袁 芳

（上海市虹口區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院 上海 200081）

二期課改的理念是“以人為本”，上海市物理課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)是：落實(shí)雙基（基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能），滲透科學(xué)思想和方法，培育正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀，逐步具備科學(xué)素養(yǎng).物理學(xué)科是自然科學(xué)中最精密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，以概念和規(guī)律為基石，以方法和思想為主線，研究、追尋客觀世界的規(guī)律，并創(chuàng)建理論對(duì)未來世界做出前瞻性的預(yù)測(cè).

高中物理知識(shí)中絕大部分是300年前人類總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，是建立在生活基礎(chǔ)上的提煉和歸納.現(xiàn)今世界的迅速變化，知識(shí)的更新?lián)Q代之快讓學(xué)習(xí)中的一些應(yīng)有的體驗(yàn)在生活中已不復(fù)存在.互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來使虛擬更多地取代了真實(shí)生活，學(xué)生的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)碎片化、短閱讀、淺層次理解.而物理教學(xué)的要求并沒有降低，一些學(xué)生認(rèn)為物理學(xué)科很難、懼怕物理學(xué)習(xí)，教師認(rèn)為學(xué)生學(xué)習(xí)失敗的主要原因在于概念不清.究其根本，是教師的教沒有真正建立在學(xué)生的學(xué)的基礎(chǔ)上，沒有根據(jù)時(shí)代變化、學(xué)情變化相應(yīng)的做出教學(xué)調(diào)整.重視訓(xùn)練，輕視導(dǎo)入；重視結(jié)論，輕視過程，對(duì)概念的教學(xué)也出現(xiàn)了短平快的現(xiàn)象，再加上學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、體驗(yàn)性不足，教與學(xué)之間的鴻溝被加大，教學(xué)效益低下就顯現(xiàn)出來.

通過教學(xué)和聽課實(shí)踐，我們體會(huì)到：對(duì)于概念教學(xué)，如在以下幾個(gè)方面加深認(rèn)識(shí)，加以實(shí)踐是可以提高教學(xué)效益的.

1 概念教學(xué)的重要性

物理概念是物理基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分，而且也是構(gòu)成物理規(guī)律，建立物理理論的基礎(chǔ)和前提.例如，在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，物體的位移、速度、加速度是貫穿運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念，它們富有張力的內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律，三者特有的定義關(guān)系揭示了深刻的內(nèi)涵.

正確地理解物理概念是學(xué)好物理學(xué)的基礎(chǔ)［1］.例如，力和能量的概念是貫穿中學(xué)物理的一條主線.掌握力的概念對(duì)于理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律至關(guān)重要，也滲透于電學(xué)、磁學(xué)中；理解能的概念對(duì)于高屋建瓴地認(rèn)識(shí)物理世界是不可或缺的，也是學(xué)生思維能力遞進(jìn)的表現(xiàn).

所以，物理概念是物理中最重要的基礎(chǔ).如果把物理定律比作構(gòu)成宏偉、壯麗的物理學(xué)大廈的支柱，那么物理概念便是構(gòu)成物理學(xué)大廈的磚瓦基石.概念清晰，物理問題常?？梢杂卸?，所謂的物理題目中大部分就是為了考察概念掌握運(yùn)用的情況.物理教學(xué)的本質(zhì)在于幫助學(xué)生構(gòu)建物理世界，從而對(duì)客觀世界有更深刻的理性認(rèn)識(shí).要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先要幫助學(xué)生建立起正確的物理概念.

2 認(rèn)識(shí)物理概念

2.1 內(nèi)涵與外延

物理概念是客觀事物的物理本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映.物理概念是在大量觀察、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維的方法，把事物本質(zhì)的、共同的特征集中起來加以概括而形成的.物理概念是人們進(jìn)行物理思維的基礎(chǔ).物理學(xué)的原理、定理、定律或規(guī)律，都是用有關(guān)的物理概念總結(jié)出來的，任何一個(gè)物理概念都有它明確的內(nèi)涵和外延.一切概念都要通過詞語來表現(xiàn)，定義是對(duì)概念內(nèi)涵（物理意義）的揭示，條件是對(duì)概念外延（適用范圍）的限制.

