探寻规律,概念教学需要“加速度”

◇ 江苏 曹祝基

概念是构成科学理论知识体系的基本单位．一些核心概念的学习可以说贯穿学科教学的始终,是促使学生掌握基础知识和基本技能的根基所在,也是教师组织后续教学、铺设学习路线的起点．本文选取“加速度”这一概念的教学为切入点,旨在通过自主实验、比较区分、拓展延伸的教学方式引导学生经历概念的形成过程,构建概念学习的思维模型,进一步提高物理概念教学的有效性．

1 自主实验,分析数据

实验是物理学发展的基础,也是物理学习的基本方法．在进行“加速度”的概念教学时,教师要善于引导学生开展自主实验,观察实验现象,记录实验数据,通过数学计算、分析数据、科学推理自主建构加速度概念．

“测定匀变速直线运动的加速度”是需要学生掌握的物理实验．这个实验的重点是掌握打点计时器的原理和操作方法,利用打点计时器测出物体运动的速度,利用数学计算法、v-t图象法处理和分析纸带上记录的原始数据,分析物体的运动情况,总结出加速度的计算公式．教师要带领学生对该实验进行实际操作,处理打点计时器的纸带,通过分析数据,利用逐差法计算物体在匀变速直线运动中的加速度．

自主实验是帮助学生将抽象物理概念的学习转化为科学的探究式学习的有效方式．教师要充分认识到实验在物理教学过程中的重要性和必要性,结合教学内容,多为学生提供自主实验的机会,引导学生在实验探究中获得物理知识,提升实验素养,强化自主学习能力．

2 比较区分,建构体系

比较区分不同概念的异同也是学生学习概念的一种有效方式．学生从相关概念的内在联系出发,在比较、区分、归纳、总结的过程中深化对知识点的理解和认识,梳理知识要点,架构知识脉络,进而迅速将新知识与已有知识建立联系,促进认知结构的发展．

例如,加速度这个概念可以跟学生之前学过的平均速度、瞬时速度联系起来,教师可以引导学生从定义、物理意义、公式三个方面进行比较和归纳．瞬时速度简称速度,指运动物体在某时刻或某位置的速度,是精确描述物体运动快慢的物理量．平均速度则是位矢对时间的变化率,它等于位移除以时间．按照定义、物理意义、公式的归纳思路,学生总结新学习的加速度的物理意义,它是描述速度变化快慢的物理量,表示单位时间内速度的变化量,物理符号记为a,公式为a＝v/t．这样,学生就可以对与速度有关的概念系统地进行理解和记忆．

建构知识体系是物理概念教学的重要目标．教师要通过这些核心概念的教学,巧妙利用比较区分、归类分析、类比迁移等具体实践模式,将具体的、零散的知识纳入围绕核心概念建构起来的知识体系中去,使知识体系得以随时更新．

3 拓展延伸,调动思维

概念的拓展延伸体现的是基于学生的前概念,以核心概念为统领、丰富概念外延、引导学生拓展思维深度的思维模式．教师要从概念的内涵出发,通过创设开放性、探究性的问题情境,推动学生的思维向深度和广度发展,厘清概念的内涵和外延,以此促使学生更好地把握概念的本质属性．

例如,在教学完加速度的定义、物理意义及公式以后,教师可引导学生思考加速度是矢量还是标量,如果是矢量的话,它的方向是与速度一致,还是与速度变化量一致,并进行推理证明．有的学生想到了之前学过的速度是矢量,速度的变化量也是矢量,因此加速度也是一个矢量．还有的学生从如果一个物体在光滑水平面上向前运动,给它一个向左或者向右的力,物体的速度就会发生改变的角度来推理．这样,学生通过自主思考更加清晰地认识到加速度是矢量,既有大小,也有方向．

由此可见,物理概念教学的深层次意义在于引导学生形成一种学习方法,掌握物理思维方式．因此,除自主实验、比较区分、拓展延伸的教学策略以外,教师还要在教学过程中不断摸索和思考更多、更有效的概念教学模式,真正发挥核心概念的包摄和统领作用．

总之,核心概念的教学价值是不容小觑的．以“加速度”的教学为例,教师要善于抓住在学科知识中占有主导地位、起引领作用的概念性知识,并依据概念形成的规律组织和设计科学的、有效的教学活动,引导学生在研究核心概念的内涵和外延的过程中掌握建立概念的思维方法,总结概念形成的规律,以培养学生的物理学习能力,提升学生的物理学科核心素养．