注重实验研究，提高物理概念教学效率

注重实验研究，提高物理概念教学效率^[1]

石桂兵

物理概念是从物理现象、物理过程中抽象出来的共同特性、本质属性。它是进行物理思维的基础，物理学的原理、定理、定律等，都是用有关的物理概念总结出来的。在物理课上，即使是有二三十年教龄的老师，也觉得有些概念讲不透。概念教学常常是整堂课的薄弱环节，是软肋。对学生而言，物理概念常常是最抽象的内容之一，有些学生学习一段时间后，感觉概念搞不清，相关的定理、定律也掌握不好，从而怀疑自己学好物理的能力，致使信心不足，学习效果就大打了折扣。学生在学习过程中所暴露出的表达不确切、道理说不清，乱套公式等问题往往是由于概念不清造成的。对一些关键性的物理概念，能否使学生真正地理解，直接影响到某一章乃至整个物理课程的学习和掌握，因此，不能认为对这一话题“老生常谈”“驾轻就熟”而无足轻重。新课程改革也同样包括对传统概念教学的改革，应使学生在掌握物理概念的过程中，加深对物理定律和理论的理解，提高自己的正确分析、科学推理和运用物理研究方法解决问题的能力，这些对提高中学物理教学质量有着十分重要的意义。

提高物理概念教学效率的方法有许多种，本文仅就以下三个方面作简要分析。

一、重视实验和各种直观手段的运用

中学生形成物理概念，以获得必要的感性认识为基础，如果他们没有掌握必要的物理事实，就缺乏进行思维加工以形成概念的原料.而由教师硬灌下来的“概念”在学生头脑中将是无源之水。另外，必要的感性认识还可以转化为中学生学习物理概念的动机，当学生对有关的物理事实有了充分的感性认识，而用自己已有的观念又无法对其进行恰当的解释时，便会产生“这究竟为什么？这到底为什么？”的探究心理，由此而引发的对学习内容的浓厚兴趣，正是学生形成概念的内部直接动机。有了感性认识，学生还须参与科学抽象。教师不能取消学生亲自区分本质与非本质的东西的过程，不能忙于搬出“结论”，必须选择适当的典型事例，有意识的突出本质，摒弃非本质，使学生高效的形成概念。作为建立物理概念的基础，其中，最重要的是实验。演示实验是为了突出事物某一方面的本质而设计的，它应力求简单、明确。例如，对于学生较难理解的分力的概念，可以斜面上物体受到重力的分解为例设计实验。首先，分别演示物体沿斜面下滑和把斜面压弯的效果，说明可按力产生的效果确定分力的方向，然后用两测力计沿平行于斜面向上和垂直于斜面向上的方向同时拉住物体，取走斜面后，让物体依旧保持平衡，记录两力的大小。我们猜想可按平行四边形定则进行分解，并由此算出两分力，看它与两测力计测得的力是否对应相等，再结合二力平衡知识进行分析，使学生深刻理解分力的概念，掌握力的分解原理。

二、引导学生通过实验理解概念的物理意义

中学物理新课程标准强调:对于物理概念，应使学生理解它的物理意义，了解概念之间的区别和联系。教学实践证明，学生只有理解了的东西，才能牢固地掌握它。因此，在讲解物理概念时，应使他们明确其物理意义。

我在进行物理概念教学之前，常常先通过网络及有关教学资料，了解以往的学生在学习相同概念时，会有哪些问题，认识上易产生哪些偏差或错误，把有代表性的问题拿到课堂上分析、讨论。上课后，安排学生预习概念，并相互交流、讨论，然后，教师通过演示、实验、模型、挂图并联系学生已有的生活经验，师生共同分析、归纳，使学生获得明晰的印象。接下来通过分析比较来发现事物现象某方面的本质属性，最后让学生概括，形成概念。以讲“比热容”为例:课前，教师为各实验小组准备好器材，足够学生选用。课上，让学生猜想物体吸收热量的多少跟哪些因素有关？学生会讨论物体吸热的多少与物体的质量、体积、密度、形状、温度、升高的温度、物质的种类等是否有关？教师参与讨论，并加以引导，使学生知道物体吸收热量的多少与物体的质量、升高的温度、物质的种类有关，而为什么说与别的因数无关，可让有兴趣的同学在课后与老师讨论，也可查阅相关资料或自己设计实验加以研究。然后教师安排各实验小组各选其中一种因素，设计实验分别加以验证。在他们设计实验方案时，让他们考虑要不要采用控制变量法？实验中怎样比较物体吸收热量的多少？验证物体吸热的多少与物质种类是否有关是本实验的关键之处，也许学生因难测金属固体的温度而想不出好的方案，教师可提供一种方案:取三个同样的烧杯，第一个盛200克水，第二个盛100克水和100克铁，第三个盛100克水和100克铅，把它们放在同样的酒精灯上加热。可以发现要使三个杯子升高的温度相同，则第一个杯子加热的时间最长，第三个最短。由此可得出结论:“同样质量的物体要升高同样的温度时，如果构成这些物体的物质不同，则吸收的热量也不同。因此，物体升高温度时，吸收的热量的多少与组成它的物质的种类有关。”在上述研究中我们发现:“物质本身有一种影响物体温度升高时吸热多少的物理性质”，这种性质我们用“比热容”来表示它。通过这样的学习，学生对比热容的物理意义就比较明确了。