物理概念的內(nèi)涵指的是該概念所反映的物理事物的本質(zhì)屬性.如力的概念的內(nèi)涵是“物體間的相互作用”.這些概念已經(jīng)撇開了一個(gè)個(gè)具體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)或具體的相互作用形式，概括出了同類物理事件所具有的本質(zhì)屬性.物理概念的外延指的是該概念所涉及的一切事物的范圍和條件.如，機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念的外延反映的是具有“物體間相對(duì)位置發(fā)生變化”這一本質(zhì)屬性的各種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，如勻速直線運(yùn)動(dòng)、變速直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)等.概念既有“所謂”又有“所指”.所謂就是指概念的內(nèi)涵，即此事物區(qū)別于彼事物的特有屬性.所指就是概念的外延.就是指：在客觀世界中具有內(nèi)涵反映的特殊屬性的每一個(gè)對(duì)象，是對(duì)概念對(duì)象的指稱范圍，其具有模糊性和可變性的特點(diǎn).

2.2 物理概念的特點(diǎn)

物理概念是觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維的產(chǎn)物.物理學(xué)的特點(diǎn)決定了物理概念是在觀察、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)思維的方法，排除片面的、偶然的、非本質(zhì)的聯(lián)系，抓住一類物理現(xiàn)象共同的本質(zhì)的屬性，并加以抽象和概括而形成的.在物理概念的形成過程中，感覺、知覺、表象是基礎(chǔ)，科學(xué)思維是關(guān)鍵.因此在教學(xué)中，概念形成過程要充分利用學(xué)生的感覺、知覺，激發(fā)思維活動(dòng).通過各種途徑豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)是建立正確概念的基礎(chǔ)；要注意幫助學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的抽象.

物理概念是在科學(xué)實(shí)踐中逐步形成和發(fā)展起來的.例如，現(xiàn)代關(guān)于原子概念的內(nèi)涵與古代相比，已經(jīng)有了很大的差別.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)提供了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，實(shí)驗(yàn)事實(shí)充分說明了原子是可分的、可變的.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)在人們已深入到原子核內(nèi)部進(jìn)行研究，從而使原子概念的內(nèi)涵和外延不斷地發(fā)展變化.如醫(yī)學(xué)上的MRI（核磁共振）就是利用人體內(nèi)所含質(zhì)子在磁場(chǎng)中發(fā)生的核磁共振現(xiàn)象，收集信號(hào)，再通過空間編碼技術(shù)構(gòu)成圖像，供醫(yī)生來做診斷，直接反映人體內(nèi)水分子中質(zhì)子的周圍環(huán)境狀態(tài)和分子結(jié)構(gòu)中的位置，這就提供了分子水平上的生化病理狀態(tài)和信息.

這種完善和發(fā)展的特點(diǎn)給予我們教學(xué)的啟示是：巧妙地把物理學(xué)史、科學(xué)思想的教育滲透在概念教學(xué)中，培養(yǎng)正確的情感、態(tài)度、價(jià)值觀.此外闡明概念發(fā)展的路徑，也是加深學(xué)生概念理解的方法之一.

物理概念具有量的含義，可以和數(shù)學(xué)、測(cè)量聯(lián)系起來.自從伽利略開創(chuàng)了把物理實(shí)驗(yàn)同數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的研究途徑以后，物理學(xué)就迅速發(fā)展為一門“精密的定量科學(xué)”.反映在物理概念上即為大多數(shù)物理概念都是定量的，可以用數(shù)學(xué)形式來表述.如，速度、加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度、電流…… 如，“物體平衡”概念，其定量含義是：如果研究對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)，則意味著質(zhì)點(diǎn)的加速度等于零，即a＝0.從而其平衡的條件為合外力等于零，即ΣF＝0.如果研究對(duì)象是有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，則它表示該物體的角加速度等于零，即β＝0，從而其合力矩等于零，即ΣM ＝0.物理概念離不開數(shù)學(xué)和測(cè)量，為人們理解和掌握物理概念提供了一條有效的學(xué)習(xí)途徑，即在著重講清楚物理概念的物理意義的同時(shí)，注意培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力，以及從測(cè)量的途徑去學(xué)習(xí)和掌握一些物理概念.

