【原】再谈物理概念教学——物理课堂的概念教学

再谈物理概念教学         

——课堂物理概念教学     

内容摘要：物理教学中概念性的知识内容是尤为重要的，教师要改变传统物理概念教学的方式，让学生能够树立理性思维，提高学生对物理概念知识深度探究理解。理性思维是学习物理知识以及理解物理概念需要具备的思维能力，在实践教学中要充分重视。       

关键词：课堂概念教学、基本阶段、

基调、理性思维。

           一、概念教学基本阶段

      理性与经验性是物理概念的两重性，因而，中学生掌握物理概念就必需经由具体经验达到对概念本质的把握,并将对概念本质的把握运用于物理问题的解决。具体说，中学生掌握物理概念要经过建立表象引入慨念、本质把握建立概念、消化巩固掌握概念、讨论涂化运用概念四个阶段。

      1、建立表象引入概念

       表象是感性映象的最高形式，是在感觉、知觉的基础上形成的关于具体事物的概括性印象。              

       在建立有关物理概念表象的过程中，需要注意两种情况:一是学生具有直接的相关经验，教师运用形象性的语言就可以唤起学生的回忆，使以前形成的表象再现出来。其中正确的表象,可以直接为掌握概念所利用;而错误的表象，则要通过实验、讨论、讲解等方法克服先入之见，纠正其错误，从而建立起正确的表象。二是学生没有相关经验，这时就需要通过对新内容进行充分的感知，并在学生旧有表象的基础上综合再生出与当前概念有直接联系的表象。

         1.1 、加强实验教学

       包括接触实验器材、参观实验室、动手操作等,以丰富直接经验;演示实验要注意给学生留下实验过程关键点的深刻印象，不能草草地做一遍,就匆匆地给出概念，致使学生以残缺的表象来“生吞”教师“塞”过来的概念。

       1.2、充分利用现代教育技术       

       要将现代化的电、气、声、光技术媒体引入到物理概念的教学中来，不仅包括幻灯片、教学影片、电视录相等常规手段，而且也要充分利用计算机模似物理概念的有关图景,并大胆地尝试这项新技术手段。      

        1.3、重视教学语言艺术

      生动形象的教学语言可以唤起学生对有关经验的回忆;可以通过精心选择的类比，化抽象为形象;可以激起学生的联想,展开丰富的想象,将严密、干涩的物理概念与一幕幕充满生机的物理图景联系起来，从而加深学生对概念内涵的认识。伽利略曾用关在船舱中的小虫的飞行、小鱼的游动、水滴的下落、人的跳动等，对船的匀速直线运动状态进行了生动形象的刻画。他的这段描述使许多读者产生了身在其中的感觉，加深了对“匀速直线运动”概念的认识。

       物理课堂中为能让学生对概念有充分理解，教师可通过问题设计启發学生，通过帮助学生构建物理模型，创设物理情境，提供感性认识，提高学生问题分析的能力素质。对具体的物理现象及其特性进行概括，形成物理概念。如电源、电动势的概念利用学生已有的生活经验以及利用学生已有的知识基础引人电源和电动势概念；或先直呈主题概念，然后用精彩实验进行建立概念；或运用实验设疑,利用直观的解剖教具给学生提供丰富的感性认识。物理课堂中为能让学生对这一概念有充分理解，教师还可通过问题设计启發学生，让学生将目光聚焦在运用电源电动势知识解决生活问题上来，通过帮助学生构建物理模型，提高学生问题分析的能力素质。

　　又如运用实验探究概念本质的表现也会十分有效。课堂演示验证性实验的确可让学生大开眼界，不仅感官效果明显,也给学生吊足了胃口。实验方法描述概念的特征,刺激学生的知觉选择。心理学的研究表明:语言、文字、图像及不同的呈现信号，对学生的选择性知觉中的存储时间的长短及提取的速度都不同。一个新颖的、明显的信号比常规的信号更宜于记忆和提取,有效实验就是这样的信号。

