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怎样设计好物理概念教学 2011-12-16 17:49:18| 分类: 备课 | 标签: 字号大  

2015-09-30 08:00:55|  分类: 物理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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怎样设计好物理概念教学  

2011-12-16 17:49:18|  分类: 备课 |  标签: 字号大中小


       
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怎样设计好物理概念教学

 

一、物理概念教学的地位和作用的认识

物理概念是人们对物质特性、物理现象、物理过程等本质属性的反映。概念教学在整个物理知识教学过程中的地位相当重要。

首先,从物理学的内容来看。它的完整体系可以认为由三部分组成:一是反映物质运动形成基本特点和属性的物理概念;二是物理概念之间的必然联系,即物理规律;三是由基本概念和基本规律出发运用逻辑的数学的方法建立起来的理论和得到的必然的结果。物理概念是从大量的物理现象和过程中抽象出来的,它更深刻地反映了事物的共同特征和本质属性。规律反映的是物理概念之间的联系,是物理现象和过程的本质联系在一定条件下必然发生、发展和变化的规律性的反映。因此,概念是浓缩的知识点,而规律相当于压缩了的知识链。例如电流、电压、电阻是电学中的三个常用物理量,而欧姆定律则反映这三个常用物理量之间的联系。

其次,从物理知识教学的角度来看。中学物理知识是由为数不多的基本概念、基本规律为基础和主干组成的,物理概念是形成物理规律的基础,物理规律是物理概念在一定条件下必然的规律性的反映。例如焦耳定律,其数学表达式为Q=I2Rt,在这个式子中有四个物理量:热量、电流、电阻和通电时间。焦耳定律反映了通电导体在一段时间内放出的热量与导体中电流、导体的电阻和通电时间之间的关系,任何通电导体只要满足一定条件,就必然满足这一公式。因此,学生要掌握焦耳定律这一物理规律,必须先掌握热量、电流、电阻、通电时间这四个物理概念。

同时,课程标准赋予了概念教学以更合理的目标和要求。在概念教学过程中,除了让学生掌握必要的知识和技能外,还要能充分利用学生的好奇心和创造性,使他们养成良好的思维习惯。因为概念教学是认识客观本质的一种思维形式,它能帮助学生从感性认识上升到理性认识。因此,在概念教学中,要关注学生的主观性,从学生的认知基础出发,让学生明确建构意义;关注概念的主观性和抽象性,让学生能独立发表自己的见解,又要能协作交流,用自己的语言来表达概念。可以说,概念教学是引导学生进入物理知识殿堂的第一站,我们不仅要关注学生对概念的认知程度,更要重视学生学习概念的过程和方法。在学生学习概念的过程中,培养他们良好的情感态度和正确的价值观,加强概念知识与科学、技术、社会的联系。

二、传统概念教学中存在的问题

(一)过于讲究科学的严密性

在义务教育阶段的物理课程中,对知识的过分强调的表现之一就是过于讲究概念的严密性。传统的概念教学,往往以物理学科为本位,非常注重对概念的内涵和外延的讲解,其中包括概念的定义是什么、物理量的定义式是什么、决定它的条件是什么、其物理意义是什么、单位是什么等。而学生缺乏形成概念的直观材料和客观事实的积累,只记忆一些空洞的词句,不能很好地认识概念的本质。这样会使学生误认为概念是人主观臆造出来的,不是事物和本质属性的反映。比如:初中教学中对“功”的概念的教学,教师一般只通过一些演示实验,然后说明做机械功必须具备两个因素:功的计算公式为W=Fs,功的单位是焦耳等一些枯燥无味的知识,尽管测试结果令人满意,但有多少学生理解“功”的本质含义呢?义务教育是面向全体学生的教育,它的主要任务是全面提高学生的科学素质,通俗地说是扫除“科盲”。一种说法是,严密的要求可以培养学生的逻辑思维能力。其实,我们没有必要也没有可能要求全体公民像物理学家那样去思维。除此之外,人的能力是多方面的,社会也需要具有不同能力特长的人,而在各种不同的能力中,数理思维的能力不一定是最重要的。

(二)过于侧重对概念的知识传承和记忆

以往的概念教学,教师侧重于知识的传授较多,对概念的实际应用和概念之间的联系却考虑得相对较少。如学习“凸透镜”概念时,必须学习焦点、焦距、主光轴等概念,而这些概念与学生的生活相距甚远,学生对这些概念根本不感兴趣,他们只是记住而已,若要他们把这些知识应用在生活中,他们却无从下手。正是由于以往的概念教学侧重于知识的教学,所以在概念的巩固和应用阶段,学生面对的往往是已模型化的抽象的物理问题,呆板、枯燥、乏味的解题,使学生认为物理概念远离生活实际,并没有什么用处。比如,在学习“压强”的概念以后,教师往往让学生用怎样设计好物理概念教学 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间这个公式进行反复计算,而很少让他们将压强的概念与实际生活联系起来。另外,以往的物理概念教学相对封闭,不注重与其他学科的联系(尤其跟化学、生物、地理等学科的联系),学生对概念知识的理解相对狭隘。比如“磁场”概念的教学,学生只知道磁体周围存在磁场,但是不了解生物、地球周围也存在磁场。大家都知道,将STS教育渗透到物理课程中,让学生在物理概念的学习中体验科学、技术和社会的相互关系,学习应用物理概念解决实际问题的科学方法,可以培养学生热爱科学、关心社会的意识和用正确的价值观处理社会问题的能力。