3 物理概念教學(xué)的建議

針對(duì)概念教學(xué)的重要性及對(duì)物理概念應(yīng)有的認(rèn)識(shí)，遵循概念獲得的特定邏輯過程，我們?cè)诟拍罱虒W(xué)中應(yīng)有這樣的4步要求.

3.1 引入

物理概念是從客觀世界抽象出來的，其認(rèn)知基礎(chǔ)是對(duì)概念描述的本質(zhì)或現(xiàn)象有感性認(rèn)識(shí)，因此概念的引入從創(chuàng)設(shè)物理情境開始是非常有必要的，認(rèn)識(shí)其深刻的背景和事實(shí)依據(jù)，為學(xué)生建立現(xiàn)實(shí)世界和物理世界的橋梁.

3.1.1 充分利用學(xué)生的元認(rèn)知

比如講授功，從初中學(xué)過的功入手，強(qiáng)調(diào)高中定義的要求更加嚴(yán)謹(jǐn)，引入位移描述；甚至提及大學(xué)里更普遍的表述：功是力在空間上的累積效應(yīng)，對(duì)路徑的積分.又如講解力矩，從初中學(xué)過的杠桿平衡入手，引出力矩這個(gè)物理量.

3.1.2 多種方式情景引入比如單擺就從伽利略發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性講起，課的開頭是“一個(gè)月黑風(fēng)高之夜……”往往引起學(xué)生的高度關(guān)注和笑聲.播放極具沖擊效應(yīng)的視頻也是常用方法，比如某人拉出直徑達(dá)2 m 多的肥皂泡的視頻，引出薄膜干涉…….還可以把生活現(xiàn)象作為困惑向?qū)W生展示，比如：電梯里的汽車廣告圖片標(biāo)題—— 百公里加速只需要1.2s，這句話是什么意思呢？引起學(xué)生好奇繼而引入加速度概念.或者以小實(shí)驗(yàn)來引入，比如公布教師自己手機(jī)號(hào)，然后將手機(jī)置于金屬包裝袋，讓某個(gè)學(xué)生撥打，報(bào)告同學(xué)們聽到的回復(fù)，引出電磁波屏蔽的概念.

3.2 建立

物理概念的建立是對(duì)表象進(jìn)行概括，在感性材料的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生用抽象思維方法進(jìn)行思考，用物理術(shù)語進(jìn)行表述.

物理概念的建立包含感知和思維加工，由學(xué)生獨(dú)自完成，雖然可能不精準(zhǔn)，但是建構(gòu)的過程才能讓他們印象深刻.歸納法和類比法是比較常見的辦法.比如平拋概念引入時(shí)，從拋體開始講，從自由落體、上拋、下拋，再問水平拋出是什么？特點(diǎn)和條件？如果速度傾斜拋出呢？讓學(xué)生歸納共性和特點(diǎn).類比法在建立一些抽象概念上比較有優(yōu)勢(shì)，比如重力場(chǎng)和電場(chǎng)的類比，其實(shí)可以把場(chǎng)強(qiáng)、勢(shì)和能的概念都作類比，建立一個(gè)表格，從而方便學(xué)生理解靜電場(chǎng)的力和能的概念.把電動(dòng)勢(shì)的作用和抽水機(jī)類比，把電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義作類比.這樣的類比使學(xué)生很快把新知識(shí)理解、內(nèi)化，納入自己的知識(shí)體系.

3.3 剖析

要讓學(xué)生對(duì)概念有深入理解，而不是前講后忘記，就要讓他真正的理解.只有全方位地認(rèn)識(shí)概念的內(nèi)涵和外延，深入剖析才能掌握物理概念.剖析方法主要是以下幾類：闡釋、舉例、辨析、比較.

