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1、用“实验诱导法”进行概念教学的尝试卞志荣【专题名称】中学物理教与学【专 题 号】G36【复印期号】2011年07期【原文出处】物理教学(沪)2011年3期第1517页【作者简介】卞志荣，天一中学（江苏无锡214101）。【关 键 词】EEUU中学物理教学实践表明：物理概念是物理课中既不易“教”，也不易“学”的内容。每当我们批改学生的试卷进行教学评估时，常常要说：“学生的物理概念模糊不清”。当我们在与学生交流过程中，也时常会听到“概念易懂亦易忘”等等。可见，物理概念教学是一个薄弱环节，需要我们不断优化。一、反思传统的概念教学传统的概念教学主要是从物理概念的文本出发，着力从三个方面讲解和剖析：一是
2、讲清物理概念的内涵，即它们的物理内容和物理意义；二是强调物理概念的外延，即它们的适用条件和范围；三是理清有关概念的联系和相近概念的区别。这样的教学严谨扎实，有利于学生在短时间内学习人类几百年甚至几千年积累的大量知识，形成学生自己的知识结构和技能技巧，进而运用知识。可见，传统概念教学存在对概念形成过程的教学重视不够。教师在物理概念的教学过程中过于强调物理概念的知识本位，大大压缩了概念形成过程的教学。新授课教学“重结果”的情况非常严重，很多教师在引入概念时没有让学生对其必要性获得足够的感性认识，而是直接给出物理概念，致使一部分学生只是死记物理概念的内涵和外延，而没有真正理解物理概念的实质，物理概念
3、在他们的头脑中成为空中楼阁，题海战术成为他们学习物理概念的“捷径”，这种“熟记型”学习往往是比较机械的、乏味的，学生对物理概念没有在感悟中“升华”。如在高一学习“加速度”时，在没有帮助学生建立对速度变化快慢的感性认识的基础上，匆忙给出加速度的定义和数学表达式，然后进行大量的习题强化，导致许多学生对引入加速度的必要性缺乏充分的认识，没有理解为什么要引入加速度、什么是加速度、加速度的物理意义是什么，只是“强记”加速度的概念。这样的后果是使学生失去了学习物理的兴趣，在物理概念的建立和理解上所花的时间只占整个课堂的一小部分，而将大部分时间花在习题训练上。这种“短、平、快”的战术缩短了学生的认知过程，虽
4、然加快了教学进度，但与培养学生思维能力的要求相去甚远。二、用“实验诱导法”优化概念教学我认为有效的概念教学，应该让学生的思维建立在“物质”的基础上，而这个“物质”基础就是要让学生充分占有感性材料，经过同化和顺应，建立属于自己的认知结构。多年的教学实践尤其是新课程改革以来，我们对概念教学进行了积极的探索研究，形成了较为有效的方法：实验诱导法，即根据教学内容和目标，巧妙地用实验创设生动的物理情景，提供给学生鲜明具体的感性认识材料，激发学生学习兴趣，诱导学生思维，引导学生在对实验现象、特征进行分析判断、概括和总结的过程中逐步形成自己的概念。相对于传统的概念教学，教师不是将概念的结论作为教学的主要目标
5、，而是通过实验创造思维的“物质”基础，立足概念的形成过程，突出学生的思维过程，把物理概念的教学由“重知识”向“重过程”转变。中学生抽象思维能力较差，却有动手动脑的积极性，这是该年龄段学生的思维与心理特征。如果一味地讲授会产生疲倦情绪而影响教学效果。利用“实验诱导法”有利于学生进入教学情境，让他们亲自看一些物理现象（演示实验），做一些物理实验（学生实验）来与理论学习相互对照、验证，形成鲜明的印象。我们在教学实践中发现，大多数物理概念的教学都可以采用这种方法。其流程是：(1)实验创设物理情景；(2)引出物理问题；(3)归纳分析实验；(4)定义物理概念；(5)运用物理概念。1.用实验引入概念在物理概
