物理概念的講解
在中學物理教學中,使學生形成概念、掌握規律,並在此過程中發展認識能力是教學的核心問題,其中物理概念的教學又是整個物理教學的基礎。因此,物理概念的教學是物理教師最重要的基本功之一。主要闡述物理概念教學中的特點和過程。
一、物理概念教學的重要性
物理概念是某類物理現象和物理過程的共同性質和本質特征在人們頭腦中的反映,是對物理現象和物理過程的抽象化和概括化的思維形式。一方麵,物理概念反映著人類對物理世界漫長而艱難的智力活動曆程,是人類智慧的結晶;另一方麵;它又使人們在紛繁複雜的物理世界中,把握了事物的本質特征,成為物理思維的基本單位和有力工具。借助於這種簡約、概括的思維形式,人們找到了支配複雜的物理世界的簡單規律,建立了物理學理論和方法體係。因而從某種意義上說,物理學基本概念是物理學理論的根基和精髓,是物理學大廈的磚石。沒有精確、嚴密的物理概念,也就沒有定量的物理學。因此,在物理教學中,物理概念的教學是首要的任務,是進一步進行物理規律、物理理論教學的基礎。如果學生沒有建立起一係列清晰、準確的物理概念,不能理解特定的詞語所代表的物理概念的含義,就失去了進一步學習的基礎。可見,建立科學的物理概念是物理教學成功的關鍵。
二、物理概念教學的複雜性
物理概念教學是重要的。但要使學生建立起正確、紮實的物理概念往往是困難的。原因在於教學係統所固有的各種矛盾在概念教學中表現格外突出,造成了概念教學過程的複雜化。以下從教學係統各方麵分析造成物理概念教學困難的原因。
(一)從教材方麵分析
從教材方麵看,物理概念本身的抽象性與它反映的物理世界的豐富多樣性之間的矛盾是造成學生掌握概念困難的原因之一。掌握物理概念要求把握物理現象和物理過程的內在的、本質的特征,而學生所看到的物理現象和過程,其特征很多,有本質特征,也有非本質特征,而且本質特征往往並不是最明顯的,常常被大量非本質特征所掩蓋,造成認識本質特征的困難。
(二)從學生的學習活動方麵分析
由學習理論可知,學習可分為意義學習和機械學習。當一些詞語、符號出現時,學生頭腦中喚起了其代表的認知內容,這些符號對學生而言獲得了心理意義。反之若未能理解符號代表的意義,而隻是強記內容的學習是機械學習。
人類積累的經驗和學到的各種知識,在頭腦中並不是孤立的、分離的存在著,而是相互聯係的,並形成一定的結構,這種組織起來了的知識、經驗反映著事物之間的聯係和結構,稱之為認知結構。意義學習的過程就是主體通過其認知結構與外界的相互作用來理解意義、吸收知識,發展認知結構的過程。認知結構與外界相互作用的基本方式有兩種:同化和順應。學生用自己頭腦中的認知結構與新知識發生聯係,建構新知識的心理意義,如果建構成功,則學生就理解了知識,然後將其納入認知結構中的適當部位,這種過程稱為認知結構的“同化”;如果原認知結構與新知識差別太大或發生矛盾,則主體必須先對原認知結構進行修改或重建新的結構,依靠修改(或重建)後的認知結構去組織新知識,這種過程稱為認知結構的“順應”。通過不斷的“同化”與“順應”過程,主體不斷吸收新知識,改造、組織舊經驗,發展認知結構。
作為新知識學習的起點和學習過程的組織者,認知結構對新知識學習的質量和效率無疑起著決定作用。所謂“教師心中要有學生”,其中就有要求教師要了解學生認知結構特點,即了解學生的認知發展水平、思維特點、現有知識狀況等。下麵是中學生物理認知結構中的一些常見的缺陷,它們構成了學習物理概念的障礙。
(1)中學生的思維特點
中學生,特別是剛剛開始學習物理的初中學生,思維水平雖已基本達到形式運算階段,具備了一定的邏輯思維能力,但由於他們還未進行過係統的物理思維訓練,其物理知識、經驗還有很大的局限性,因而其邏輯思維能力和思維品質還比較差。具體地說:
①思維的組織性、條理性差
中學生不善於有目的、有計劃、有條理的進行思維,遇到問題時,往往靠直覺經驗判斷,“想當然”的推理。
例如,學生認為“摩擦力就是阻礙物體運動的力”;“物體浸入液體越深,所受浮力越大”;“功率越大的燈泡,其電阻越大,燈絲越細”等。
②思維具有片麵性、膚淺性
中學生常常會像兒童期那樣以自我為中心看待事物,因而他們往往隻考慮那些能直接從日常生活經驗中所建構的事物的意義,而不能全麵分析問題,抓住事物的本質和解決問題的關鍵。往往被個別事物的表麵現象所迷惑,形成一些片麵、膚淺的概念。例如“重的物體下落快”;“真空具有吸力”;“力是物體運動的原因”等觀念的形成就是這種思維特點的反映。
③思維缺乏靈活性、變通性
中學生往往具有思維惰性,習慣於生搬硬套公式,而不是努力弄懂意義,根據具體問題靈活選擇方法。這在運用物理知識解決問題時尤為突出。
思維缺乏邏輯性、嚴密性
中學生往往對某些特定事物的解釋感興趣,而不關心對各種現象的解釋是否一致,這與其認知結構中概念模糊、關係含混、內在一致性差的特點有關。
(2)學習新概念的知識準備情況
①缺乏必要的知識
有些物理概念十分抽象,而且日常生活中很少接觸過,在學生認知結構中找不到適當的觀念予以同化。例如某些表達物質屬性的概念——密度、比熱、電阻、電勢等。在這種情況下,必須做一些演示實驗,使學生獲得足夠的鮮明而真實的印象,在此基礎上形成了正確的表象,才能最後形成概念。否則,在缺乏感性知識的情況下進行概念教學,學生將因無法理解其意義而導致機械學習。
②存在前概念
學生生活在豐富多彩的物理世界中,在正式學習物理以前,就已形成了一些概念,但由於其知識經驗、思維水平的局限,這些概念往往是片麵的,甚至是錯誤的。在這些前概念中,有的已根深蒂固,並形成一定的“理論體係”,(例如像亞裏士多德式力學理論),學生已習慣於用這些概念來解釋所遇到的現象,而很難接受與之相抵觸的科學概念。