3.3.1 闡釋

對(duì)概念的特征進(jìn)行闡釋，可以凸顯概念的特殊性質(zhì)，有些概念呈現(xiàn)過程特征，有些反映固有特征，有些只有統(tǒng)計(jì)效應(yīng).例如對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的闡釋：反映場(chǎng)源電荷在某處激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)弱，該處電場(chǎng)強(qiáng)度不隨放入其中的電荷而改變，場(chǎng)源電荷確定，其空間電場(chǎng)分布就確定了，電場(chǎng)強(qiáng)度是空間電場(chǎng)的固有特征.又如：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，是統(tǒng)計(jì)規(guī)律.溫度升高只是所有分子的平均動(dòng)能增大，并不意味著每個(gè)分子的動(dòng)能增加.

3.3.2 舉例

舉例要遵循這樣的原則—— 結(jié)合學(xué)生生活，讓他們感到物理無處不在.如在剖析加速度概念時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注百米賽跑期望爆發(fā)力強(qiáng)的學(xué)生參加，是因?yàn)檫@意味著該同學(xué)的速度快，還是有其他原因？又舉例：小明測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)在一個(gè)月內(nèi)從60分提高到70分得到媽媽表揚(yáng)，下個(gè)月提高到75分卻被媽媽批評(píng)是為什么呢？對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)的房?jī)r(jià)問題：環(huán)比增長(zhǎng)回落，提問學(xué)生房?jī)r(jià)漲還是沒漲？這樣的多方引用都是為了幫助學(xué)生理解加速度反映的是變化率.

3.3.3 辨析

辨析是為了幫助學(xué)生深入理解概念，概念外延因其模糊和不確定會(huì)造成學(xué)生的困惑，為了規(guī)避錯(cuò)誤，促進(jìn)學(xué)生厘清概念，遞進(jìn)層次的辨析是有效的教學(xué)手段.

比如對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)的概念，可以設(shè)計(jì)如下的問答：

（1）曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向是怎樣的？變化嗎？

（2）速度是（矢量／標(biāo)量），包含哪兩個(gè)要素？

（3）速度發(fā)生變化有幾種可能？能舉例嗎？

（4）曲線運(yùn)動(dòng)的速度是變化的嗎？

（5）曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)嗎？

（6）曲線運(yùn)動(dòng)的合外力可能為零嗎？可以恒定嗎？

（7）曲線運(yùn)動(dòng)必有加速度嗎？

（8）曲線運(yùn)動(dòng)可能是勻加速運(yùn)動(dòng)嗎？

對(duì)上述問答期望的效果是，學(xué)生得到如下對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：

（1）變速運(yùn)動(dòng).

（2）有加速度.

（3）合外力不為零.

（4）合外力指向曲線內(nèi)側(cè).

（5）加速度指向曲線內(nèi)側(cè).

（6）典型案例：平拋運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蜃兯偾€運(yùn)動(dòng).

（7）勻速圓周運(yùn)動(dòng)——速率不變的變加速曲線運(yùn)動(dòng).

這樣的剖析對(duì)于后續(xù)的拓展應(yīng)用（如：電場(chǎng)中基于運(yùn)動(dòng)軌跡的電場(chǎng)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能變化的判斷）是非常有利的.

概念教學(xué)中對(duì)外延的把握是教師學(xué)科素養(yǎng)的體現(xiàn).在學(xué)生建立概念的過程中，不斷引導(dǎo)他們辨析、推斷，這也是對(duì)批判性思維的一種培養(yǎng)，可以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)力的發(fā)展.

3.3.4 比較

深入理解概念，還應(yīng)找出概念與構(gòu)成它的要素或與它相近的另一概念的異同點(diǎn)及聯(lián)系，幫助學(xué)生掌握概念體系.

概念體系是指由同類概念（如靜電場(chǎng)與重力場(chǎng)，電場(chǎng)線與磁感線等）、相似概念（如動(dòng)量與動(dòng)能，電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力，電壓與電動(dòng)勢(shì)等）、并列概念（如電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)）、從屬概念（如電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度等）組成的系列概念［2］.比如磁感線和電場(chǎng)線的異同，由于磁感線的封閉性質(zhì)帶來的磁通量計(jì)算的特點(diǎn)；電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別描寫電場(chǎng)的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，它們分別是矢量和標(biāo)量，因此運(yùn)算法則的差異在空間疊加上有所體現(xiàn).

