高中物理概念教学方法的刍议

缪智铭

摘 要：近年来，随着教学改革日益深入，如何克服学生学习物理上的畏难情绪，已成为亟待解决问题。笔者在长期的高中教学实践中体会到，与其让同学做各种物理难题，还不如降低教学要求，打好基础。纵观物理教学内容，大体分为物理现象、事实、概念、规律、公式和理论，物理规律和公式是揭示物理概念之间相互联系和制约关系，而理论又是众多物理规律的有机组合，可见，指导学生学好物理概念是物理教学最重要的基石。本文从物理概念的形成教学、运用中深化物理概念认识教学、及时复习巩固所学物理概念教学的三方面展开论述。

关键词：物理概念形成 互动式课堂 概念运用和复习

一、重视物理概念的形成过程

（一）创设生活情景，引入物理概念

物理概念建立，是人类长期生产实践中逐渐形成的。课堂教学不可能完全寻着这条道路讲解。但是，课堂教学中，可以采用解剖麻雀方法，对典型的物理现象及其特性进行分析、归纳，形成物理概念。例如，在进行“加速度概念”教学中，关键在于弄清“加速度的含义，加速度与速度的区别与联系”。针对同学喜欢看赛车视频的心理，笔者请同学们看一段运动员和飞机同时启动的真实视频（1）。看过后，全体同学都能回答：它们都在作加速运动。笔者趁势提问：谁加速的快呢？学生答：运动员加速的快。笔者追问：你们认为运动员加速较快的依据是什么？绝大部分同学会说：因为它在相同时间内，运动员走的位移较多，运动的快。如何把速度和加速度加以区分呢？笔者采用DIS技术，请同学们做课内小实验：让实验小车分别沿倾角不同斜坡以初速为零滑下，记录其速度—时间图像。在图像中，瞬时速度增加一目了然，且加速快的速度-时间图像线较陡。笔者问到：造成相同时间内小车运动位移较多的背后的原因是什么？通过同学间的充分讨论，同学们逐渐认识到，原因是在于相同时间内，瞬时速度增加较多。或者说，速度变化量与所化费时间之比值较大（即速度-时间图线斜率较大）。为了表示这个比值的物理意义，笔者采用类比方法，联系同学们初中所学的功率定义式P=，功率反映是力做功的快慢，速度定义式，速度反映是位置变化（运动）的快慢。可见，一个物理量变化与所化费时间之比，就是反映完成这一物理量变化的快慢。由此，是表示速度变化的快慢，不是运动的快慢，且把这个比值叫做加速度。

（二）尊重认知规律，逐渐形成完整的物理观念

例如，在学习《电场》内容时，同学们常常对“电场强度”这一抽象的物理概念无法理解。笔者以为，将电场直观化是解决这一难题的很好途径。笔者首先在上一节课中引入了假想的电场线，直观反映电场的强弱分布。在这一节课上，首先请同学们画出孤立的、正点电荷发出的电场线分布，使同学们从各区域的电场线疏、密不同，感受到了电场强弱的分布，但此时电场的强弱，同学们还停留在电场线疏密这一直观感受上。然后，笔者在课内做一个如图（1）演示实验：同学们观察实验发现，同一个检验带电通草小球B越远离场源电荷A处，即电场线越疏处，通草小球B偏离竖直线夹角越小，表明通草小球B受到的电场力越小。此时同学们感受到了，电场线的密和疏，反映了电场对放入其中的电荷作用的强和弱。又由于场源A电荷量一定后，电场线分布不会变，这表明，电场对放入其中电荷作用的强弱，在同一地点是不受是否有检验电荷以及检验电荷的电荷量大小、电场力大小等外界因素影响，是由场源唯一决定，这就达到了把抽象问题变得直观易懂的目的。接下来，笔者告知同学们，更精确实验可证明，检验电荷在电场中某点受到的电场力与检验电荷的电荷量成正比，它们的比值与检验电荷量大小无关，电场越强处比值越大，它可以表示各点电场强弱，把这一比值称为电场强度大小。