6、念课教学中，要使学生掌握好物理概念，不仅要使学生知道概念是什么，而且还应让学生知道为什么要建立概念，了解物理概念的来源。教学中应根据教学内容和教学条件以及学生的认知水平选定引入物理概念的方法。用演示实验的方法引入概念，为学生创造了直观的、形象的、丰富的感性材料，不仅使学生能顺利地进入新的物理情境之中，而且还有利于激发学生的学习兴趣，使他们积极地去分析和思考问题。值得注意的是：这类实验装置不能太复杂。例如，笔者执教高一“弹力”时，设计了这样几个演示实验来引入概念：用橡皮筋悬挂钩码；用手挤压塑料瓶；用力弯曲钢尺；双手压缩弹簧。让学生观察，找出不同实验的共性从而引出弹性形变的概念。接着演示小车受拉伸
7、弹簧的作用而运动；弯曲的弹性钢尺能将粉笔头弹出，启发学生总结得出：物体恢复形变时要对使之形变的物体产生力的作用，进而得出弹力及产生条件概念。再如，高一学生在初中曾涉及过摩擦力，但对静摩擦、滑动摩擦以及最大静摩擦的大小没有概念，在上课时并不是直接给出结论，而是通过实验让学生观察比较后自主构建。实验一：将长木板一端抬高以构成斜面，把木块放在其上处于静止（木板和木块都是静止）；实验二：用一张纸夹在一本书中间，用力拉纸，书被拉着运动（书和纸都是运动的但书和纸相对静止）。通过实验一、二使学生明白了静摩擦力发生在相对静止的物体间，静止的物体、运动的物体都有可能受到静摩擦力。实验三：用演示测力计拉着放在长木
8、板上的木块，慢慢增大拉力，提醒学生观察木块在没有运动的过程中，要动而未动时以及动了以后测力计的示数及变化情况，引导得出静摩擦力是变力，有一个最大值叫最大静摩擦力；滑动摩擦力小于最大静摩擦力。实验四：用同样的装置通过在木块上加钩码来改变质量即改变正压力；通过在长木板上铺放毛巾来改变接触面的粗糙程度，探究滑动摩擦力与哪些因素有关，从而得到滑动摩擦力的公式。总之，引入新概念的方法多种多样，我们应根据具体情况，采用最恰当的引入方法，力求产生较好的学习效果。一个好的物理概念的引入过程，一方面能引起听课学生的注意，明确概念学习的目的；另一方面能激发兴趣，引发学习动机；再一方面还能起到承前启后，建立知识联系
9、的作用。2.用实验形成概念物理概念是反映物理现象、物理过程本质属性的一种抽象，是在大量实验观察的基础上，运用逻辑思维的方法，把一些事物本质共同的特征集中起来加以概括而形成的。概念形成的三大要素是：(1)概念形成的基础（感知活动、观察实验、经验事实），(2)概念形成的形式（概念结构、数学结构、知识结构），(3)概念形成的方法（问题解决、科学方法、观察证实）。在物理概念教学中，理解记忆固然重要，但我认为得出概念的过程更重要。如果我们在进行概念教学的同时，能把浓缩在其中的思维历程恰当还原稀释，让学生沿着前人思维活动的足迹去重演知识的产生与发展过程，从中发现、体验、掌握形成概念的方法以及科学思维方法，
10、那就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙，从而把物理概念的教学作为帮助学生认识事物本质、训练思维能力、掌握学习方法的手段。例如在高一物理教学中，力的概念是教学的重点之一，也是贯穿中学物理的一条主线。对高一学生来说，虽然在初中学习过，但遗忘了很多，如何调动学生在原有认知的基础上，对不全面、不深刻的概念重新建构，笔者设计了下面的实验让学生进行探究讨论，得出力的一系列概念。实验一：在两小车上分别固定强磁铁，为了减小摩擦，将小车放在玻璃板上。先按住甲车，释放乙车，乙车由静止向甲运动起来；再按住乙车，释放甲车，让学生观察，引导得出力的作用的相互性及施力物体和受力物体成对出现。实验二：用两演示测力计对拉，