(三)较高估计初中学生的认知水平

根据人的认知发展阶段理论,人的思维发展总是从形象思维过渡到抽象思维。对于刚开始学习物理的初中生来说,虽然抽象逻辑思维在个体智力发展中开始占优势,但在很大程度上,这时的逻辑思维还须要经验支持。以往的物理概念教学内容设置较多关注物理学科的体系完整,而忽略了学生的认知基础在概念学习中的作用。如原初中物理教学大纲没有提及一般意义上的功,主要是说机械功,教学的排列顺序也是先学机械功,后学机械能的转化和内能的改变,在学习内能的改变时才联系到做功这个过程量,既抽象又很难理解。

三、新课程理念下物理概念教学的特点

(一)充分关注学生已有的知识和经验

目前,建构主义理论已风靡世界,这种理论指导下的教育观已在我国得到广泛的运用。建构主义的学习理论认为:学习过程不是学习者被动地接受知识,而是积极地建构知识的过程;在学校里,学习不是教师向学生传递知识的过程,而是学生建构自己的知识和能力的过程。只有充分发挥学生的主体作用,让学生积极参与教与学的整个活动,才能培养出具备较好的创造精神和创新能力的学生。建构主义强调学习的自主性、社会性、情境性,由此生发出探究学习和合作学习等现代学习方式。不管何种学习方式,都不能不考虑学生已有的知识和经验即前科学概念对学生学习概念的作用与影响。

前科学概念和科学的物理概念同源于人类的实践活动,它分为两类。一类是学生在学习物理课程以前的生活实际中,对有关物理现象获得的一定经验和认识,它们与科学的物理概念基本一致,学习中很容易加以引导形成正确的概念,如光的反射。还有些虽然与科学的物理概念不一致,但在给学生一定的预备知识,授予适当的方法并利用有关的实验引导后,也不难使学生形成正确的物理概念。例如,从对物体的轻重体验到密度的概念。从认知结构上讲,上述概念在学生头脑中的形成过程并不涉及认知结构的转变,而属于认知同化过程。

如:在力学体系中,力是最基本的物理概念,对“力”的概念有一个比较清晰的认识,对学生构建整个力学体系具有十分重要的意义。在学习“力”这个概念时,在学生头脑中往往已存在“物质”、“相互”、“作用”等概念,这就是所谓的“力”的概念存在于意识中的图式。当教师引入“力”的概念时,一般先做“手推桌子”的实验,这时的手、桌子将被原有图式的“物质”同化,“推”又能被“作用”同化。而手推桌子,桌子又有一个力反作用于手,这种相互的关系,一般刚开始不能纳入已有的图式,这就须调整已有图式的“作用”,转化为“相互”。这须要有实验支撑,如用图钉的尖端作用于手指,手指就会感到疼,这是因为图钉对手有一个作用,进而形成“相互作用”的图式。当做磁铁相互吸引的实验时,这种作用对大多数学生来说又不能纳入“相互作用”的图式(因为学生原来认为作用应该是相互接触),这样学生又得调整图式,相互作用的力是可以接触的,也可以是不接触的,而这整个图式用“力”这一词来概括,就比原来以为力就是力气有进步,从而形成了正确的“力”的概念。

还有一类概念则大不一样,在学生原有的经验中,这些概念在他们的头脑中已经有了相当长的发展时间,经过反复构建已经形成了系统的但并非科学的概念。比如,学生在日常生活中观察到铁块沉入水中的大量现象,于是就在头脑中形成了铁块可以沉没于任何液体中的前科学概念。当教师进行讲授阿基米德原理的教学时,许多学生根本不相信看到的铁块漂浮于水银面上的现象,他们认为物理学违背“常识”,太不合情理了。这正是前科学概念对物理概念教学产生阻碍作用的表现。

因此,在这种情况下,教师必须促使学生头脑中前科学概念的转变,在他们的头脑中引发认知冲突和危机,使他们头脑中原有的观念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾,以促使原结构的解体和新结构的构建。这种过程可以说是在学生大脑中引发了一场科学革命,这正是认知上的顺应过程。

现在的教师要转变传统的教学思想认识(即通过词语表达、公式定义或操作动作,就可以将正确的物理概念,甚至整个物理知识体系由教师传递给学生),正视学生的前概念,把学生原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从原有的知识经验生长出新的知识和经验。

