以“物理觀念”形成目標(biāo)的高中物理概念教學(xué)研究

樓佳

摘 要：物理概念是高中物理教學(xué)中很重要的一個部分，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）提出：物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面。而物理觀念的形成要依托概念、規(guī)律的準(zhǔn)確把握，所以在教學(xué)中要注意物理概念的準(zhǔn)確，促成學(xué)生對概念的深度理解。在高中物理教學(xué)中，概念教學(xué)占很大的一部分，但是學(xué)生在形成概念時，會因為感性知識不足、思維方法不當(dāng)、思維定式的消極影響和相關(guān)概念的干擾等因素，造成心理障礙[1]。在課程改革下，物理概念的教學(xué)應(yīng)該得到重視和發(fā)展。因此本文以人教版高中物理必修第二冊“功與功率”為例，對高中物理的概念教學(xué)進行探索。

關(guān)鍵詞：? 高中物理；概念教學(xué)；教學(xué)策略

核心素養(yǎng)理念下的概念教學(xué)是要讓學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，掌握建立概念的思維方法，明確概念的內(nèi)涵和外延，并運用概念解決實際問題。根據(jù)目前的教學(xué)現(xiàn)狀為例，有一部分學(xué)生對概念學(xué)習(xí)的重視程度不夠，他們錯誤地認(rèn)為考試很少會考到概念性的問題。而部分教師，特別是生源優(yōu)秀的學(xué)校的教師，往往也把教學(xué)重點放在了對各種物理題的思路分析、解題計算上，讓學(xué)生通過做題來鞏固自身的知識，這樣的教學(xué)理念使得學(xué)生對物理概念的理解并不足夠，在短期內(nèi)并不會出現(xiàn)太大的影響，但是物理的很多知識都是相聯(lián)系的，因此經(jīng)過長時間的物理學(xué)習(xí)后，由于學(xué)生對前面所學(xué)的物理概念沒有理解透徹而導(dǎo)致對后面的一些概念也無法做到理解，這極大地影響了學(xué)生未來的物理學(xué)習(xí)。

一、概念教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教師對概念教學(xué)的重視程度不夠

以“功”的教學(xué)為例，功是建立功能關(guān)系的重要概念。這一節(jié)主要為了讓學(xué)生理解功的含義，可以熟練地計算某個力所做的功，并經(jīng)過受力分析可以計算出合力所做的功，其中理解功的含義就屬于概念教學(xué)。但是由于教師的重視程度不夠，往往會將教學(xué)重點放到計算力所做的功這方面上，教師在講課時所列出的例題、進行的講解都是去幫助學(xué)生如何去計算功的大小，對功這個概念往往只是一筆帶過。久而久之學(xué)生也會不重視物理概念這方面的學(xué)習(xí)，這在短時間內(nèi)學(xué)生是不會受到太大的影響的，主要是由于做題中很少出現(xiàn)直接讓學(xué)生寫概念的習(xí)題，但是這會對后面的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，比如：功率，如果對功的內(nèi)容沒有完全理解，那么對功率的內(nèi)容也不會完全理解，甚至對以后要學(xué)習(xí)的重力勢能、機械能等知識點都會造成影響，這就是對概念教學(xué)不重視所產(chǎn)生的后果。

（二）教學(xué)回歸教材不夠

部分教師的教學(xué)脫離教材，導(dǎo)致物理概念教學(xué)也脫離了教材，這種情況的出現(xiàn)，筆者認(rèn)為主要是因為教學(xué)理念的不正確。由于部分教師和學(xué)生認(rèn)為要以提高成績?yōu)橹饕蝿?wù)，課本上的知識點只需要記住就可以，主要的精力要放在做題上，因為刷題可以讓學(xué)生在短時間內(nèi)掌握做題技巧從而快速提高成績，因此往往教師會把教學(xué)的中心放在講解習(xí)題上，讓學(xué)生通過做題來鞏固自己所學(xué)的知識。這種脫離課本的教學(xué)使得學(xué)生只是單純地記住了課本中所給出的概念，而沒有進一步地去理解。比如：教師在課堂上提出這樣的一個問題，力對物體所做的功，等于力的大小F、位移的大小L、力與位移夾角的余弦cosθ這三者的乘積，而功是有正負(fù)的，在作圖分析中負(fù)功表示力與物體的運動方向相反或者所成的角度在90～180度之間，那么為什么功是一個標(biāo)量？這考驗的就是學(xué)生對概念的進一步理解，很多學(xué)生積極回答出功是一個標(biāo)量，但是卻很少有人可以完整地解釋出來為什么，這就恰好說明了學(xué)生是沒有理解這個概念的。大部分教師是直接告訴學(xué)生功是一個標(biāo)量，而沒有帶領(lǐng)學(xué)生去進一步理解功這個概念，而是通過做題來讓學(xué)生理解功，而這就是典型的脫離課本。

