谈高中物理教学中概念的引入提取和理解

黎家辉

物理概念是从物理现象和事实中抽象出来的，是物理定律、公式和学说的基础。学生学习物理科学，就要不断理解物理概念，如果概念不清楚，就不可能真正掌握物理基础知识，更谈不上运用物理知识解决实际问题。因此，重视概念教学，让学生真正弄懂物理概念，是物理教师必须重视和解决好的问题。在此，笔者就如何做好物理概念教学谈谈自己的认识。

一、概念的引入

概念引入得好，能激发学生学习物理知识的兴趣和爱好，这对帮助学生形成和理解概念有积极的影响。

1.联系学生生活实际引入概念

例如：在引入“力”的概念时，教师可从人们生活中常用的“力”字说起，再通过生活、生产中的经验对人推车前进、起重机吊起货物、机车牵引列车前进、压缩弹簧使其形变等具体的感性材进行分析，阐述物体之间这种相互作用现象的普遍存在，说明为了描述这类现象的共同特征，人们就引入了“力”的概念。为了让学生对“力”的概念有进一步了解，教师还可以进一步提出“力能否离开物体单独存在？什么是施力者和受力者？力是成对出现的吗？”等问题，再引导学生通过一系列的思维加工，总结出力的特征：“有两个物体；两个物体间有某种形式的相互作用。”这样学生对为什么要引入“力”的概念，对于“力”这一概念的内涵与外延都有较深刻的理解。

2.通过演示实验引入概念

缺乏建立概念所需的感性材料时，要尽可能设置一些典型的实验，并尽可能让学生自己动手、亲身感受，使他们获得生动、鲜明的感性认识，从而弄清物理现象的特征，并能使学生对所研究的问题产生强烈的兴趣。如在建立“惯性”概念时，笔者事先演示了“打蛋入杯”和“杯底抽纸”两个小实验，再进一步分析引出概念，都取得了明显的教学效果。

3.利用新旧概念间的联系引入新概念

有时新概念与以往学习过的概念之间在本质上存在着有机的联系，教学中可以引导学生从已有的知识出发，通过逻辑推理把新概念自然地引入，这样可以使学生认识到引入新概念的客观性和必要性，使知识系统连贯，便于学生理解和掌握。

如描写物体做机械运动的三个物理量——位移、速度、加速度的引入：位移引出速度——位移是描写物体做机械运动时位置变化量的物理量，而物体的位移有快有慢，为描写物体位移的快慢，引入速度这一概念；速度引出加速度——速度描写了物体位移的快慢，物体在运动过程中速度也可能发生变化，如火车刚开始出站时速度会越来越快，而在进站时速度越来越慢，为描写物体速度变化的快慢引入加速度这一概念。

二、概念的抽象提取

学生从日常生活经验及物理现象中获得了丰富的感性材料，这些都是学生形成概念的基础，但学生自己很难从对感性材料的感知中直接形成概念，这要需要教师采用灵活的方法引导学生通过比较、分析、概括、推理等一系列思维活动，摈弃无关、次要、非本质的因素，突出相关、主要、本质的因素，从而准确地把握物理现象的本质特征，形成概念。这样既有助于学生了解概念的来龙去脉，加深对概念物理意义的理解和把握，又能使学生的逻辑思维能力得到训练。

例如：“教学”惯性和惯性定律”时，首先，从“运动着的物体当外力停止作用后还能继续运动一段距离”这一感性认识出发，逐个分析加以综合得出“运动着的物体若不受外力的作用，物体还要作直线运动”的结论，从而突出了物体不受外力作用仍能保持原来运动状态的本质特征；其次，引导学生做物体从同一高度沿斜面下滑到粗糙程度不同的平面上（如铺着棉布的桌面、木板、玻璃板）的实验，通过分析，使学生意识到“物体下滑到不同的平面上运动的距离不同”，而这种不同正是由于平面的粗糙程度不同，即对物体的阻碍作用不同引起的，从而突出了物体速度的变化是由于受力作用的缘故；第三，引导学生运用科学的推理方法，设想一个理想的实验让物体在绝对光滑的平面上运动，它不受任何阻碍作用，则它将保持匀速直线运动这一本质特征。通过这样三个层次的分析过程，学生对惯性定律的理解就容易了。