(二)不过分强调概念的逻辑性和严密性

在教学中对物理概念的本质揭示得越深刻,就越能使学生牢固地掌握事物的本质,而不至被非本质的东西所迷惑。但是,决不能片面强调概念教学的严密性和科学性,而忽视了概念教学的阶段性。在中学物理教学中,一个完整的物理概念的形成,在许多情况下并不是一次能学深、学透、学彻底的,它有一个由浅入深、多次反复的发展过程。尽管有的概念通过一个单元的学习就能获得较为完整的知识,但大多数概念的掌握都要经过几个学习阶段。

在概念教学的某一阶段,对某一概念本质揭示到怎样的深度和广度,主要应考虑以下几个因素:第一,学生的认知水平和智力发展的程度。一般说来,初中学生知识水平较低,抽象思维能力较弱,往往只能揭示概念比较初级的本质。第二,教材内容的安排。中学物理按初中和高中分段,采用直线式与螺旋式相结合的课程结构。一般来讲,初中阶段只从简单的物理现象入手,对概念只从定性方面作粗浅的介绍,而高中阶段偏重于定量的描述,从知识的运用和关联上使概念进一步深化。第三,能否通过概念的学习提高全体学生的科学素养和基本能力。根据有关调研可知,多数中学生希望自己能学会物理学的基本思想、观念和方法,从而提高自己的科学素养,为终身学习打下良好的基础。在以往的概念教学中,教师经常注重对概念的外延和内涵作详细的辨析,讲究概念的严密性;学生对物理概念的学习仅建立在死记硬背的基础上,不了解概念的作用,所以觉得概念是一种枯燥无味的东西,进而产生对物理概念学习的厌烦情绪,这在很大程度上影响了学生对建立在物理概念基础上的规律的掌握。因此,不再以学科为中心组织教学内容,不再刻意追求物理概念的严密性、完整性、逻辑性,而是更多地关注学生的发展需求和认知特点,注重概念与学生的经验的有机结合,使新知识、新概念的形成建立在学生现实生活的基础上,更多地以实例来说明和理解概念,以个性化的语言来描述概念,使学生有更多的精力用在实践、探究和扩展知识面上。例如:电压的概念在第六章学习,但在第五章的“学习电源”里就涉及了这一名词,这是考虑到多数初中学生已经或多或少听到过电压这个名词,而对于学生,电源的使用并不要求对电压这个概念有较深理解,因而这个概念可以拿来就用。与此类似的还有能量等概念。

对“温度”这一重要物理概念的表述,教学大纲反映了对物理概念和实验现象的记忆要求,强调概念定义的背记和定义关键字词的是非判断;课程标准则要求用生活现象和实验现象来说明和解释,是“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程基本理念的充分体现。例如人教版的新教科书中并没有特别强调温度的定义,而是列举了大量的自然界的温度,在“想想议议”的表中还有意留下空白,希望老师组织讨论。

教学大纲要求“知道摄氏温度”,课程标准中没有再出现。过去的教材中除了摄氏温度还有热力学温度,因为在学生的日常生活中基本没有涉及热力学温度,而学生只知道温度,而且对温度的说法并不陌生,其理解与课本中的关于温度是物体的冷热程度的说法也基本吻合,故课程标准在此没有再作特别要求,而是将评价的重点放在了与生活实际的联系上。新的人教版教科书中虽然保留了摄氏温度的叙述,却将热力学温度的概念放到了“动手动脑学物理”的习题中,作为物理研究问题的一种方法给予提示。

(三)重视探究式学习,注重科学方法的培养

以探究为核心的物理教学不仅是物理学本质特点对物理教学的要求,也是顺利开展物理教学的要求。首先,以探究为核心的物理教学有利于学生理解和掌握物理概念。学生动脑悟出来、动手做出来、争论得出来的物理概念,往往理解透彻而且记忆深刻。第二,它有利于学生掌握学习和研究物理概念的方法。学习物理的探究过程更接近人类探索物理规律的过程。在此过程中,学生亲自参与探究并体验物理学家们如何通过探究获得物理概念和理论,经过较长时间的训练,学生必然会思维活跃,主动发现问题,熟练地分析和解决问题,养成良好的思维习惯。第三,它有利于延长学生有意注意的时间,提高课堂教学的思维密度。让学生动手、动脑、动眼、动口的目的是使学生各种感官受到较强的刺激以便大脑综合处理各感官传输的信息。第四,有利于培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。在“浮力”的教学中,采用让学生预习、提问、实验验证、讨论分析的教学流程。前后共要求12名同学把有关(自己会或不会的)问题列举到黑板上,从中选取部分有价值的问题解答。例如有的学生提出:为什么石头在水中会下沉,为什么乒乓球在水中会上浮,怎么证明下沉的物体也受到浮力,等等。学生通过观察浸没在水中的乒乓球往上运动,感知浮力的概念(浮力的大小、方向、施力物体);通过观察弹簧秤下的石头在空气和水中示数的变化,感知下沉的物体也受到浮力。因此,在物理概念教学中,培养学生的探究能力是新时代物理教学要走的根本之路。