概念教學(xué)最重要的就是依托課本來進行教學(xué)，在功這個概念中，教師應(yīng)該讓學(xué)生從課本提出的概念出發(fā)，先讓學(xué)生根據(jù)課本給出的各種定義、性質(zhì)進行思考然后提出自己的疑問，之后教師帶領(lǐng)學(xué)生去探索這些疑問，可以適當(dāng)利用課本中各種實驗來幫助學(xué)生進一步理解，這就是以課本為基礎(chǔ)的教學(xué)，這樣才能讓學(xué)生更好地理解相關(guān)的物理概念。教師在進行概念教學(xué)時，一定不要脫離了課本，課本給出了某個概念的定義，那么教師就通過課本來帶領(lǐng)學(xué)生去探究這些定義，從而達(dá)到概念教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。

教師應(yīng)該對自己的教學(xué)策略進行改革和創(chuàng)新，提高概念教學(xué)的占比，讓學(xué)生也重視其物理概念的學(xué)習(xí)，這樣才會對學(xué)生長久的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生良好的影響。

二、高中物理概念教學(xué)策略

（一）合理進行概念引入

通過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對功有初步印象。初中對功的認(rèn)識只局限于力的方向和位移方向相同的情況，而高中需要分析力的方向與位移的方向不在一條直線上時。教材在“問題”板塊中做了如下設(shè)計：從位移的方向和力的方向一致的起重機豎直提升重物引入，再轉(zhuǎn)入到更普遍的位移方向和受力方向不一致的馬拉雪橇的情境。利用熟悉的例子，從特殊到一般的引入設(shè)計，可以讓學(xué)生能獲得一定的感性認(rèn)識。

結(jié)合教材“問題”板塊的引入，可以讓學(xué)生對初中已學(xué)過的功的概念進行回憶和復(fù)習(xí)。接著讓學(xué)生舉例有哪些力做功的過程。比如：學(xué)生會提出手拉行李箱時，拉力對行李箱做功了，把水桶向上提時，拉力對水桶做功了等。然后，進一步分析地面的支持力對行李箱是否做功，當(dāng)提著水桶不動或向前行時，拉力對水桶是否做功。通過討論，讓學(xué)生明確力和物體在力的方向上的位移，是做功的兩個不可或缺的因素。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：力和位移方向一致時功的計算公式為W=FL。力和位移的夾角為90°時，力不做功。為進一步推導(dǎo)力和位移成任意角度時功的計算做好準(zhǔn)備。

在功這一課的教學(xué)中，教師首先可以問學(xué)生，他們的理解里什么是功，先引起學(xué)生的思考，讓學(xué)生開始思考功這一概念。之后，教師利用一個實例來讓學(xué)生理解功，第一次教師推了一下桌子沒有推動，第二次教師推動了桌子。讓學(xué)生分析這兩次是否力都做了功，以此進一步讓學(xué)生理解做功的條件。之后教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材的分解思想，推導(dǎo)出功這個概念的定義，力對物體所做的功W，等于力的大小F、位移的大小L、力與位移夾角的余弦cosθ這三者的乘積。學(xué)生根據(jù)這個概念再結(jié)合教師演示的實例來進行思考，可以進一步增強功的觀念的形成。在學(xué)生理解了做功條件后，教師進一步帶領(lǐng)學(xué)生從概念入手探索功的其他相關(guān)概念。讓學(xué)生從功的定義分析一下，還能得出什么結(jié)論。教師引導(dǎo)學(xué)生進行思考，會有一些學(xué)生意識到了夾角問題，于是教師提出了負(fù)功這一概念。教師讓學(xué)生畫出受力圖，然后將力進行正交分解，當(dāng)力的方向與物體位移的方向相反或者夾角在90～180度之間就會出現(xiàn)負(fù)功。通過這次探索讓學(xué)生對功這個概念理解深化了很多，這就是概念教學(xué)的優(yōu)勢。教師告訴學(xué)生通過對概念的學(xué)習(xí)和探索就可以學(xué)到很多知識點，教師進一步加強了學(xué)生對概念教學(xué)的認(rèn)識，也讓學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中可以更加重視概念教學(xué)。