二、通过运用，深化认识物理概念

教学实践表明，学生只有理解了的东西，才能较为牢固地掌握它。因此，在物理概念建立以后，还必须引导学生在实际事例中运用概念，深化对概念的认识。

（一）分析典型事例，加深对物理概念的认识

例如，引入做功的计算式W=FScosθ后，笔者请同学一起讨论如图（2）练习题：在固定于斜面上的竖直挡板和斜面之间夾有光滑重球。现使整个装置沿水平面向右匀速直线运动，那么球的重力G、斜面对球的支持力N和挡板对球的弹力Q分别做什么性质的功？笔者首先提示，功是标量，力和位移必须分别代入它们的大小，可见，功的正、负和作功为零是取决于力和位移夹角余弦，请问：如何确定力与位移夹角呢？甲同学答：首先要明确研究对象，正确画出其受力图。乙同学补充道：还要画位移方向。笔者指出，只有这样，力与位移夹角才能明确是锐角、或是钝角、或是900。然后，笔者请同学们当堂做出如上受力示意图。丙同学答：由于重力与位移夹角为900，夹角余弦为零，从功的公式可知，重力不做功。丁同学答：弹力N与位移夹角为锐角，夹角余弦为正，弹力N做正功。笔者进一步指出：此时弹力N进行正交分解，力N做功就是在运动方向上的分力做功，由于分力与运动方向一致，弹力N起动力作用，所以，力做正功反映是动力做功。反之，弹力Q与位移夹角为钝角，夹角余弦为负，力Q作负功，此时弹力Q进行正交分解，在运动方向上的分力与运动方向相反，弹力Q起阻力作用，所以，力做负功反映是阻力做功。通过典型例题分析，同学们逐渐明确了力做正、负功的物理意义，掌握了判断力做功性质的方法，也为定量求解力做功开辟了两条思路（直接代入力做功公式或求力在位移方向上的分力）。

（二）纠正典型错题，强化对物理概念的认识

课内分析典型错题，加深学生的正确印象，丰富学生对概念内涵和外延的认识，也有利于对思维能力的培养。例如，在高三复习课中，针对同学们判断全电路的端电压时，常出现错误现象，课内讨论如图（3）的题：，每边长L，每边电阻均为r的正方形导线框abcda，以速度v匀速通过磁感应强度為B的匀强磁场。笔者提问：当ab边进入磁场，dc边还未进入磁场时，d、c两端电压为多少？甲同学答：BLv/4 。笔者再问：当ab边离开磁场，dc边还在磁场时，d、c两端电压又是多少？乙同学答：BLv/4。笔者进一步问到：两种情况下的电源、外电路分别有什么不同？丙同学思考后答：前者由于ab导线切割磁感线，ab导线是电源即为内电路，导线adcb部分是外电路，后者中，线dc部分切割磁感线，dc导线是内电路，外电路是导线dabc部分。在此基础上，笔者指出：所谓端电压，就是外电路与电源相接的两端电压，其值表示外电路的总电压。前者电路中a、b为外电路的两端，a、b两端的端电压为3BLv/4，cd长度是外电路整个长度的1/3，c、d两端获得电压确实为BLv/4 ；后者电路中d、c两端是端电压，即外电路的总电压，应为3BLv/4。

又例如，在力的平衡一章复习后，同学们做了一道如图（4）自测题：请画出尖端B对小球A和小球A对斜壁C的弹力。常常出现如图的典型错误，F2方向画错了。对此，笔者请同学们思考，弹力F2的施力物体是谁？甲同学答：弹力F2的施力物体是球A。笔者进一步说道，F2理应由小球A（施力物体）发生弹性形变、要恢复原状而施加给斜壁C的弹力，请问，小球恢复原状方向在哪里？乙同学答：小球是发生垂直斜面向上凹的形变，小球恢复原状方向是垂直斜面向下，这就是弹力F2方向。这时，做错的同学才意识到，画各种效果的弹力时，必须先明确施力物体和受力物体，只有这样，弹力的方向才不会画错。

三、及时复习巩固所学的物理概念

孔子曰“学而时习之”。现代教学实验也告诉我们，识记的遗忘是先快后慢地进行着，存在一种叫艾滨浩斯遗忘曲线规律。若识记某知识后，一天没有复习，第二天大约只记住其中的33.7%，两天后，只记住了约27.8%，一周后，只记住约25.4%，可见，遗忘速度是惊人的（2）。