“授之以鱼,不如授之以渔”。让学生接受物理方法的教育,对学生形成正确的思维方法和养成良好的思维习惯大有益处。物理学研究方法很多,中学物理经常采用的有:观察和实验法、归纳与演绎法、分析与综合法、比较与分类法、抽象与理想化方法、数学法、等效方法、类比方法、控制变量法、科学探究法等。这些研究方法与物理观念教学有着密切的关系。

观察与实验法既是研究物理的基本方法,也是学生学好物理的基本方法。初中学生的思维在很大程度上仍属于经验型,经验的获得要以具体直观的感性认识为支柱,观察实验可以为学生学习观念提供事实根据,使学生获得鲜明生动、印象深刻的感性认识。例如:初中阶段在讲述“沸腾”这个概念时就采用了这种方法。让学生从开始加热一直到水沸腾后5分钟,观察水沸腾前及沸腾后温度的变化、气泡的数量及大小变化、汽化的剧烈程度等,从而得出“沸腾”这个概念。

怎样设计好物理概念教学 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

科学探究原来指科学家由于研究自然界并基于此研究获得的证据而提出种种解释的不同途径;当前,科学探究也指学生用以获取知识,领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动,如“比热”、“沸腾”等概念的教学就是采用此方法。

在物理概念教学中,无论是引入概念,理解概念,还是运用概念,都离不开物理学的研究方法。因此,在概念教学过程中,物理方法的渗透也是教学目标之一。

(四)概念教学的形式和途径多样化

概念教学的开放性主要表现在两个方面:学习方式的开放和教学内容的开放。

1. 学习方式的开放

学习方式的更新是本次课程改革的显著特征。从教育心理学角度讲,学生的学习方式有接受和发现两种。

以往物理概念教学呈现的形式是教师讲、学生听,即所谓的讲授形式居多,学习时间和内容相对固定———课堂和书本。新课程提倡学生的学习方式以弘扬人的主体性为宗旨,以促使人的可持续性发展为目的,由许多具体方式构成多维度,具有不同层次结构。学生学习方式可作多种选择:接受、探索、模仿、体验、讨论等,学习的途径也呈多样化。课堂上如开展阅读、讨论、讲故事、竞赛、游戏活动,课外听科技讲座,参加科技晚会、科技游艺会、科技小创造,动用公共媒体、电视、报纸、科学期刊或因特网等,都能获得或提高对物理概念的认识。如阅读有关温室效应的文章对加深“热”的有关概念会大有好处。再如在“重力”的教学中,为了加深学生对重力的认识,鼓励学生大胆发挥想象,查阅有关资料,撰写小论文,谈自己对重力的认识,如有的学生谈到大气、水与重力的关系,有的谈到如果没有重力,飞机不会失事,人们可以站着睡觉,可以举起很重的东西,地球上不需要起重机等。总之,只要教师重视,给学生发挥的空间,调动学生的求知欲望,通过查阅课外资料,收集信息,拓展知识面,就能达到熟能生巧的教学效果。

2. 教学内容的开放

传统的概念教学内容的确定是以国家颁布的教学大纲为蓝图,以指定的教科书为依据,教师遵照教学大纲和教科书的内容进行教学。教学大纲和教科书规定的内容是教学的上限,当教学中或学生学习中遇到或提出某些超越教学大纲和教科书的问题时,老师会说:“超纲了,这些内容你们以后会学到的。”这样用教学大纲和教材硬性规定的教学内容,既限制教师教学能力的提高,也妨碍了学生的思维发展,泯灭了学生的创造力。而新课程实施后的课堂教学的内容是开放的,具体表现在以下几方面:

第一,课程标准所要求的内容是教学的底线。教科书可以根据各个地方的具体情况而选定,教学中的许多内容是由师生互动产生的。根据课程标准的理念“从生活走向物理,从物理走向社会”,凡是生活中常见的概念、与人类活动息息相关的概念、社会需要的概念都可以选为教学内容。教师在课堂教学过程中尽可能地联系实际,在生活中尽可能多地寻找与物理学相关的内容。例如:在学习“电磁波”这个概念以后,教师可以组织学生观看军事上的雷达、隐形战斗机、小灵通的接收天线等学生比较感兴趣的东西,然后教师作适当讲解。在学习“磁场”的概念以后,教师可以补充讲解有关“生物磁”的概念。

第二,由于社会和现代科学技术的迅猛发展,特别是现代信息技术的不断普及,必然有一些科技前沿、环境保护等有关知识闯入我们的课堂,这就使我们的教学内容不断被补充和更新,从而更加开放。例如:在讲解现代通讯的有关内容时,教师应当补充“宽带上网”等概念。

