李安佩

（嶺南師范學(xué)院附屬中學(xué)，廣東湛江 524048）

如果說物理定律和理論是基礎(chǔ)，則物理概念是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，是進(jìn)入理性認(rèn)識的第一步。根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)，閻金澤教授將物理概念定義為“物理概念是反映物理現(xiàn)象、物理過程本質(zhì)屬性的一種抽象，它是在大量觀察物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維的方法，把一些事物本質(zhì)的、共同的特征集中起來加以概括而形成的”。[1]吳有訓(xùn)先生多次告誡學(xué)生“學(xué)物理首先要概念清楚”，李政道先生也非常重視對概念的理解與思考[2]。學(xué)生只有掌握了物理概念，才可能進(jìn)一步學(xué)好物理定律。物理概念的教學(xué)過程，是學(xué)生對概念的認(rèn)知過程，是從感性認(rèn)知到理性認(rèn)知的過程，也是培養(yǎng)學(xué)生形成物理觀念的過程，是落實(shí)物理學(xué)科素養(yǎng)、培養(yǎng)關(guān)鍵能力的必要途徑。

一、高中物理概念教學(xué)存在的主要問題

（一）在概念教學(xué)中，重“知識”輕“應(yīng)用”

高中物理概念內(nèi)容簡潔，但內(nèi)涵豐富，學(xué)生對概念了解、識記容易，應(yīng)用物理概念解決實(shí)際問題卻困難。如質(zhì)點(diǎn)，本義簡單：用一個(gè)點(diǎn)替代物體。其深層含義：當(dāng)物體的大小、形狀對研究的問題影響很小或沒有影響，則可把物體看成質(zhì)點(diǎn)。但是學(xué)生通過學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)建物理模型，形成物理觀念卻會遇到困難。例如：通過學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)，學(xué)生分析“運(yùn)動(dòng)員跑步時(shí)，在什么情況下可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)？在什么情況下運(yùn)動(dòng)員一定不能視為質(zhì)點(diǎn)？”普遍存在考慮問題不全面或出現(xiàn)錯(cuò)誤。

（二）在概念教學(xué)中，重“講”輕“學(xué)”

在物理概念教學(xué)中，常常會出現(xiàn)兩種“抱怨”：一是教師的“抱怨”，“這類問題明明已經(jīng)講過許多遍，但還是有很多學(xué)生不懂，更談不上運(yùn)用”；二是學(xué)生的“抱怨”，“老師講的時(shí)候我聽得明白，上課也認(rèn)真做了筆記，但到自己做題時(shí)卻漏這漏那，找不到突破口”。如對“電勢”“電場強(qiáng)度”的理解，教師對電勢、電場強(qiáng)度的概念不管講得多么透徹，總是會有部分學(xué)生認(rèn)為“電勢高的位置，電場強(qiáng)度就大”。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤理解，主要原因有兩點(diǎn)：一是教師過度重視“講”，忽視了學(xué)生學(xué)的過程；二是學(xué)生對概念的內(nèi)涵與外延理解不清楚。

（三）在概念教學(xué)中，重“結(jié)果”輕“過程”

高中物理概念教學(xué)，普遍存在“重結(jié)果，輕過程”，缺少對學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。如滑動(dòng)摩擦力，在教學(xué)中通常從“力的產(chǎn)生原因”“力的大小”“力的方向”三方面入手，再根據(jù)力的本質(zhì)不同完善教學(xué)設(shè)計(jì)。在課后，對學(xué)生的檢測中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對滑動(dòng)摩擦力的理解常犯兩個(gè)錯(cuò)誤：一是“兩個(gè)物體相互接觸、且接觸面粗糙，則兩個(gè)物體間就會產(chǎn)生摩擦力”；二是滑動(dòng)摩擦力的大小f=μmg。犯以上錯(cuò)誤的主要原因，就是輕視了概念的形成過程，忽視了對學(xué)生形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、科學(xué)思維的培養(yǎng)。

二、信息技術(shù)在高中物理概念教學(xué)中的優(yōu)勢與作用

信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)融合是信息時(shí)代對教育的要求，也是教育發(fā)展的必然趨勢。北京師范大學(xué)何克抗教授認(rèn)為“所謂信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，就是通過將信息技術(shù)有效融合于各學(xué)科的教學(xué)過程來營造一種新型教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)一種既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的以‘自主、探究、合作’為特征的教與學(xué)方式”[3]。從而把學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性充分地發(fā)揮出來，使傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變革，使學(xué)生的創(chuàng)造精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)真正落到實(shí)處。