三、概念的理解

学生通过对感性材料进行抽象形成概念后，对概念的理解仍然是片面的，仍要通过多种途径和方法加强学生对物理概念的理解和掌握。

1.运用变式让学生准确把握概念的内涵和外延

概念有内涵和外延两部分含义，概念的内涵是指各种事物所共有的本质属性，也就是概念的物理意义；概念的外延是指具有某种本质属性的所有事物，也就是概念的适用条件和范围。要充分运用变式帮助学生理解概念的内涵和外延，通过例证从不同的角度和方式变换事物非本质的属性，以揭示其本质属性。

例如：“向心力”是一个教学难点，学生容易认为向心力是一个跟重力、弹力等并存的附加在做圆周运动物体上的力，因而不能正确地分析物体受力情况，通过分析各种做圆周运动物体的受力情况，如汽车通过凸形、凹形桥或骑自行车转弯时车身倾斜，使学生认识到除了重力、弹力、场力中的一个或几个外，物体再没有受到其它力的作用，正是这个力或几个力的共同作用，促使物体做圆周运动，不存在除此以外的类型的力，向心力实际上是做圆周运动物体受到的所有外力的合力，从而抓住向心力的本质特征。

2.运用对比法认识相似概念的区别和联系

在概念教学中，对许多容易混淆的概念可以采用对比的方法，引导学生明确其区别和联系，以加深理解。例如：对于电压和电动势这两个概念来说，电压是反映静电力做功，把电能转化为其它形式能量的物理量；而电动势是反映非静电力做功，把其它形式的能量转化为电能的物理量。这是二者在本质上有区别，但又存在一定的联系，都是以移动正电荷所做功的多少来度量的。

其它像弹力和摩擦力，功和热量及能量，动量和动能，振动图象和波动图像，电场强度和电场力，电能和电势，电阻和电阻率等许多容易混淆的概念都可以采用对比的方法进行教学，以加深学生对概念的正确理解。

3.联系物理学史纠正思维定势的影响

联系物理学史排除错误前科学概念的负面影响是学生掌握、理解物理概念的有效方法之一。学生原有的经验在头脑中反复建构已经形成的具有系统性但并非科学的观念即前科学概念，这种思维定势时常困扰学生对物理概念的学习。像“铁球比木球下落得快，摩擦力总是阻碍物体的运动，物体受力才运动”等错误的观念非常顽固，难以排除。教师除可以采用实验、变式等手段予以纠错外，用物理史料针对这些问题设计教学内容，对转变学生头脑中的非科学概念、建立起正确的科学概念能取得较好教学效果。

例如：惯性概念是教学中的难点，原因是在日常生活中，学生的经验是“撤销了动力作用后，原来运动的物体总要停下来”。由于物体停下来是一种容易被人们忽视的隐含因素——物体受到摩擦阻力的影响造成的，所以学生在自己的头脑中就有了和亚里士多德一样的“力是产生和维持物体运动的原因”的前科学概念，这个观点曾被人们引用了两千多年，直到17世纪才被意大利物理学家伽利略通过理想实验，采用苏格拉底对话法所排除。鉴于此，教师在教学中就可以利用伽利略的理想实验，按对话的方式与学生对话，使学生意识到自己固有的观念与科学概念之间的差异，从而用科学的物理概念去置换自己头脑中错误的前科学概念，达到理解物理概念的目的。

4.借助新旧概念外在的某些相似特点和联系理解新概念

有些物理概念在本质上并没有多少联系，但是在引入方法、阐述特点等方面具有很强的一致性和相似性。教学中讲清新旧概念间的这种相似性，借助学生对某些旧概念的深刻理解认识新概念是非常有益的。

用比值法定义新的物理量是物理学中常用的方法，如导体的电阻、电容器的电容、电场强度、电、磁感应强度等这些物理量之间存在着本质上的区别，但在引入方法上却十分相似，都是用比值法来定义的。而对导体的电阻，学生在初中阶段接触的比较多，并有深刻的理解。因此在学习电场强度、电势、电容器的电容、磁感应强度等概念时，可以借助学生对电阻概念深刻理解的优势，加深对这些概念的理解。

这些物理量虽然都是用比值法定义的，但它们的大小都是由系统本身的性质决定的，而与定义中两个物理量的大小无关，对于这些概念，深刻理解非常重要。