四、充分认识新标准与新教材中对概念教学的要求

物理新教材中对概念教学的要求与老教材相比,主干知识的范围没有较大的变化,但总体而言,对学生主体作用的发挥要求较高。它以全面提高公民的科学素质,使学生获得终身学习的兴趣、习惯及一定的学习能力为目标之一。因此,对概念知识要求比以前要低,但也增加了其他的要求。具体有:降低了对概念应用的定量计算的难度,增加了对概念建立的体验性要求;多处对概念的定性说明不再给出统一严格的定义,而是要求学生能用生活中的实例来说明和理解概念的含义。同时新课程增加了与当今社会和科技发展密切相联的物理教学内容。当然,注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融,也是新课程对概念教学的一个要求。

例如,压强的概念和公式是初中力学部分的重点知识,也是难点知识。教学大纲要求“理解压强的概念”,属于“理解”层次,对任课教师提出演示实验要求,但没有要求学生具体实践,即对知识的要求较高,对学生的动手操作能力和实验探究能力没有作要求。课程标准强调“通过实验探究,学习压强的概念,能用压强公式进行简单计算”。与教学大纲相比,一是突出了学生学习压强概念时的实验探究活动过程,强调学生通过实验探究学习压强的概念,而没有终结性的要求。二是强调压强公式的应用和在实际问题中知道增大和减小压强的方法。这一变化要求学生将更多的精力投入到探究知识、联系丰富多彩的生活和生产活动中去。

再例如,课程标准增加了“了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响”。它包含两个方面的含意:一是对电磁波提出了终结性的要求,属于“知道”水平层次。二是对情感态度价值观方面也提出了要求,要求学生关注电磁波的应用对人类生活与社会发展的影响。这充分体现了注意学科渗透,关心科技发展的基本理念。同时课程标准列举了有关电磁波应用的几个示范,如:了解微波炉的原理;了解移动通信中基地台的作用;了解数字信号和模拟信号的基本区别;简单介绍光缆通信和卫星通信等。在活动建议里要求调查电磁波在现代社会中的广泛应用。通过这些学习和了解,能使学生初步认识科技对现代生活的影响,了解科技为人类带来的便利,从而提高学生学科学的兴趣。

“能源”也是新增加的概念。课程标准建议:“分别从炊事、取暖、交通等方面对当地燃料结构近年来的变化作调查研究,从经济、环保和社会发展等方面进行综合评价”,“调查当地使用的能源,如水能、风能、太阳能、燃料的化学能或核能及其对当地经济和环境的影响”,且把能源的开发和利用与当地的经济、社会的发展,以及环境问题联系起来,旨在培养学生的可持续发展意识,增强将科学服务于人类的使命感和责任感。

五、新课程理念下的物理概念教学的一般过程

(一)创设情境,引入概念

就初中生的心理状态来说,他们的学习活动最容易从兴趣出发,最容易被兴趣所左右。现代物理大师爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师。”做好概念的引入工作,激发学生的求知兴趣,使学生明确引入某个概念的目的性,是好学生学概念至关重要的一步。

要使学生形成物理概念,必须遵循感性到理性,低层次向高层次发展的认识规律,尤其是对低年级的学生。概念教学中,年级愈低的学生对直观和感性的依赖就愈大。

物理教学中,引进一个物理概念必须提供相当数量的同类的物理现象、物理过程作为例子。概念教学中的引入环节例证应尽可能利用演示实验现象中的前科学概念、教材中已涉及的物理现象、新鲜而准确的个别表象等来唤起学生的回忆和想象。

此外,学生对具体物理现象和物理过程的认识经验,也影响他们的思考和概念形成。认识的经验越丰富,形成的概念也就越精细、详尽和准确。

由此,我们应尽可能在引入概念教学时,考虑贴近学生的生活实际、经验认识,以及认知上的冲突。例如,引入大气压强概念时,可让学生先做一做瓶吞鸡蛋、注射器提重物、吸盘挂钩挂重物等实验,并且,在做这些实验之前提醒学生观察实验中会看到什么现象,如何解释。这时学生兴趣高涨,又有亲身体验,自然而然地切入大气压强概念的教学。

(二)引导探究,建立概念

心理学家指出:概念的形成过程就是客观事物的许多属性中撇开非本质属性,抽出本质属性加以概括的过程。丰富的直观材料(包括多媒体课件演示、实验现象及数据)是学生形成概念的基础,但概念不是从对直观材料的感知中直接得出,必须通过思维把感性认识上升到理性认识,这就需要教师引导学生采用:比较、分析、综合、抽象、概括、判断、归纳、演绎等思维方式进行正确思维,才能揭示概念的本质。

自主的科学探究作为一种新的学习概念的方法引入新课程。通过提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等一系列过程,学生获得的概念将是鲜明而牢固的。但由于学生知识和经验的限制,一切活动都离不开教师适时和适当的指导。