（一）利用信息技術(shù)將復(fù)雜抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵沃庇^的模型

在高中物理概念中，有一些物理概念復(fù)雜抽象，在教學(xué)中不便于學(xué)生理解，可利用視頻、3D模擬動(dòng)畫，轉(zhuǎn)化為簡單直觀的模型，從而有助于學(xué)生對概念的理解。如電場線。不同電荷的電場線分布，物理課本（選修3-1）中提供的是平面圖，那么如何準(zhǔn)確理解電場線的空間分布規(guī)律？此時(shí)，利用信息技術(shù)將電場線的立體分布呈現(xiàn)出來，學(xué)生通過直觀了解，就可自主歸納出電場線的分布規(guī)律。又如超重、失重。將一重物放在臺秤上隨電梯加速、減速上升，用手機(jī)將這一過程拍攝成視頻，在教學(xué)中通過多媒體使用慢動(dòng)作播放，引導(dǎo)學(xué)生觀察臺秤的示數(shù)變化情況，由學(xué)生歸納整理超重、失重的特點(diǎn)。

（二）利用信息技術(shù)進(jìn)行精確測量，可視化呈現(xiàn)

在實(shí)驗(yàn)探究過程中，利用信息技術(shù)，進(jìn)行精確測量，并把測量結(jié)果非常直觀地呈現(xiàn)在屏幕上，即可準(zhǔn)確地找出物理量之間的定量關(guān)系。如探究彈力大小跟彈簧伸長量的定量關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中，利用位移傳感器、力傳感器和多媒體，即可在屏幕上呈現(xiàn)彈力大小F跟伸長量x的一次函數(shù)圖象，學(xué)生通過觀察與體驗(yàn)即可得出彈力大小跟彈簧伸長量的定量關(guān)系。

（三）利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂

在學(xué)習(xí)物理概念前，學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)、云端數(shù)據(jù)做好預(yù)習(xí)工作；同時(shí)，教師精心備課，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，做好精講精練的準(zhǔn)備工作；在課堂教學(xué)中，教師充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，突出學(xué)生主體地位，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。如洛倫茲力的概念抽象、難理解。在課前，提出問題“什么是洛倫茲力”、“洛倫茲力有什么特點(diǎn)”，通過引導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)，觀看視頻，查閱云端數(shù)據(jù)，要求學(xué)生完成相關(guān)問題，并提出新的質(zhì)疑；在課堂教學(xué)時(shí)，利用平板電腦互動(dòng)，小組討論、交流，總結(jié)歸納洛倫茲力的概念，教師有針對性地答疑；在課后，引領(lǐng)學(xué)生了解當(dāng)前洛倫茲力應(yīng)用情況，完成課外作業(yè)，如有疑惑，可與教師、同學(xué)進(jìn)行線上交流。

三、信息技術(shù)與物理概念教學(xué)融合的典型案例分析

（一）案例一“作用力與反作用力”

作用力與反作用力揭示了物體間力的相互作用、力不能脫離受力物體和施力物體而獨(dú)立存在。學(xué)習(xí)作用力與反作用力，是為了學(xué)習(xí)力與運(yùn)動(dòng)作鋪墊，為將來學(xué)習(xí)萬有引力、研究物體碰撞與動(dòng)量守恒打好基礎(chǔ)?！白饔昧εc反作用力”的教學(xué)流程（如圖1）：

圖1 “作用力與反作用力”教學(xué)流程圖

1.概念形成

通過以下三個(gè)實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生觀察、體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)，由視覺、聽覺、觸覺，從感性到理性認(rèn)知作用力與反作用力，幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)科學(xué)思維。

利用信息技術(shù)，播放兩車撞車事故，兩輛車都受損（如圖2），提出問題一：從圖中，你得出什么結(jié)論？

圖2 案例一示意圖（1）

利用信息技術(shù)，展示圖片（如圖3），提出問題二：請用你的右手食指按壓左手的手心，你感覺到什么？從體驗(yàn)中，你得到什么結(jié)論？

圖3 案例一示意圖（2）

利用手機(jī)投屏功能，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程，用手機(jī)拍攝并投放到屏幕。在甲、乙兩小車上各自捆綁一塊磁體，將兩輛小車靠近，突然釋放（如圖4），提出問題三：你觀察到什么現(xiàn)象？通過現(xiàn)象，你得出什么結(jié)論？

