多路径突破高中物理概念教学困难

王九琴

现代科学任何分支的发展和成熟，概念体系的建立起到了关键作用；掌握任何一门学科的核心内容，掌握其核心概念也是关键.高中物理教学中有经验的物理教师最关注是物理核心概念的教学，相当多的学生进入高中物理学习感到困难的原因也是核心概念的学习不理想.如何有效解决这一问题，做法值得讲究，笔者认为至少可以通过下列途径，多管齐下解决这一高中物理教学的瓶颈.

1 以趣味性创新小实验构建概念探究的情景

生活中时时刻刻发生的物理现象孕育了物理概念形成的因子，教师可以采拮其中合适的片段作为教学素材，但是要将其直接搬入课堂教学的现实时空中多有不便；教材中也提供了一些实验作为概念教学的情景材料，但是其设计严谨有余、活泼不足，将理论化的概念用现实的实验器材及实验过程对应起来，往往缺少趣味性，并使得学生对实验过程本身的理解造成学习障碍，更对概念的建立造成意外障碍.鉴于此，教师应尽可能自行创设一些紧密联系生活的趣味性实验，及时有机“插播”到教学过程之中，这些实验应该具有以下特点：简单易行，与所教学的概念密切相关，便于学生观察、分析，有利于提高学生建立概念；实验占用的准备时间短，器材要求不高，节省教师备课的劳动量，提高备课效率.

例如：在教学“平抛运动”时，适逢元旦将至，笔者利用课前的十几分钟，结合教学目的，设计了一个随堂趣味实验“谁是元旦欢乐会上的神射手”，效果颇佳.如图1所示，A是装有软泥的彩色塑料袋，外形捏成卡通形，袋上写上“我的心愿”；B是废旧饼干纸筒；C是两端固定于纸筒上穿好的小孔的橡皮筋；D是一根前端套上彩色橡皮頭的小竹杆.让学生两人一组搭档到前面来试射“我的心愿”，同学甲负责释放橡皮筋、同学乙负责释放塑料袋，水平距离可以任意调节，只要最初水平瞄准了且同时释放，基本都能射中.学生感到相当兴奋，更愿意一探究竟.

2 以软件辅助技术提高概念探究学习中的课堂教学时空利用效率

课堂教学的效率首先体现在课堂有限时空的利用率上，高中物理概念教学也莫不如此.在帮助学生建立概念时，很多物理教师习惯于举例、引证对概念涉及的内涵作出说明，这种说明有时是与内涵直接相关，但有时又是类比性质的.一个显著的例子是动能概念的教学.对于动能的定义式E=12mv2，一种教学处理是直接给出定义并直接应用，这样的教学其实使得动能概念与E=12mv2的内在联系根本就没有作出任何揭示：为什么动能的大小可以通过E=12mv2反映？于是，很多教材中提出了以实验探究揭示这一联系，通常是通过实验测得某外力对物体所做之功，通过功能关系得出动能表达式.但是，实验中做功的相关物理参量如位移、力、质量、速率的数据处理量很大.因此，运用Excel对实验数据进行恰当的程序化的处理，能够在较短时间内获得相关物理量之间的正确关系，节省教学时间，并帮助学生快速理解E=12mv2背后的物理意义.

3 以辩证思维训练揭示概念的内涵

高中学生的心理年龄特征表明，学生的思维已经由初中的感性思维阶段向理性思维过渡，思维的深刻性、广阔性正在发展.因此，高中物理教师应该顺应这一变化，不妨考虑在教学中以辩证思维训练揭示概念的内涵，这样会让学生体会到科学思维的魅力，知道掌握概念还可以通过辩证思维来进行.