(三)联系实际,丰富概念

以前,每个物理概念形成之后,都要用简洁和统一的语言把它确切地表达出来,这就是所谓的给概念下定义。新课程弱化了对概念定义的要求,强调用生活中的例子来解释概念的含义。因为通过学生自主学习(包括阅读、讨论)和探究获得的概念往往较浅显且不完善,这就需要教师或学生来补充实例,在丰富物理表象的同时,加深对概念的认识。如在得出了动能、势能、机械能这些概念后,让学生通过荡秋千、蹦蹦床、撑杆跳高、跳板跳水、滚摆实验等实际例子,区分动能和势能,分析并解释它们如何相互转化。

(四)注意比较,强化概念

学生在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程也有了自己的经验和认识,并形成一些比较固定的看法,这就是前科学概念。前科学概念具有顽固性,因此,认为前科学概念经过一两次纠正就消失了的观点是完全错误的。

破除学生头脑中错误的前科学概念不是一件轻而易举的事情,它的发生过程相当缓慢。克服旧图式的惯性,用新图式取代旧图式是一个非常艰难的过程,除非用旧图式不能解释问题,学生才会在头脑中激发认知冲突,从而建立新图式 (正确概念)。因此,教师应当在教学中用新的物理情境多次考查学生对物理概念的掌握程度,并加以交流评估,只有如此,才能使学生真正掌握正确的物理概念。

(五)重视实践,应用概念

心理学的观点认为:掌握概念要有一个具体化的过程。具体化就是通过分析综合,将抽象、概括过程中获得的概念运用于实际,通过实例来说明概念,加深对概念的理解。因此,课上要利用所学概念来解释现象,分析实际问题,做习题,做实验等。课外要通过科技小发明、小制作、研究性学习等活动使概念得以巩固和深化。

六、常用的物理概念教学的几种模式

物理教学方法是物理教师和学生在物理教学过程中为达到一定的教学目的,根据特定的物理教学内容,共同进行一系列活动的方法、方式、步骤、手段和技术的总和。

从这个定义来看,它要求物理教学方法必须具有以下特征:

(1)双边性。不仅注意物理教师传递信息、控制活动的教授法,而且重视学生获取物理信息、调节活动的学习法,体现了教与学的和谐统一。

(2)情感性。不仅注意智力因素,而且注意非智力因素,体现了智力因素和非智力因素的和谐统一。

(3)发展性。不仅注意物理基本知识和物理基本技能的教学,而且十分重视发展学生的能力,体现了物理知识教学与智能培养的和谐统一。

(4)最优性。各种教学方法都有优点,也有局限性,不能寻求一种“万能”的教学方法来教所有学科和适应所有的教学情况。所以,教学时应当根据物理教学任务的要求、物理教学内容的特点、班级学生的身心特征和学业程度,以及物理教师本身运用各种教学方法的技能技巧对教学方法进行优化组合,以争取最佳的教学效果。

人们常说:“教学有法,但无定法,贵在得法。”恰当地使用各种教学方法和教学手段是成功实施物理概念教学的有力保证。其运用是以学生形成正确物理概念,理解、掌握物理概念,以及发展思维能力为目的。概念课的上法很多,有以语言传递为主的方法(讲授法、讨论法、读书指导法等),有以直接感知为主的方法(演示法、参观法),有以实际训练为主的方法(练习法、实验法、实习作业法),有以欣赏为主的教学方法,有以引导探究为主的方法等。新的教学价值观认为,教学过程不是一种单纯的认知过程,而是生命意义的发生、创造与凝聚的过程,是生命力量的呈现与发展的过程,是主体对生命内涵的体验过程。因此,注重生命发展的教学过程是超越主客关系、情景合一的过程。在这一过程中,师生不把他人他物看做单纯的认识对象和认识物,师生双方都全身心地投入到一种情景交融的创造活动中而忘掉了各自的角色,教学中所呈现的材料也不是简单地用来认识和使用的“物”,而是有着内涵意义的“生命体”,因而教学充满着人文精神与生命情趣。在新课程理念下,概念教学(刚开始涉及新的概念)运用较多有三种方式。

(一)以教师为主的启发式

我国自孔子以来,就有提倡启发式,废除注入式教学的优秀传统。从古至今,不管具体的教学方法的名目如何繁多,做法如何多变,凡符合教学规律的教学方法,其灵魂必然是启发教学。启发教学不仅是一种教学方法,而且是一种教学思想。它的实质在于认真贯彻教师的主导作用和学生的主体作用统一的原则,充分调动教与学两方面的积极性、主动性,以便创造性地完成教学工作。

启发教学从教师的角度看,不是把学生“背”进来,“抱”进来,而是“诱”进来。“君子之教,喻也。”变教为诱,变教为导,这就体现了教师主导作用的实质。从学生的角度看,不是被动地接受,而是主动地猎取。“学而不思则罔,思而不学则殆”变学为思,变学为悟,这就是实现学生主体作用的关键。

启发教学常通过课堂演示与启发式讲解相结合进行。该课型的主要环节为:创设情境,提出问题———给出观察内容———学生观察实验———记录现象———分析现象,得出结论———巩固应用,加深理解。