       2、本质把握建立概念

       建立表象仅是掌握物理概念的基础。物理概念的真正掌握,则会摆脱与表象的直接联系，实现对概念本质的把握,本质把握阶段是掌握物理概念的关键阶段。在经典物理的范畴内,每个物理概念都是对一类物理现象的总结和概括，因而，把握物理概念的本质特征可以通过对一类具体物理现象的概括(比较、归纳)来获得。同时，经典物理概念又都有语言形式的定义，其语言精炼、结构规范严密，包容了概念的所有本质特征。分析概念定义的句法结构，也完全能够把握概念的本质。两种方法可结合使用。

       2.1 、概括方法

       在物理现象的基础上形成的个别表象，只反映具体现象的特征,个别表象经概括上升为概括表象，则反映一类物理现象的共同特征。在概括的过程中，通过比较各个别表象所反映的具体现象的特征的异同，就可归纳出一类现象的共同特征。随着概括程度的提高，共同特征的概括程度也越来越高，从而最终归纳出关于这类物理现象的物理概念的本质特征。

       实际上，概括的过程是剔除具体物理现象中那些次要的非本质的特征而把本质特征突出出来并予以肯定的思维过程。在这一过程中，或许要进行多次概括，直到形成概念。“力”就是从最初肌肉感觉,到人对物体的推、拉、压、提，概括为物体与物体之间的相互作用。后来，彼此不接触的物体之间的吸引与排斥也被概括进来，但在各类“力”的表现形式中，它们所共有的是物体对物体的作用。“力”的概念就是对这些具体材料的概括达到顶点的产物。

       2.2、 定义分析方法

       在物理概念的定义中，并非所有的字词都均衡地起着传递概念本质信息的作用，或者说概念定义中的各部分结构对于本质特征的表达，其作用是不一样的。其中，起作用小的，为相对冗余部分，这部分字词有时还会干扰学生对概念本质的把握。如:把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的这种性质叫做惯性。

       在“惯性”概念的这个定义中，其语体的关键部分是:

“……物体的……性质叫做惯性。”

       从中我们看出，“惯性”是物体的固有性质，它与物体运动与否、受力与否乃至与物体的形态(固、液、气)都无关，这正是“惯性”概念的本质所在。

“….…保持匀速直线运动状态或静止状态的……”是定义的相对冗余部分，它指明了“惯性”的表现形式。

       这个例子还不算太复杂，但由此可以发现通过剖析概念定义的语言结构，有利于概念本质的显露，定义分析方法是获取概念本质特征的有效方法之一。

       物理概念是人脑对物理现象和过程等感性材料进行科学抽象的产物。在获得感性认识的基础上，提出问题，引导学生进行分析、综合、概括，抓住主要因素,排除次要因素，找出一系列所观察到的现象的共性、本质属性，才能使学生正确地形成概念。例如,采用类比的手段，将电源类比于水泵，通过受力情况、做功关系、能量转化等方面进行分析，找出共性,有利地促进学生形成电动势抽象概念的理解。对应常见干电池的电动势15V，学生的第一原汁原味的印象就是电压。电动势这一电源通过非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的本领的物理量,其本质内涵很容易与“都是伏特为单位”这一非本质联系所掩盖,被电源提供电压的功能所掩盖。课堂教学中教师从内外电路的方方面面进行类比分析,使学生将信将疑的区别电动势与电压的概念。因此,教师有意识地引导学生突出本质,摒弃非本质,通过比例手段定义,顺利建立电动势概念。

　　3、消化巩固掌握概念       

        学生把握了概念的本质,还不等于掌握了概念，要使概念具有实际意义，还必须消化、巩固新概念，以便在运用概念解决问题时能够及时地再现。但巩固不是死记，巩固的基础是消化。只有真正理解的知识才能真正巩固下来。       

       要消化新的物理概念，最根本的就是使新接受的概念与头脑中已有的物理概念建立有机联系,使新概念融入已有的概念系统中,同时给已有概念赋予新的意义。这样,新旧概念联系在一起,重新构成概念系统,其中,每个概念都占有一定的位置，并与其他概念产生联系，这种联系,不仅有纵向的提高,也有横向结合，如功和能、力与加速度、电场与磁场等。新构成的概念系统将新旧概念融于一体，便于学生记忆。       