（一）学生课堂练习，教师当堂检查

同学们刚学到的物理概念，最好是及时反馈而不是延时反馈，因为及时的反馈可以利用学生留下的记忆表象，增强记忆，强化理解。同时及时纠正错误，防止错误认识的蔓延。课内练习运用的好，可大幅度的控制课后作业的量，把教师和学生都从题海里解放出来，提高学习效率。例如，笔者在上到《匀速圆周运动》这节课时，概念比较多，如何及时复习巩固呢？在这节课上，笔者有意留下十几分钟讨论时间，笔者提问：匀速圆周运动具有哪些特征？甲同学答：质点沿着圆弧运动，相等时间内，质点走过的弧长相等。笔者再问：匀速圆周运动是属于匀速运动范畴吗？乙同学答：不是的，质点作匀速圆周运动时，由于线速度方向是质点到达某位置的切线方向，质点到达不同位置的切线方向是不同，线速度方向时刻变化，所以，这类运动属于变速运动范畴。笔者追问：匀速圆周运动中“匀速”到底是什么意思？这时，同学们才恍然醒悟，“匀速”是指线速度大小即速率是不变。接着，笔者又问：匀速圆周运动是处在平衡状态吗？ 丙同学答：不是的，质点作匀速圆周运动时受到向心力，它始终指向圆心，它只改变速度方向，质点所受合力不等于零。在知识点整理基础上，笔者请同学们课内做一些文字表达概念的填空和文字辨析的选择题，例如：匀速圆周运动与匀速直线运动相同和区别是什么？匀速圆周运动中线速度、角速度、向心力是否变化？等等。笔者同时走到同学们中间，及时发现同学做题中的个别错误，及时纠正。

（二）及時对物理概念进行归类

按不同的划分标准，物理概念可分矢量和标量，状态量和过程量；物理概念定义常采用比值定义法、等效替代法、建立理想模型法等等。例如：位移、速度、加速度、力、电场强度等属于矢量类；动能、重力势能、电势能等属于状态量类；速度、加速度、功率、电场强度、磁感应强度等都是用比值定义法来定义物理量的。又例如，重力、弹力和电场力属于保守力范畴，

它们做功与路径无关，相应的重力势能、弹性势能和电势能变化也是与路径无关，变化多少有初、末位置决定。这就为运用机械能守恒定律解决问题指明了方法：初、末位置状态量（动能和重力势能）正确表达是解决这类问题的关键。总之，在教师指导下，同学们通过对物理概念各种特征的归类，为实际运用中，由分析解题特征，快速找到所需物理概念打下了良好基础。

（三）建立物理概念图，构建思维网络

根据人的记忆规律，所学的各种概念纳入了某个网络后，在概念网络中激活任意一个网点，都将引出相关的联想。虽然概念图的制作没有严格的程序规范，但要制作一个较完整的概念图，一般有以下几个步骤：

（1）选取一个熟悉的知识领域，罗列出尽可能多的概念；

（2）确定关键概念和概念等级； 初步拟定概念图的纵向分层和横向分支；

（3）建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系。

（4）通过制作概念图可以促使学生积极动手和思考，使他们能够从整体上掌握基本知识结构和各个知识间的联系；通过制作概念图，可促进新旧概念的整合，形成概念网络；随着知识的积累，网络的编织将更加完整。以下图（5）是力和力的平衡一章的物理概念网络图，仅供参考（3）。

总之，笔者多年高中物理教学实践后深切感受到：高中物理教学，必须遵循高中学生认知规律，直观引入，分散难点，循序渐进，练习从简单到适当复杂，及时组织章节复习和整理，是学好物理概念应遵循一些基本法则。以上有不当之处，望大家指正，笔者将不胜感激。

参考文献：

（1）中央电视台《加油向未来》视频 2017版第二季

（2）《心理学》修订本 叶奕乾 祝蓓里主编 华东师范大学出版社出版（1996年版本） p134

（3）高级中学课本《物理练习部分》（试用本） 上海科技出版社出版（2007年版本） p64