例:“力”的概念教学

(1)创设情境提出问题

“究竟什么是力”问题一经提出,学生手提书包感知肌肉酸痛,了解人类对力的认识就是从这里开始的。

(2)给出观察内容,学生观察实验并记录现象

观察1:教师演示手推小球,手压海绵(小球由静止变为运动,或小球的运动方向发生变化;海绵变弯);

观察2:教师演示钩码拉弹簧,棒击乒乓球(弹簧伸长,乒乓球同小球发生一样的现象);

师生举例:机器代替手也起到提、推、拉、压的作用,物体对物体也能起到这一作用;

观察3:教师演示粉笔脱手;

学生分组实验:磁铁靠近大头针、毛皮摩擦过的橡胶棒靠近纸屑(能吸引纸屑);

(3)分析现象,得出结论

引导学生归纳:

① 一个物体能对另一个物体有力的作用;

② 不相互接触的物体也能发生力的作用;

③ 力是物体对物体的作用;

④ 力可以使物体发生形变,或使物体的运动状态发生改变;而人们也正是根据这一现象来判断力的存在。

(4)巩固应用,加深理解

师生分析上述结论,再根据生活经验 “手拍桌子感觉痛”,明白物体间力的作用是相互的,力离不开物体,一个物体可以是施力物体,同时也是受力物体,所以一个物体究竟是施力物体还是受力物体应针对某一力而言。师生举例分析某力的施力物体、受力物体。最后介绍力的单位———牛顿。

这种教学方法对由现象鲜明的实验概括出的概念教学均适用,像初中所学的密度、压力、压强、浮力、熔化和凝固、速度、杠杆、功等概念的教学均可以采用这种方法展开。

(二)以学生为主的探究式

科学探究原指科学家们研究自然界的科学规律时所进行的科学研究活动。进入20世纪80年代后,世界各国的基础教育都将科学探究引入学生的学习过程之中,把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中,使其在自主学习、自主探究中获得一种新的学习体验。

科学探究是学生在物理课程和现实生活的情景中,通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动,获得知识、技能、方法的学习方式和学习过程。科学探究的目标是让学生经历探究过程获得理智和情感体验,积累科学知识和方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比,探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。科学探究有利于改变过去的物理教学只重视科学知识,不重视科学技能,只重视结论,不重视过程和方法,以及科学态度和科学精神的培养得不到真正落实的情况;使学生在探究过程中,既学习了科学知识,又可以学到各种技能,把过程和方法结合在一起,从而在学习科学知识的同时,又学习了科学的方法,培养了科学精神和科学态度。

科学探究常以学生自主进行实验研究为表现形式。该课型的主要环节为:提出问题———猜想与假设———制定计划与设计实验———进行实验与收集证据———分析与论证———评估———交流与合作。

例如,“比热容”概念的教学虽然过去也是采用实验的方法,但大多数学生只是被动地在看实验,他们并没有融入探究的过程之中。学生对所学概念只是停留在表面意义上,不能理解概念的本质。教学大纲对比热容的概念和计算热量的公式要求较高,都达到了“理解”水平层次,而对学生的体验性目标要求较低,只要求进行演示实验“不同物质的比热容不同”。而比热容的概念比较抽象,大多数学生感到难以理解。

课程标准将这部分内容的要求变为“通过实验,了解比热容的概念,尝试用比热容解释简单的自然现象”。这里突出了两个方面的变化:第一,从知识的角度来看,课程标准降低了要求,只要求“了解”比热容的概念;但增加了体验性目标,即必须让学生通过实验,在观察物理现象的过程中发现并了解比热容这一热学属性,学会从实验中归纳科学规律。第二,降低了单纯应用热量公式进行计算的要求,避免了学生死记硬背公式和乱套公式的现象;而强调了物理知识的应用及其与生活和社会的联系,要求尝试用比热容解释简单的自然现象。新教材在处理这部分内容时,特别强调了学生的生活体验和实验探究。首先,让学生根据生活中烧水的经验讨论水吸收的热量与水的质量、水温的变化量的关系,学生比较容易得出定性的结论。然后,安排学生自己探究“比较不同物质的吸热能力”得出比热容的概念。另外还专门安排了STS栏目“气候与热污染”,让学生结合实际讨论怎样减少热污染,充分体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。

(1)提出问题

教师:在太阳照射下,物体的温度将会升高,这是因为物体吸收了热量。关于热量,你有什么问题需要解决?在这一问题的引发下,学生提出各种各样的问题。

教师:大家提出的问题都很有意义,今天我们先研究“物体吸收热量的多少究竟跟那些因素有关”这一问题。

(2)猜想与假设

教师:大家想想,物体吸收热量的多少可能与哪些因素有关?