       概念的发展，不仅表现在概念本身的不断充实和改造上，而且还表现在概念系统的掌握上。概念只有放在系统中，才能掌握得更牢靠更深刻。物理概念系统的建立有两个时机:一是教师在引入新概念时对已有概念进行联系;二是在单元或学期课程结束后进行复习时进行。当然，巩固新概念还要依据遗忘规律及时地进行复习,并养成良好的复习习惯。

       4、讨论深化运用概念

       教学实践证明,学生只有理解了的东西，才能牢固地掌握它。因此，在物理概念和规律建立以后，还必须引导学生对概念和规律进行讨论，以深化认识。一般要从以下三个方面进行讨论:一是讨论其物理意义，二是讨论其适用范围和条件，三是讨论有关概念和规律间的关系。在讨论过程中，应当注意针对学生在理解和运用中容易出现的问题,以便使学生获得比较正确的理解。

    通过学生对于物理概念的运用，不仅可以检验学生的掌握程度，而且，还可以促进学生对概念的进一步理解。事实上，仅仅通过讲解与接受很难完成对于概念本质的把握，达到彻底理解。在运用概念的过程中，学生常常遇到疑难，表现出对概念理解的缺陷，在解决具体问题时免不了要经历多次尝试-错误--纠正的“试误”过程,在“试误”过程中使学生对概念的理解一步步深刻。

       对物理概念的简单运用，就是对概念变式的再认。通过变式特征的“涨落”概念的本质特征再次得到突出;而对复杂物理问题的解决，需要同时运用几个物理概念，这是概念运用的高级层次，它要求学生具有丰富而完善的概念系统。我们常见的电磁学与力学相结合的题目，就常常涉及到电场强度、磁场强度、感生电流加速度、重力、摩擦系数等概念，学生能否顺利解决这类综合题目，取决于对相关概念之间相互关系的理解及运用的熟练程度。          

       学习物理知识的目的在于运用，在这一环节中，一方面要用典型的问题，通过教师的示范和师生共同讨论,深化活化对所学的概念理解,逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法:另一方面，更主要的是组织学生进行运用知识的练习，要帮助和引导学生在练习的基础上，逐步总结出在解决问题的一些带有规律的思路和方法。

       上述四个阶段是学生掌握物理概念不可缺少的环节，它们之间的次序有较强的规律性;但各阶段之间又不是截然分开的，只具有其相对独立的意义。在具体教学中,可以灵活地引导学生去正确地掌握物理概念。

二、概念课堂教学基调

        1、概念课堂的现有主流基调

       就目前的概念课堂教学中，首先，学生形成的概念往往并非教师传授的科学概念。教师以专家的姿态将概念灌输给学生，学生被动接受记忆后，科学概念不能融入学生的概念网络，前概念与科学概念以不同的形式存在。其次，教学评价体系中更多定位于概念的识记、运用阶段。教师在教学过程中关注的是如何让学生记忆，讲清课本中的一些定义或者名词、术语，满足于使学生记住，甚至熟背。关注的是如何有效的辨析和运用概念，概念的演绎代替了抽象。最后，教师呈现概念比较狭窄单一，字生对概念的内涵缺乏丰富的认识和感性的支撑，对概念内涵认识浅显。教师对概念形成过程关注不够，教师替代学生给出准确性概念，缺乏对概念的形成过程参与和体验，学生缺乏概念表述的实践机会，也就缺乏思维品质锻炼机会。

       概念的学习不在于概念本身，而在于对于概念现象、本质的把握程度，对其内涵外延的理解程度。学生纵使对概念的定义滔滔不绝一字不漏的背出，但是换一种问法却无所适从。这就是学生对学习物理概念的目的不明确，对物理概念的掌握不牢固，不善于应用。总而言之，现行的概念教学模式的基调通常是“教师呈现概念→学生记忆概念→辨析强化概念→巩固运用概念”。

       2、概念课堂的应有基调的理论依据       

       从辩证唯物主义角度认识论分析，学生原有的非本质的强刺激往往掩盖本质特征的弱刺激，如电动势提供电压、单位一样的非本质特性强于电源转化能量本领的本质特性。从学习心理角度分析，传统概念教学是机械学习，缺乏学生主体通过认知结构与外界的相互作用来理解意义，吸收知识，发展认知结构的过程,是意义学习。从学生思维角度分析，中学生不善于有目的、有计划、有条理的进行思维，遇到问题,往往靠直觉经验进行判断,“想当然”的推理,自然就是自己的原有的根深蒂固的认知结构起作用，前概念就起主宰作用。       