3.4 應(yīng)用

概念教學(xué)的最后一步是應(yīng)用，只有應(yīng)用得當(dāng)才能說明概念教學(xué)落實(shí)到位.應(yīng)用可以是課堂對(duì)答，更多的是通過問題解決來反映物理概念的掌握程度.教師要針對(duì)性地選題，以應(yīng)用概念解決實(shí)際問題達(dá)到鞏固概念的目的.教師要不定期地回顧前概念，以螺旋式上升的思維要求提高學(xué)生對(duì)物理概念綜合應(yīng)用的能力.

應(yīng)用的3條原則是：針對(duì)概念剖析，針對(duì)學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)，針對(duì)變式遷移.

如針對(duì)上文曲線運(yùn)動(dòng)概念剖析下列選擇題.

【例1】下列說法正確的是

A.曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度大小可能不變，所以其加速度可能為零

B.曲線運(yùn)動(dòng)物體在某點(diǎn)的加速度方向即為該點(diǎn)的切線方向

C.曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度大小可以不變，但速度方向一定改變

D.曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向可以不變，但速度大小一定改變

學(xué)生在學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)概念時(shí)經(jīng)歷了前文所述的辨析判斷訓(xùn)練，順利得出（1）、（2）、（7）等結(jié)論后，自然會(huì)知道曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，因此A 錯(cuò)誤；曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向?qū)?yīng)曲線切線方向，加速度對(duì)應(yīng)合外力方向，因此B 錯(cuò)誤；針對(duì)選項(xiàng)C，可以舉勻速圓周運(yùn)動(dòng)的例子來佐證，D 顯然和辨析的結(jié)論（1）是矛盾的，所以錯(cuò)誤.

又如針對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念的易錯(cuò)點(diǎn)，選用如下例題.

【例2】關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說法中正確的是

C.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電荷所受的電場(chǎng)力越大，則該點(diǎn)處的電場(chǎng)越強(qiáng)

D.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷的電量改變時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度也隨之改變；將檢驗(yàn)電荷拿走，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是零

電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是采用電場(chǎng)力和檢驗(yàn)電荷電量的比值表示，學(xué)生容易把它當(dāng)做數(shù)學(xué)中的正比例關(guān)系，因此選項(xiàng)A，B就是針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)設(shè)置的，選項(xiàng)C，D 是想讓學(xué)生辨明電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)的本質(zhì)屬性，其實(shí)場(chǎng)強(qiáng)是由場(chǎng)源電荷決定的，與是否有檢驗(yàn)電荷放于此處無關(guān).這種針對(duì)易錯(cuò)點(diǎn)設(shè)置的題目可以有效地幫助學(xué)生澄清概念，鞏固正確的認(rèn)識(shí).

再如針對(duì)加速度概念變式遷移，選用下列試題.

【例3】臺(tái)球沿桌面以速度v0與球桌邊框成α角撞擊邊框上的O點(diǎn)，反彈后速度為v1，方向與框邊的夾角仍為α，如圖所示.若v1＜v0，OB 邊垂直桌邊，則球桌邊框給球的作用力方向可能為圖1中的

A.OA 方向 B.OB方向

C.OC方向 D.OD 方向

圖1

綜上所述，在物理概念教學(xué)中，按照概念獲得的邏輯順序，梳理出學(xué)生建立正確的物理概念所需的必要信息及其層次關(guān)系，教學(xué)策略和方法將會(huì)更加多元和有效.所有教學(xué)的終極目標(biāo)都是為了學(xué)生真正的理解，只有順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知的內(nèi)在規(guī)律，科學(xué)高效地進(jìn)行概念教學(xué)，才可能在學(xué)生腦海中建立起物理學(xué)大廈，培育出未來公民的科學(xué)素養(yǎng).

1 張?jiān)?，徐在新主?物理.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2007

2 喬際平，程屺東.物理教育學(xué).南昌：江西教育出版社，1992