圖4 案例一示意圖（3）

通過以下探究過程，引領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手操作、科學(xué)推理，達(dá)成對作用力與反作用力的深度認(rèn)識，用手機(jī)拍攝其中一個(gè)學(xué)習(xí)小組的實(shí)驗(yàn)過程，并投放到屏幕。從而引出牛頓第三定律，提升學(xué)習(xí)物理的關(guān)鍵能力。

利用力傳感器與多媒體，探究作用力與反作用力的特點(diǎn)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果將直接呈現(xiàn)在屏幕上（如圖5），提出問題四：通過觀察與分析，你認(rèn)為作用力與反作用力有哪些特點(diǎn)？

圖5 案例一示意圖（4）

2.能力提升

學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念，形成能力，分為三個(gè)階段：認(rèn)知、理解、應(yīng)用。通過實(shí)例分析，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成學(xué)以致用、科學(xué)思維。根據(jù)學(xué)生掌握物理概念的情況，在教學(xué)中做出及時(shí)調(diào)整。

利用電腦動(dòng)畫模擬，演示“以卵擊石”，引出問題五：雞蛋打石頭，為什么雞蛋碎了而石頭沒碎？

通過實(shí)例分析，讓學(xué)生更深層次的理解了作用力與反作用力的特點(diǎn)，作用力的效果與反作用力的效果一般不同，并培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

3.問題拓展

拔河比賽是一項(xiàng)非常有趣的競技活動(dòng)。由于參與的人較多，并能充分展示集體精神風(fēng)貌，深受大家喜愛。請兩名男生（一名力氣大的男生、一名力氣小的男生）參加如下兩個(gè)活動(dòng)，用手機(jī)拍攝活動(dòng)過程，并投放到屏幕。

活動(dòng)1：兩名男生現(xiàn)場拔河比賽。

活動(dòng)2：讓力大的男生穿上旱冰鞋，再與力小的男生進(jìn)行拔河比賽。

引出問題六：在拔河比賽中，力氣大的人一定能贏嗎？

在教學(xué)互動(dòng)中，通過活動(dòng)構(gòu)建情境，引領(lǐng)學(xué)生積極參與教學(xué)互動(dòng)，讓學(xué)生的思維漏洞充分暴露出來。結(jié)合學(xué)生存在的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，分析整理物理概念；引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)存在的問題，并解決相關(guān)問題。

（二）案例二“萬有引力概念的應(yīng)用”

2018年12月8日，嫦娥四號探測器在西昌發(fā)射成功；2019年1月3日嫦娥四號探測器在月球背面成功軟著陸；以及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球全覆蓋導(dǎo)航，無不說明我國航空事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了突飛猛進(jìn)時(shí)代。

利用信息技術(shù)，播放嫦娥四號發(fā)射過程和相關(guān)新聞?；谶@些時(shí)事新聞，結(jié)合嫦娥四號探測器的發(fā)射、變軌、繞月飛行的情境，在屏幕上展示“嫦娥四號”發(fā)射—奔月過程。根據(jù)以上創(chuàng)設(shè)的情境設(shè)計(jì)如下三個(gè)問題：

問題一：發(fā)射嫦娥四號探測器的發(fā)射速度在哪個(gè)范圍？

問題二：嫦娥四號探測器從低軌道如何進(jìn)入高軌道？從地月軌道進(jìn)入近月軌道，為什么要制動(dòng)？

問題三：通過查閱數(shù)據(jù)，結(jié)合嫦娥四號探測器繞月飛行數(shù)據(jù)，可否估算出月球的密度？

以科技時(shí)事為情境提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分別對宇宙速度、變軌、萬有引力、向心力等概念加深理解。在物理概念教學(xué)過程中，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)關(guān)心時(shí)事、關(guān)心物理領(lǐng)域的發(fā)展情況，促成學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的形成。

四、結(jié)語

物理概念是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。信息技術(shù)與物理概念教學(xué)的深度融合，可將概念由枯燥的、抽象的變?yōu)橛腥さ摹⑿蜗蟮?，可將一些?fù)雜的、抽象的概念細(xì)化為簡單的、直觀的模型，從而實(shí)現(xiàn)高效課堂。在課堂教學(xué)中，利用信息技術(shù)，可將更多的時(shí)間還給學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生間合作意識，培養(yǎng)科學(xué)思維，將物理學(xué)科素養(yǎng)落到實(shí)處。