       总之,概念的教学不仅要讲清概念的本质，而且要讲清教学概念的必要性和合理性,把握好“度”。教师要明白教什么?为什么教?教到什么程度?概念教学不能只教概念,要让学生经历教学过程，建立起新概念与学生原有相关知识的联系，并“帮助学生实现必要的内化和顺应”，使学生自己重新建构知识，形成知识的体系。

　　3、概念课堂有效基调的追求

       学生是在概念课堂中逐步地完成概念建构，而不是教师在课堂上呈现概念的全部。概念就是从物理的角度对生活世界一种合理化的抽象反映，而物理概念学习并不是简单地思想传授的过程，它需要从生活世界中提取出抽象的物理知识并内化为学生内在的行为意识。物理概念教学应有着思维坡度的抽象活动，在教师牵制下“化曲为直”，增强思维活动的渐进性。让学生自主建构从干扰因素中辨析其概念本质内涵。

       “曲折”思维过程,经历了“材料感知--观察比较--归纳提炼--抽象命名”的课堂基调。

       概念课堂教学的本身,不仅是教师关注自己有没有将知识呈现完整、清晰、精彩,而是看学生本身学习概念的经历是否曲折、充分。就如素描、色彩、速写,考究的不是教师呈现什么绘画实体,怎么呈现这一主题，而更关心的是经过学生观察思维、自主建构之后，他画下来的主体是否协调，如透视、比例、冷暖、生动等。更需要的是脱离实体之后,在大脑中形成,在画笔下生成的自己思维之后的创作。同样，教师要注重概念引入的充分,对概念本质的渗透,对概念内涵的领悟，帮助学生建立一个丰满、立体的物理概念,以提升思维的效度和深度,提高概念应用于物理知识、规律的思维品质的提高。概念课堂的有效基调,适合学生思维发展的就是好的基调，无论是原汁原味、琳琅满目、闪亮登场还是朴实生动、娓娓到来。当然教师在长期的教学实践中会形成自己的主基调。总之,追求概念呈现“以曲代直”,概念的运用“以直代曲”。只有当学生充分经历了科学家的曲折思维过程实行慢回放,才能铸就学生学习品质的快速提高。

　　三、课堂物理概念教学中对学生能力的培养

       物理教学中涉及到的知识点内容比较多，其中概念性的知识内容是比较重要的，教师要改变传统物理概念教学的方式，让学生能够树立理性思维，提高学生对物理概念知识深度探究理解。理性思维是学习物理知识以及理解物理概念需要具备的思维能力，在实践教学中教师要充分重视。

      1、概念教学注重学生分析能力培养

       物理教学中概念性的内容是比较重要的，为能提高学生对物理概念知识学习的能力素质，教师在课堂教学中要进行优化设计方案，通过构建模型的方式提高学生分析的能力。物理概念性的知识抽象性比较强，学生在学习物理知识的时候，如果对概念知识没有充分理解，会影响学生后续知识学习的质量效果，学生在实际学习当中就要利用分析的能力来解决物理知识问题，提高学生学习的能力素养。

       例如：物理课堂中为学生讲述“杠杆”的概念内容后，为能让学生对这一概念有充分理解，教师可通过问题设计启發学生，让学生将目光聚焦在运用杠杆知识解决生活问题上来，通过帮助学生构建物理模型，提高学生问题分析的能力素质。如检修发动机时候师傅会将引擎盖撑起来，这其中就是运用了杠杆的原理，让学生能够认识到杠杆知识在生活中的应用作用。教师引导学生理解“杠杆”这一概念，结合生活化的内容能提高学生分析问题的能力。

       2、通过说理方式提高学生建模能力       

      教师在为学生讲述概念性的知识内容中，要能采用直观化的方式，将抽象性的知识点运用直观化的方式加以呈现出来，能提高学生理解的能力，让学生在实践学习过程中能够有更大的学习动力。模型和建模能力是对学生理性思维发展的重要能力，通过建模能力的培养，是学生科学研究必要的能力内容，采用概念模型构建的方式能够将抽象物理概念直观形象化呈现，方便学生理解，能有助于学生建模思维良好发展。教师要对学生理性思维的发展方面进行考量，有效提高学生建模的能力素质。       