那么，我们在应用中怎样比较各种物质比热容的大小呢？如果我们所取的几个物体质量不同，或者它们升高的温度不同，那么，我们就不能直接从它们吸收热量的多少来比较物质比热容的大小。但是，如果我们把所取物体的质量和升高的温度都作了统一的规定，那么就可以直接从它们吸收热量的多少来比较物质比热容的大小。所以，我们在应用中就把“1千克的某种物质温度升高1℃（1K）时吸收的热量”叫做这种物质的“比热容”。

总结上述方法，可以看出它包含以下几点:

（1）在教学中，要研究某一物理量的改变与哪些因数有关，须先找出影响这个物理量的所有已知的容易了解的因素。

（2）采用控制变量的方法。

（3）如果物理概念是一个物理量，那么，我们还要分析它的大小是怎样来量度的。使物理量的物理意义和量值之间在思维上建立起固定的联系。

三、通过实验分析，突破建立概念的难点

一个新概念的形成，要有足够的感性认识，还要从形形色色的感性认识中，排除那些偶然的、外在的、非本质的因数。这些因数常常是接受新概念的障碍，形成一些难点。因此，在教学中必须抓住难点，分析它产生的原因，且常常需要利用针对性的实验教学来加以排除。

一般说来，产生难点的原因主要有以下几种。

1.感性认识不足

如牵引力的本质是静摩擦力，学生常想不通，原因是没有足够的感性认识。教学时可做如下演示，玻璃板下放几枝圆铅笔，让玩具小汽车在玻璃板上开动，汽车向前运动而玻璃板向后运动。教师引导学生结合牛顿第三定律进行分析，学生就会有比较明确的认识。

2.与原有概念混淆

如学习波的概念时，学生容易把它与振动的概念混淆起来，教师可利用波的演示器做好演示实验，结合实验对振动和波这两种形式的运动进行分析、比较。虽然它们都有周期性，都可用正弦图线描述它们的运动规律，但振动是一个质点在平衡位置附近的周期运动，而波是许多质点组成的物体的周期性运动；振动图线是一个质点在不同时刻的位移变化情况，而波形图线表示许多质点在同一时刻的位移情况。最后，可以给出波形图线，让学生画出某质点的振动图线，或给出质点的振动图线，让学生画出相应的波形图线。经过这样的比较、分析、练习，学生对振动和波的概念的理解就比较完整、深刻了。

3.过于抽象

这类概念如物体的内能、电势、电感、电磁波等，不能直接用感官来感受，难以想象。为了形成概念，一方面，可用类比的方法帮助理解，如把重力势能与电势能作类比；另一方面，尽量用间接感受的方法增强感性认识，引起联想。如讲电磁波时，可作如下演示，把半导体收音机打开，听到洪亮的声音，用铁纱网把磁性天线盖住，声音立刻大减，说明电磁波被铁纱网吸收了，这间接地说明了电磁波的存在。

总之，中学物理涉及的概念面广量大，在教学中，既要遵循一定的规律，又要从学生实际出发，根据各个概念的特点，采用相应教法。教学中，应经常和学生交流，了解不同学生对概念理解的差异，并从学生的相关练习中，掌握他们对概念理解的准确程度，对其中出现的问题，分类记录、整理并分析，找出成因，纠正错误，提高教学效果。

参考文献

［1］王力邦.中学物理教学论.南宁:广西民族出版社，1999

【注释】

[1]原载《向导》．2010（11）