大多數是在已有認知結構的基礎上建立起來的,新概念的建立主要依賴于認知結構中相關的概念,要充分發揮已有的舊知識的作用,通過新舊概念之間的邏輯關系引入新概念。例如,引導學生復習初中學過的功的概念,指出物體能夠對外做功,則物體具有能量。在此基礎上,討論運動物體能夠對外做功,則運動物體就具有能量,這種能量叫動能,進一步用做功的多少來確定動能與那些量有關系,使學生真正理解動能的表達式。
總之,物理概念引入的方法很多,無論采用什么方法一定要注意:使學生明確一個概念的物理意義,知道這個概念有什么作用;根據學生的認知結構,選擇的感性材料要典型,要突出與概念有關的本質特征,充分體現學生的主體作用。