初探实验教学中物理概念的培养

2022-09-15

概念是反映物质物理属性的一般本质属性, 学生形成物理概念, 感知是第一要素。概念内容的具体化又是学生形成物理概念第一个起点。教师必须紧紧依托实验教学, 引导学生从直观的实验现象中, 获得感性认识, 培养学生形成物理概念[1]。实践表明实验教学可以帮助学生形成正确的物理概念。下面, 仅以实验教学为主要途径, 探讨培养学生概念的一些做法。

1 前概念

前概念是学生在接触科学知识前, 对现实生活现象所形成的经验型概念。而由于中学生的知识经验有限, 辩证思维还不发达, 思维的独立性和批判性还不成熟, 考虑问题容易产生表面性, 且往往会被表面现象所迷惑, 而看不到事物本质。所以易形成一些错误的前概念。这些错误概念对物理概念的正确形成极为不利, 它排斥了科学概念的建立, 是物理教学低效率的重要原因之一。

在伽利略和牛顿以前, 人们对生活经验缺乏科学分析, 认为力是维持物体运动所不可缺少的。由此古希腊哲学家亚里士多德提出了一个错误命题:必须有力作用在物体上物体才运动, 没有力作用, 物体就会停下来。这个错误一直延续了2000多年, 由此可见前概念对人们认识影响是巨大的。

所以在物理教学中, 不能忽视学生大脑中形成的前概念, 对正确的应加以利用, 对错误的要认真引导消除, 否则正确概念难以形成。中学生的抽象思维在很大程度上属经验型, 需要感性经验支持。因此教学中应了解学生的实际, 通过实物演示消除错误概念。如:太阳曝晒下的木块和金属块的温度如何?学生最容易根据自己的感觉, 认为金属块温度高, 形成错误认识。所以只有通过实验测定后, 使学生认识到自己感觉的错误, 才能消除错误前概念, 否则任何讲授都是苍白无力的。

由于学生思维带有一定的片面性和表面性, 他们往往以物质外部的非本质的属性作为依据, 形成错误认识。如学生认为马拉车前进是马拉车的力大于车拉马的力, 从而形成错误认识。所以教学中针对这种问题设计一个实验:2个滑块, 2个轻质弹簧秤, 使一个弹簧秤两端分别固定在两滑块上, 用另一弹簧秤拉动连在一起的木块, 去演示使一物块前进时, 另一物块同时前进, 通过弹簧秤显示两物块之间相互作用力, 这样就可以排除学生形成的错误认识, 进一步理解相互作用力。

所以, 抓住中学生学习物理的思维特点, 充分利用实物演示及创造条件进行实物演示, 积极消除学生的错误前概念, 对提高物理学习效果是重要的。

2 关于物质基本属性的概念

反映物质本质特性概念的实验, 教材中作了统筹安排。为了深刻说明物质属性的概念, 教师精心设计的实验, 应该是真实的、鲜明的、生动的, 直观性强, 现象明显, 易于激发学生形成物理概念。如质量、密度、熔点、沸点、比热、电阻等。通过这一类概念的教学, 要使学生学会认识事物的基本方法, 这就是抓住事物的本质属性, 以此来认识事物, 区别事物[2]。例如:密度是初中物理中第一个比较深入详细讨论的概念, 在教学过程中必须自觉地抓住物质的属性大做文章。怎样区别不同物质、怎样说明不同物质的质量和体积等等。在这里把文章做够了, 一方面可以在学生初入门时, 就激发起学习的兴趣。更重要的是, 可以使学生由此及彼进行联想:物与物在本质上区别还有没有别的方面属性?为以后比热等概念的教学作好必要的铺垫。

真实的物理实验, 就是让学生观察物质的基本属性。物理实验就是通过学生视觉、听觉来形成感性认识的, 只有提供直接作用于感官的真实实验, 才能有助于学生形成思维, 加深对反映物质的基本属性的物理概念的理解。以沸腾概念的学习为例, 对于水烧开的过程, 学生往往只注意冒气泡这一现象, 而忽略了其变化, 这样不利于形成完整的沸腾、汽化的概念。这时教师应引导学生有目的地观察水开的全过程:加热前有无气泡?加热过程中, 气泡的部位如何?气泡怎么变化?剧烈程度如何?温度是否继续上升等, 从而把学生的好奇心引导上正确的轨道。

所以, 我们设计、安排物理实验时, 首先要考虑实验的鲜明性, 才能使学生注意实验现象, 使物质特性更明朗、更完整, 更生动真实, 从而有助于学生形成清晰的物理概念。

3 关于物体间相互作用及变化规律的概念

速度、力、功、功率、机械能、电流、电压等这一类概念的教学, 使学生初步建立起一个相对的概念。即自然界中的一切物体都在不停的变化之中, 而这种变化都是按一定的物理规律进行的。教师利用好这些生活素材布置学生观察或动手实验往往能起到事半功倍的效果。如在简单机械的学习中, 课前布置学生找找生活中杠杆、轮轴的实例以及它们的作用。再如在压强的教学中, 课前布置学生完成两个实验: (1) 一个较胖的同学和一个较瘦的同学同时站在沙坑中, 观察脚陷入的情况如何? (2) 同一个人穿平底鞋和穿细高跟鞋站入沙坑中, 脚陷入的情况又怎样?这样, 使学生对压强大小的决定因素先有一个初步的, 感性的认识。从而为压强概念的学习打下较好的基础。

为了激发学生学习物理概念强烈欲望, 教师必须充分发挥课堂演示实验的作用。对中学生, 尤其要讲究实验形象、鲜明、生动。例如讲磨擦起电这一课, 当教师手托一块事先使之带电的泡沫塑料块走进课堂, 将它放在一个同学头上磨擦后吸引该同学头发, 一定可以很快地吸引住学生, 促使其继续了解磨擦起电的原因。又如做电路实验, 切忌教师自己在讲台上连接线路, 坐在稍后的学生什么也看不见。要讲究示教板的大型化, 鲜明化, 这方面多费点精力是大有效益的。在讲授新概念之前, 教师千方百计要从形象入手。用一开头就抄黑板写定义的方法, 是注定不会收到好的教学效果的。这样, 对学生形成带电物体能够吸引轻小物体的概念, 找到了极有说服力的依据。

4 结语

综上所述, 在实验教学中, 培养学生形成物理概念, 首先是提供生动、鲜明、真实的实验, 刺激学生感官, 使学生获得感性认识。其次提供典型、系列的实验, 促进学生想象、思维、记忆、迁移。最后设计具有说服力的实验, 才能培养学生在感知的基础上, 进行逻辑推理, 形成正确、清晰、深刻的物理概念。

摘要：概念是反映对象的本质属性的思维形式。人们通过实践, 从对象的许多属性中, 摒弃非本质属性, 抽出本质属性。在概念形成阶段, 人的认识已从感性认识上升到理性认识, 把握了事物的本质。本文主要从三个方面对中学实验教学中物理概念的培养做了一些粗浅的剖析: (1) 前概念; (2) 物质基本属性的概念; (3) 物体间相互作用及变化规律的概念。

关键词：实验教学,物理概