学生甲:物体吸收热量的多少与物体的质量有关,质量越大,吸收的热量越多。

学生乙:物体吸收热量的多少与物体温度升高的多少有关,温度升高得越多,吸收热量越多。

学生丙:物体吸收热量的多少还与物体本身的性质有关,不同的物体吸收热量的多少可能不同。

(3)设计实验

教师:刚才大家提出了许多猜想,这些猜想是否正确,须要进行检验。我们应该设计哪些实验来检验我们的猜想?是否有必要对每个猜想进行检验?大家讨论一下,发表自己的见解。

学生1:我认为热量与质量的关系不须要用实验来检验,我们可以根据日常生活经验判断。因为使3kg水升高500℃肯定比使1kg水升高相同的温度需要的热量多。

学生2:热量跟水温升高多少的关系也不须要用实验来检验。因为1kg水升高400℃,肯定比升高200℃,需要更多的热量。

教师:我们剩下的任务就是:检验物体吸收热量的多少跟物体的性质是否有关。请以小组的形式讨论实验的设计方案。

经过小组内讨论,教师组织学生与学生之间、学生与教师之间进行交流,共同确定实验方案,即为了检验物体吸收热量的多少是否跟物质的性质有关,应当取两种不同的物质,如水和煤油进行对比。因为物体吸收的热量还跟质量、温度升高的多少等因素有关,所以,实验时必须控制变量,即煤油和水取相同的质量,并使它们升高相同的温度。因为热量的多少无法直接测量,要比较吸收热量的多少,可以比较酒精灯加热时间的长短。而要用酒精灯加热时间的长短来反映物体吸收热量的多少,必须使两盏酒精灯的火焰基本等大。

最后给出统一方案:取100g水和100g煤油,用两盏相同的酒精灯分别对它们加热,使它们升高200℃,看哪一种物质需要加热的时间较长。

(4)收集数据

每两名同学为一组进行实验。实验结果:使煤油升高20℃所需的时间比水所需时间短。

(5)得出结论

各小组汇报自己的实验结果,并得出实验结论:相同质量的不同物质升高相同的温度,吸收的热量不相同。在这个基础上,教师进行概括:我们将质量为1kg的某种物质的温度升高10℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。可见,不同物质的比热容不相同,比热容是物质的一种特性。

(6)评估交流

在得出结论以后,教师可以再提出问题:为了比较不同物质吸收热量的多少,我们能否采用其他方法?

学生讨论,得出结论:取相同质量的水和煤油,对它们加热相同的时间,比较两者温度升高的多少。

(三)师生互动

我国长期以来形成的传统师生关系实际上是一种不平等的关系:教师不仅是教学过程的控制者、教学活动的组织者、教学内容的制定者和学生学习成绩的评判者,而且是绝对的权威。多年来,教师已经习惯了根据自己的设计思路进行教学,他们总是千方百计地将学生虽不大规范,却完全正确,甚至是有创造的见地,按自己的要求“格式化”。

新课程强调,教师是学生学习的合作者、引导者和参与者,教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。交往意味着人人参与,意味着平等对话,教师将由居高临下的权威转向“平等中的首席”。在新课程中,传统意义上的教师教和学生学将不断让位于师生互教互学,彼此形成一个真正的学习共同体。,教学过程不只是忠实地执行课程计划(方案)的过程,还是师生共同开发课程。丰富课程的过程,课程变成一种动态的、发展的过程,教学真正成为师生富有个性化的创造过程。

据专家分析,在未来的课堂上,知识将由三方面组成:教科书及教学参考书提供的知识、教师个人的知识、师生互动产生的新知识。新课程将改变教科书一统课堂的局面,教师不再只是传授知识,教师个人的知识也将被激活,师生互动产生的新知识的比重将大大增加。这种学习方式的改变,必然导致师生关系的改变,使教师长期以来高高在上传道、授业、解惑的地位发生变化,教师从知识的权威变化平等参与学生研究的人,从知识的传递者变为学生学习的促进者、组织者和指导者。我们知道,教师作为知识传授者的角色是不能被淘汰的,但与以前不同的是,它不再是教师唯一的角色。

教师在课堂上所扮演的角色直接影响着教学效果。按照新课程的要求,教师应当帮助学生制定适当的学习目标,并确认和协调达到目标的最佳途径;指导学生形成良好的学习习惯,掌握学习策略;创设丰富的教学环境,激发学生的学习动机,培养学生的学习兴趣;为学生提供各种便利,为学生的学习服务;建立一个接纳的、支持性的、宽容的课堂气氛;作为学习参与者,与学生分享自己的感情和想法。

师生互动教学以老师和学生互相提出问题、互相讨论解决方法为形式。在整个过程中教师与学生分享彼此的思考、经验和知识,交流彼此的情感、态度与价值观,丰富教学内容,求得新的发现,从而达到共识、共享、共进,实现教学相长和共同发展的目标。


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怎样设计好物理概念教学  2011-12-16 17:49:18|  分类: 备课 |  标签: 字号大 - 好吃 - abc的博客 转发至微博
 
怎样设计好物理概念教学  2011-12-16 17:49:18|  分类: 备课 |  标签: 字号大 - 好吃 - abc的博客 转发至微博
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