熊小青 邢紅軍

(首都師范大學物理系,北京 100048)

1 研究現(xiàn)狀

物理概念是物理學最重要的基礎(chǔ),是物理知識教學的重要內(nèi)容.在物理教學中,使學生正確、牢固地形成物理概念,具有非常重要的意義.

《中學物理教學概論》提出重點物理概念的教學要求中包含“明確建立概念的事實依據(jù)和研究方法”[1].之所以要在物理概念教學中明確研究方法(科學方法),是因為科學方法作為物理認識活動的中介,是連接物理現(xiàn)象與物理知識的紐帶.在物理概念教學中則表現(xiàn)為科學方法是連接物理現(xiàn)象與物理概念的紐帶.根據(jù)物理學知能結(jié)構(gòu)圖,如圖1[2]所示.

物理概念的獲得過程為:物理現(xiàn)象→科學方法→物理概念.按照此路徑,學生只有掌握了科學方法,才能更快捷地獲取物理概念,深刻地理解物理概念.因此,必須在物理概念教學中顯化建立概念的科學方法.

2 初中物理概念建立中重要科學方法教育內(nèi)容的確定

在初中物理概念教學中顯化科學方法,必須明確科學方法的內(nèi)容.《中學物理教學概論》提出建立物理概念常用的方法有:(1)分析概括一類事物共同本質(zhì)特征(本質(zhì)屬性);(2)把物質(zhì)、運動的某種屬性隔離出來,得到表征物質(zhì)或運動的某種性質(zhì)的物理量,如密度、速度比熱容等;(3)用理想化方法進行科學抽象.[1]該書提出的建立物理概念的科學方法不夠清晰.表現(xiàn)在兩方面:第一,提出的科學方法只有思維方法,沒有物理方法.如(1)其實是分析和概括的思維方法,(3)其實是抽象的思維方法.第二,提出的科學方法較模糊.如(2)不能明確指出具體的思維方法.新近研究提出了初中物理涉及的主要科學方法及其出現(xiàn)的頻次.如表1所示.[3]

分析表1可知,初中物理中建立概念的重要科學方法有:直接定義法、比值定義法和乘積定義法,在初中物理概念教學中,應(yīng)著重顯化這些科學方法.

表1

初中物理中一些基本物理概念(如長度、時間、質(zhì)量等共25個)是用直接定義法定義的.一般,利用直接定義法建立的物理概念是形成一般物理概念的前提和基礎(chǔ).

比值定義法是運用兩個或多個物理量的比值定義一個新的物理量.如密度、速度、壓強、功率、電阻等概念均由比值定義法定義.

乘積定義法是用兩個或幾個物理量的乘積來反映物理世界某一新屬性的物理量.如功、電功、焦耳熱等概念均由乘積定義法定義.

教師應(yīng)在物理概念教學中恰當顯化這些科學方法,促進學生對物理概念的理解,提高學生獲取物理概念的能力.

3 初中物理概念教學中顯化科學方法的教學建議

3.1 明確直接定義法的分類,根據(jù)分類確定物理概念教學中科學方法的重點

一般認為,直接定義法分為操作定義法和人為規(guī)定法.

操作定義法:當給一個物理量規(guī)定了一套測量程序,并給它規(guī)定一種標準單位,我們就說定義了該物理量.利用操作定義法定義的物理概念有:長度、時間、質(zhì)量、溫度等.利用操作定義法定義的物理概念教學中,應(yīng)強調(diào)學生熟練的掌握單位換算,掌握儀器的正確使用方法和測量的具體操作方法.

人為規(guī)定法:在經(jīng)驗事實或觀察實驗的基礎(chǔ)上,人們根據(jù)需要確定概念的方法.這種確定要符合實際,要能自洽于某一理論體系,同時要盡量簡單,在可能的情況下,還要照顧人們的習慣.利用人為規(guī)定法定義的物理概念有:彈力、摩擦力、電荷、機械運動等.利用人為規(guī)定法定義的物理概念教學中,應(yīng)多利用演示實驗和學生積累的生活經(jīng)驗豐富學生對物理概念的感性認識,從眾多司空見慣的事物和熟悉的經(jīng)驗中抽象概括出正確的物理概念.

3.2 顯化比值定義法的本質(zhì),按照比值定義法的邏輯組織安排教學進程

通常,人們在研究物理問題時,會遇見這樣的情況,某兩個或幾個量在一定條件下成正比,其比值是一個常量,這個常量正好反應(yīng)了事物的某種屬性,因此,就用這個比值可以定義出描寫事物本質(zhì)屬性的一類概念.這種觀點忽視了比值定義法運用中的關(guān)鍵問題即比值定義法的本質(zhì)——為什么要用兩個(或幾個)物理量的相比定義一個新的物理量.在不明確這個關(guān)鍵問題的情況下,引導(dǎo)學生直接求比值,這樣的物理教學缺乏其內(nèi)在邏輯性.因此,必須在利用比值定義法建立的物理概念教學中,揭示這個關(guān)鍵性問題,并且按照比值定義法的邏輯,組織安排教學進程.

比值定義法的本質(zhì)就是比較,而比較的關(guān)鍵是選取相同的標準.利用兩個或幾個物理量相比,就是在選取相同標準,使比較的結(jié)果有意義.例如密度可設(shè)計為:首先,類比生活中的例子,提出并強調(diào)比較要選取相同的標準;其次,引導(dǎo)學生探究不同質(zhì)量的同一物質(zhì),選取相同的標準(體積)時會如何.引導(dǎo)學生得出結(jié)論,然后運用比值定義法定義密度的概念;最后,讓學生練習測量不同物質(zhì)的密度,比較各種物質(zhì)密度的大小,深化學生理解密度的內(nèi)涵與外延.

3.3 顯化乘積定義法的內(nèi)涵,促進學生對物理概念的理解

功是物理學最重要的物理概念,功概念的形成是一個逐步深化的過程,鑒于初中生知識儲備有限,初中物理沒有也不可能給出功的確切定義(功是能量轉(zhuǎn)換的量度).只能通過乘積定義法利用功的計算式定義功——在物理學中,把力和在力的方向上移動的距離的乘積叫做功.因此,教師應(yīng)在初中功概念教學中,顯化乘積定義法的本質(zhì),促進學生對功概念的理解.

乘積定義法的本質(zhì)是累積,累積要求相乘的兩個或幾個因素缺一不可,否則累積量為零.例如,功就是力在力方向移動距離上的累積,兩者缺一不可,否則沒有做功.因此,在功概念教學中必須強調(diào):物理學中的做功,必須要滿足兩個必要條件:一是作用在物體上的力,二是物體在力的方向上通過一段距離.只有滿足這兩個條件,我們才說力對物體做功.

1 閻金鐸,田世昆.中學物理教學概論.北京:高等教育出版社,2003.97-98

2 邢紅軍.論中學物理教學中的科學方法教育.中國教育學刊,2005,(8):34

3 付洪艷,邢紅軍.初中物理科學方法教育教學研究.大學物理(教育?？?,2010(2):62