（二）適當(dāng)結(jié)合信息技術(shù)

隨著時代的發(fā)展，各行各業(yè)信息化已經(jīng)是不可避免的趨勢，對教育行業(yè)當(dāng)然也是如此，那么將信息技術(shù)應(yīng)用到高中物理的概念教學(xué)中也是一個很好的教學(xué)方法[2]。首先信息技術(shù)和物理教學(xué)相結(jié)合，可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，信息技術(shù)可以給學(xué)生進行理論上的模擬或者實驗，以此來幫助學(xué)生進一步理解物理概念，總之信息技術(shù)可以將抽象的概念進行具象化，對學(xué)生理解物理概念的幫助較大。教師需要深入了解信息技術(shù)相關(guān)操作，然后將物理的概念教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來才能真正發(fā)揮信息技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢。在教學(xué)功這一內(nèi)容時，就可以利用信息技術(shù)來為學(xué)生呈現(xiàn)各種物體做功的動態(tài)模擬視頻，一步步讓學(xué)生去分析這些物體如何做功。比如：汽車的運動、電梯的升降，信息技術(shù)都可以將這些運動模擬出來，讓學(xué)生直觀地理解在這些運動中力是如何做功的，從而幫助學(xué)生理解功這一概念。

教師為了讓學(xué)生理解功這一概念，可以利用信息技術(shù)將生活中的實例帶到課堂上，讓學(xué)生分析這些物體運動時哪些力做了功。首先，教師用信息技術(shù)將電梯升降的過程放到了課堂上，將電梯升降的過程進行慢放，然后讓學(xué)生分析電梯運動的過程中，重力是如何做功的，經(jīng)過教師的引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在電梯上升的過程中重力做負(fù)功，電梯下降的過程中重力做正功，當(dāng)電梯回到了原點時電梯不做功，教師讓學(xué)生從功這一概念的定義上進行思考這是為什么。在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生理解重力做負(fù)功是因為與物體的運動方向相反，這是力的夾角問題。重力不做功是因為電梯回到了原點，位移為0，這是力的位移問題。通過利用信息技術(shù)模擬電梯升降的過程來讓學(xué)生理解功的定義中有關(guān)力的夾角以及位移的相關(guān)問題。信息技術(shù)的優(yōu)勢還有很多，比如：對某些復(fù)雜實驗信息技術(shù)可以完美還原出來，因此，教師要活用信息技術(shù)，將物理概念教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來。

（三）借助例題進行滲透

教師僅是對物理概念本身進行講解肯定是不夠的，學(xué)生很難深入理解這個物理概念，而利用一些例題進行講解，就可以很好地避開這些問題，首先合適的例題就是一種抽象具象化的方法，將抽象的物理概念引入例題中，這樣學(xué)生就可以更簡單地去理解這個物理概念，在功這一課的教學(xué)中，主要可以根據(jù)功這一概念的定義中的力的大小、力的夾角以及位移、正負(fù)功、總功這些方面來選擇例題進行講解，讓學(xué)生通過例題來理解功這一概念中的重要知識點，總之合適的例題可以加強物理概念教學(xué)的教學(xué)效果。

例：如下圖所示，質(zhì)量為m的物體在與水平方向呈θ角斜向上的拉力F作用下，沿摩擦因數(shù)為u的水平地面，向右移動位移L，求物體受到的各個力做的功是多少？各個力對物體做功的代數(shù)和是多少？物體所受的合力是多少？合力所做的功是多少？