例如：在匀速圆周运动的教学中，匀速圆周运动的合力为什么是所谓“向心力”？除了列举大量实例说明之外，运用辩证思维进行探究实在是一种有效教学处理：可以启发学生思考，前向之力作用对物体运动的影响？（加速直线）后向之力作用对物体运动的影响？（减速直线）可归纳出什么结论呢？（与速度共线的力作用不会造成曲线运动），那么与速度正交的力属于前向还是后向？（都不是）（换言之，不会使速度大小增大亦不会使速度减小）那么与速度正交的力究竟如何改变了速度的呢？（纯粹改变了速度方向）匀速圆周运动需要合力扮演什么样的角色呢？（纯粹改变了速度方向）那么，匀速圆周运动就需要合力与速度正交！（即与速度正交，当然向心了）

再如：匀速倾斜上升的电梯水平台阶上站立的人是否受摩擦力？如图2所示，运用辩证思维进行探究也是简洁易懂：倘若受摩擦力，试问，摩擦力方向如何？（水平向左或水平向右）若摩擦力方向水平向左，物体运动情况如何？（具有向左的加速度，也即不会匀速）若摩擦力方向水平向右，物体运动情况如何？（具有向右的加速度，也即不会匀速）最后归纳：事实上匀速，说明摩擦力既不可能向左也不可能向右，只能是不存在！

4 以多样化的迁移拓展概念的外延

有效学习的一个重要标志便是能够实现所学内容、方法的正确迁移，概念教学也是如此.概念的内涵理解了，还需要帮助学生廓清外延，这才是对于概念学习的完成过程.概念的外延如何廓清？笔者认为，以多样化的迁移训练让学生在思维训练中领悟是较为理想的做法，实践中效果也是很好的.

例如：一般在教学“力的分解”时，针对很多实际情形，教师会进一步向学生介绍力的“正交分解”.在频繁处理大量力的平衡问题和运用牛顿第二定律解决问题时，学生已经初步理解了“正交分解”.那么，在教学“运动的合成与分解”时，针对某些实际问题，不妨运用“正交分解”：如图3所示，小船从A点出发横渡河流，航向偏向上游，试问，在渡河过程中，河水流动的速度大小倘若发生变化，船渡河的时间会发生变化吗？这时我们可以将船速v船正交分解为v1和v2.与河岸平行的分速度v1、水速v水平行于于河岸，它们的效果其实仅仅是使船平行于河岸运动，与渡河其实无关；真正纯粹用于渡河的速度其实是分速度v2，而一旦航向（即船自身的速度方向、船头指向）确定，v2即确定，而河流宽度d也已确定，所以无论河水流速如何改变，渡河时间总是等于dv2，显然不变.

5 运用现代信息技术，通过多种文本呈现技术帮助学生形成概念体系与网络

现代信息技术使得文本的呈现技术可以是多种的：线性关系的；平面网络关系的；立体网络关系的，其中，后面两种是非线性的.学生手头每天运用的教材课本就是典型的线性呈现的文本.对于概念，课本往往遵循着“设例、归类、设问、释疑、提出新概念、指出内涵、指出外延、应用讨论”这样的呈现思路，将文本的呈现依次展开.这样的过程其实反映的是编者对于物理知识的阐述知识、组织概念的过程.因此，在实际运用教材进行教学时，教师有必要结合学生学习的实际情况和学校的现实物质条件，进行文本的二次剪辑、改编、重组乃至重新阐释，特别是现代信息技术提供了文本的多种呈现技术.特别是概念教学中，可以考虑以树状图、网状图、不断分层的子目录形式或是嵌套表格将学生学习过的概念组织起来进行呈现，学生对于概念的包含关系、逻辑递进关系、分类关系等概念间的联系可以一目了然，更有力于学生通过学习将各个“孤立”的概念组织起来形成概念体系与网络，也更有利于揭示概念的物理本质.

例如：复习“运动的分类”，分类的指标其实可以是多样的：路径为直线还是曲线？加速度是否恒定？能量是否守恒？不同运动的归类存在交叉关系，因此只有借助于信息技术进行网状的概念图介绍；复习“原子核的变化”，四类变化如衰变（α衰变、β衰变、γ衰变）、裂变、聚变、人工转变等之间的特征对比也是有着多样化的指标“核电荷数变化、质量数变化、变化条件、能量转化……”等的考虑，最好借助于嵌套表格进行概念间关系呈现，可以使得学生较为清晰地理清概念关系.

总而言之，高中物理概念教学是物理教学的重要目标之一，作为一线的高中物理教师应该灵活运用现有资源，采取多元化的课堂教学手段，提升学生对物理概念的掌握、理解和运用，从而提升学生利用物理知识处理实际问题的能力.