重要物理概念的“五步”教学法

吴红琴

摘 要：以“加速度”这一重要物理概念为例，探讨了重要概念教学的五个步骤——在探究活动中丰富感性经验、在设计问题中探究概念、在类比生活情景中提出概念、在对比辨析中提出概念以及在联系生活中升华概念。

关键词：物理概念；“五步”教学法；加速度

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）6-0078-3

物理概念是物理学的基石，它在物理教学中有着十分重要的作用。让学生掌握物理概念是物理教学的关键，“如何使学生形成、理解和掌握物理概念，进而掌握物理规律并使他们的认知能力在这个过程中得到发展，是中学物理教学的核心问题”。在教学中笔者发现通过“五步”教学法，学生能更深刻地掌握物理概念。以高中《物理》必修1中“加速度”这一重要物理概念为例，笔者将简单介绍“五步”教学法在高中物理重要概念教学中的运用。

1 设计探究活动，丰富感性认识

“加速度”是高中物理中一个十分重要的物理概念，对学生的物理学习有十分重要的影响。很多学生学不好高中物理一个很重要的因素就是对加速度的理解不透彻，可以说加速度是高中物理学习的分水岭。学生难以理解加速度的一个重要原因就是学生缺乏生活体验。为此，在组织加速度这一抽象而重要物理概念的教学时，首先应该设计探究活动以丰富学生的感性经验。探究活动可以是实验探究，也可以是给学生提供背景素材的理论探究，也可以二者相结合。就加速度的教学而言，由于实验探究很难设计出让学生直观感受到速度变化快慢的实验，故而可以给学生提供视频素材。利用视频，使得抽象的物理问题具体化，丰富学生的感性认识。

具体做法如下：给学生播放普通轿车启动时经过10 s速度增加到30 m/s、赛车启动时经过3 s速度增加到24 m/s、飞机以700 km/h速度飞行、运动员冲刺后减速，经过5 s速度由10 m/s变到零等视频，让学生感受到生活中物体运动的速度是变化的，而且速度变化的快慢不一样，为后续提出和探究问题奠定基础。

2 设计问题，探究概念

承接第一步视频中的例子，教师可以抛出如下问题引起学生的思考，让学生以小组为单位讨论。

（1）上述例子中的轿车、赛车、飞机、运动员的速度有变化吗？变化的大小是否一样？

（2）单位时间内速度变化量相同吗？速度变化的快慢一样吗？

为了帮助学生理顺思路，快速准确地得出结论，可以让学生完成以下的表1。

完成表格之后，让学生分析表格，继续回答如下问题：

（3）速度最大的是？速度变化最大的是？

（4）速度变化最快的是？如何比较速度变化的快慢？

通过讨论分析，学生明确了飞机的速度最大，轿车的速度变化最大，赛车的速度变化最快。在如何比较速度变化快慢时，不少学生虽然获得了正确答案，但并没有建立正确的思考方法。为此教师可以进一步引导学生思考，让学生理解比较“快慢”的核心内涵，为后面定义加速度奠定基础。让学生继续回答问题：

（5）变化的多少和变化的快慢一样吗？如何比较变化的快慢？

（6）如何比较速度变化的多少？

在这两个问题的思考中，学生根据已有的经验往往会提出两种方案：第一、比较相同时间内变化量的多少，变化量大的变化就快；第二、比较发生相同变化量所用的时间，时间短的变化快。对此，教师可以进一步引导学生思考一个问题——上述例子中的轿车和赛车，用时不同，变化量也不同，如何比较变化快慢呢？比较就要有相同的标准，所以可以用变化量与发生这一变化所用时间的比值来比较，即比较单位时间内变化量的多少，或者用时间与速度变化量的比值来比较，即比较单位变化量所用时间的长短，但是由于后者不符合我们的日常习惯，所以一般采用第一种比较方式。经过上述问题的思考、探究之后，教师立即提出变化率的概念。

3 类比生活情景，提出概念

帮助学生构建了变化率的概念之后，教师可以列举生活中变化率的例子，让学生把生活中变化率的感性经验通过类比迁移到速度变化率的理解中来。可以列举婴儿身高增长的例子，来辅助学生理解，以国家卫计委发布的男婴身高标准中位数为例，男婴出生时身高中位数为50.4 cm，1至4岁男婴身高中位数如表2所示。

让学生通过观察表格得出“男婴的身高每年都在增加，但是增加得越来越缓慢，变化率越来越小”的结论。

紧接着，教师组织学生进行如下探究活动：往形状分别为圆柱形、漏斗形的2个空瓶中匀速加水，如图1所示，让学生体验水面高度随时间增加的变化情况，并分别画出加水时间和水面高度的大致图像，以此进一步增加学生对变化率的理解。

学生理解了变化率之后，教师应帮助学生明确速度变化的快慢就是速度的变化率，也即单位时间内速度的变化。我们就把速度的变化率叫做加速度，给出加速度的定义式，交待定义式中各个符号代表的物理量，并分析加速度的方向及物理意义。

4 对比辨析，理解概念

概念抽象而难理解，而且学生容易和相似的其他概念混淆，为此就加速度的学习而言，有必要把它与速度、速度的变化量作一个对比，让学生明确这些量的区别与联系，并和其他同学通过讨论完成表3。

为使学生对加速度的理解更加深刻，可以在完成表格后，向学生抛出如下问题：

（1）速度大的物体加速度一定大吗？加速度大的物体速度一定大吗？

（2）加速度为零的物体其速度一定等于零吗？

速度等于零的物体其加速度一定等于零吗？

（3）速度变化量大的物体其加速度一定大吗？

加速度大的物体其速度变化量一定大吗？

（4）物体的速度与加速度方向一定相同吗？

5 联系生活，升华概念

物理从生活中来，也落脚于生活，学习物理的最终目的是要让学生能够利用所学的物理知识解决生活中的实际问题。为此，在重要概念的教学中，学习概念之后教师还需要联系生活，让学生在解决问题中更进一步加深对概念的理解。

就加速度概念的教学而言，教师可以给学生提供如下两个例题来检验学生的学习效果。

例1 计算下列物体的加速度：

（1）一辆汽车从车站出发做匀加速运动，经10 s速度达到108 km/h。

（2）沿光滑水平地面以10 m/s运动的小球，撞墙后以原速反弹，与墙壁接触时间为0.2 s。

例2 近几年，在国家宏观政策调控下，我国房价上涨出现减缓趋势。若将房价的“上涨”类比成“加速”，将房价的“下跌”类比成“减速”，据此，你认为“房价上涨出现减缓趋势”可类比成（ ）

A.速度增加，加速度减小

B.速度增加，加速度增大

C.速度减小，加速度增大

D.速度减小，加速度减小

例题1是定量计算，通过例题1可以促进学生对加速度定义式、矢量性的理解，而例题2虽然是定性的分析，也可以促进学生理解加速度的物理意义，将加速度和实际生活情景构建联系，将所学知识融会贯通。

参考文献：

[1]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]沙艳丽.循序渐进 有效突破——五版本教材《加速度》编排对比及教学建议[J].物理教学探讨，2016，34（3）：78—80.

[3]陈一垠.高中物理情境创设的问题及教学建议[J].物理教学探讨，2016，34（3）：13.

（栏目编辑 邓 磊）