教師在將功的基本概念講解給學(xué)生后，列出了上面所示的習(xí)題，來幫助學(xué)生進行理解。這個例題所涵蓋的知識點較多，很適合學(xué)生來理解功的相關(guān)概念。首先求物體各個力所做的功，這里涉及四個力，有跟位移方向垂直的不做功的重力和支持力，有跟位移方向成銳角的拉力F做的正功，還有跟位移方向相反的摩擦力做的負(fù)功?？梢詭椭鷮W(xué)生理解功這個概念的定義中力的夾角問題以及負(fù)功問題，而后面的計算各個力做功的代數(shù)和可以幫助學(xué)生理解總功的計算，最后是考查合力做的功與各個力做的功之間的關(guān)系，進而理解為什么功有正負(fù)號卻是標(biāo)量。這些都是有關(guān)功這個概念的知識點，學(xué)生剛開始對功、總功、正負(fù)功這幾個概念還不是很清楚，但是經(jīng)過了例題的講解后，學(xué)生對這些概念的理解更加深刻。單獨講解物理概念，由于過于抽象不利于學(xué)生的理解，但是將這些概念帶入例題中，就可以讓學(xué)生將這些抽象的概念帶入實際生活中去，可以幫助學(xué)生更好地理解這些概念。

（四）加強物理概念的擴展深入

物理觀念的形成不是一蹴而就的，需要在物理概念的學(xué)習(xí)過程中逐步鞏固與拓展，教學(xué)中需要關(guān)注前后知識的聯(lián)系和比較，使得新的物理概念建立在原有知識的基礎(chǔ)上得到深化和拓展[3]。在高中物理的概念教學(xué)中，從一個概念是可以探究出很多知識點的，這就需要教師帶領(lǐng)學(xué)生進行深入探究，這樣才能讓學(xué)生認(rèn)識到概念教學(xué)的重要性，如果只是單純地對物理概念的表面知識進行學(xué)習(xí)，那么學(xué)生就不會認(rèn)識到概念教學(xué)的重要性，久而久之概念教學(xué)的教學(xué)效果會越來越差。就比如：在功的教學(xué)中，不應(yīng)該僅學(xué)習(xí)功這個概念的定義中的那幾個知識點，還要帶領(lǐng)學(xué)生去進一步探究總功、正負(fù)功方面的知識，通過深入探究讓學(xué)生學(xué)到更多的知識，學(xué)生就會越來越重視概念教學(xué)，概念教學(xué)才可以在高中物理教學(xué)中普及起來。

例如：在功的教學(xué)中有一個知識點是總功的計算，教師就對這個知識進行深入探究，總功這個概念的定義是當(dāng)一個物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功，是各個力分別對物體所做功的代數(shù)和，從定義中學(xué)生可以理解計算總功時是需要計算出各個力的功，然后進行代數(shù)運算。這個時候教師提出了第一個問題：功有正負(fù)，那么計算總功時是否需要考慮正負(fù)號？第二個問題：合力做的功與各個力做的功的代數(shù)和有什么聯(lián)系？這兩個問題引導(dǎo)學(xué)生對總功這個概念進行深入的了解，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生理解了總功的計算是需要靠正負(fù)號的，合力做的功其實和各個力做的功的代數(shù)和是一樣的。通過對功這一概念的擴展深入，學(xué)生學(xué)到了更多的知識點，也認(rèn)識到概念教學(xué)的重要性，因此教師應(yīng)該注重在概念教學(xué)時要進行深入教學(xué)。

結(jié)束語

高中物理的概念教學(xué)在整個物理教學(xué)中占的比重是很大的，這對學(xué)生理解物理概念來說幫助是很大的，通過概念教學(xué)學(xué)生可以從概念中學(xué)到知識點，了解這個概念的使用要求等。總之教學(xué)要積極推進概念教學(xué)的發(fā)展，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的物理概念教育。

參考文獻(xiàn)

[1]廖伯琴.基于普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）的修訂版高中物理教材解讀[J].物理教學(xué)，2020，42（2）：4.

[2]郭靜.談?wù)劧嗝襟w技術(shù)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（下旬刊），2020.

[3]浙江省基礎(chǔ)教育課程改革專業(yè)指導(dǎo)委員會.浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見：思想政治[M].浙江教育出版社，2012.