       例如：物理教学中为学生讲述“重力”的物理概念内容中，为提高学生对这一概念性知识点的理解认识，教师在教学设计上要将抽象内容直观化呈现，可通过画图的方式来促进学生对重力的概念进行理解。重力方向的理解教师为学生画图，如下图当中球静止时线是向下的，和水平面是保持垂直的，这个方向就是竖直向下，而铁架台在倾斜的时候球静止时候线的方向不变，和水平面始终垂直，说明重力方向是始终竖直向下的，重力方向不变，重力方向竖直向下。让学生通过观察图中的球和线的状态，能够帮助学生理解物理概念。学生对竖直向下理解上可能会存在难点，教师为能进一步让学生理解，就可通过为学生设计学习任务的方式，让学生能够在实践操作中掌握理解概念的要点。

　　3、注重学生科学判断思维能力培养

       为能有效提高学生物理概念知识学习的质量，这就要求教师创新教学的方式。通过因果论证的教学方法应用对学生科学判断分析能力进行培养，让学生通过概念运用来判断，形成推理，对学生前概念的运用来引导学生收集大量感性认识，分析论证进行判断。教师在实践教学当中只有从学生的理性思维能力培养方面进行强化，为学生设计优化的学习方案，才能提高学生物理概念知识深化理解。

        例如：物理知识教学中讲述“功率”的概念知识内容中，为能提高学生对这一概念知识理解的效果，教师要采用因果论证的方式。学习中学生会把功率和效率概念混淆。教师可为学生列举具体的工作场面以及生产事例的内容，让学生对做功快慢图片进行观察和经验分析，帮助学生建立功率概念。然后为了学生进一步深化理解学习，为学生举事例的方式，建筑工地有三种工作方式，把一吨货物从地面运到三楼，一个方式是分批搬运的方式要三个小时，或是一台起重机提升，需要一分钟，而运用另一起重机提升需要三十秒，通过把货物从地面运送到三楼的时候，思考几个问题，不同方式对货物做功是相同的吗？用时不同三种方式做功快慢是相同的吗？让学生对问题进行思考估算。教师在为学生设计相应的事例情况下，能够让学生利用初步共识对做功的多少快慢进行思考。怎样衡量做功快慢，学生通过迁移知识速度的定义，比较不同物体做功的快慢需要考虑物体做功大小以及做功的用时，让学生能够逐步明确解决问题的思路。

        4、教会学生形成概念的一般的物理学方法，培养严谨的思维方法

       物理概念、规律是方法的载体,脱离了概念、规律，物理方法教育就成了空中楼阁，物理概念是从大量同类物理现象和物理过程中抽象出来的，是客观事物的共同性质和本质特征，是构成物理理论的细胞。物理概念的形成过程就是应用物理科学方法思维的过程，因此，教师在概念教学中应按照学生的认知规律教给学生形成概念的一般物理学方法，即从提出问题到经过观察、实验(直接感官)、分析、比较(抽象思维),最后演绎出概念。物理规律是物理现象或过程内在本质联系，它反映出物理现象和过程在一定条件下发展、变化的必然趋势，是构成物理大厦的砖瓦和框架结构，在物理规律的教学中，建立形成规律的方法，从已有概念、规律到提出假设，再进行逻辑推理和实验，最后形成规律，可培养学生严谨的思维方法。教师在教学中应充分利用和挖掘教材中物理方法的教育因素，抓住概念、规律与方法的结合点，以具体的教学内容为依托,采用不同的教学方法和手段，适时点拨，通过概念的形成规律的得出模型的建立知识的运用等，让学生在获取知识的同时掌握不同的物理方法。

               结 语

       总之，物理课堂教学中为能有效提高学生物理知识学习能力素质，这就需要在实践教学中进行创新教学的方式，通过对学生理性思维进行培养，结合不同的物理概念知识，培养学生分析能力以及学生判断能力，让学生在物理概念知识的学习基础上形成自己的思维方式，有助于学生后续物理知识高效化学习。

束义福

1999.08

物理概念及教学