11、让学生观察。提出问题：你观察了实验一与实验二有何想法？引导学生进一步体会力的作用的相互性，重点引出力的两个作用效果是使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。又如，在学习“力的分解”时，为了使学生理解放在斜面上重物所受重力产生的两个作用效果，让学生用自己的手制造一个斜面，然后在手上放上书本，让学生亲自体验到重物重力所产生的两个作用效果，很多学生都能得到一是重物有沿掌面往下滑的效果，二是垂直于手面下压的效果。又如，在讲三角支架悬挂物的拉力所产生的两个作用效果时，叫学生们起立，让学生的手臂叉腰形成三角支架，同桌的另一位学生在其肘关节处施加一竖直向下的拉力，感受其效果。接下来，同桌学生互换重复上述动
12、作。通过学生的上述动作体验，让他们看到两杆分别类似手的上臂和下臂，从而理解支架结构中产生的两个作用效果。再如，我在讲授“超重与失重”时，首先演示“水瓶下落”实验。当瓶子从高处下落时，小孔竟然不漏水。学生看到这个意想不到的现象，无不感到新奇有趣。继而发问，水为什么不漏了？是什么“堵”住了小孔？其中有何奥秘？学生受到这种新奇的实验现象的吸引，注意力特别集中，且教师的问题恰是他们脑中的疑问，激发他们积极开动脑筋。接着，让学生在弹簧秤下挂上钩码，静止时在指针下卡一块小纸片并记下示数，当提着弹簧秤加速上升时指针会把小纸片推到下方，此时发现弹簧秤示数增大了，从而给出超重的概念；同样，在观察弹簧秤加速下降时
13、其读数减小的现象后，建立失重概念。最后让学生归纳得出结论：不管物体是向上运动还是向下运动，只要物体有向上的加速度，物体就处于超重状态；不管物体是向上运动还是向下运动，只要物体有向下的加速度，物体就处于失重状态。可见，演示实验的直观教学，不仅为学生创设形成新概念的情境而留下深刻的印象，而且使学生获得十分丰富的、有助于形成这个概念的感性材料。有利于从感性认识上升到理性认识，实现认识上的飞跃，这个过程只能由学生自己来完成。如果教师包办代替，在罗列一些物理现象之后，就简单地把物理概念提出来，学生理解不充分，就会造成对物理概念囫囵吞枣，死记硬背。3.用实验辨析概念瑞士心理学家皮亚杰认为：“激励学生最有效
14、的一种方式是建立一种认知失衡状态，这样就会把学生带入一种认知冲突他本来认为发生的事情却没有发生！”概念教学中，我们借助物理实验创设情境，直观地展示物理现象，使生动的物理现象与学生原有认识不一致而产生认知冲突，从而激发起学生学习过程中的探知兴趣和热情。例如，在“闭合电路欧姆定律”的教学中，由于电源内阻看不见摸不着，对内阻的分压作用缺乏感性认识，为此我根据学生的认知特点，设计实验情境来引发学生的认知冲突，让学生感受到初中阶段所学知识的局限性和对电路进一步学习的必要性。实验现象大大出乎学生的预想。他们无法用原有初中电路知识来解释新现象，自然产生了强烈的求知愿望，学生思维被激活。在学生思考讨论的基础上
15、，教师出示图b和图c，让学生比较图a,b,c三个电路，猜想出电源内部是有电阻的！图c与图a就是等效的！图1又如，对于摩擦力的概念，不少学生有这样的错误概念：摩擦力总是阻碍物体运动的，它的方向总与物体的运动方向相反；摩擦力的大小与物体的重力成正比。为了纠正这些错误认识，我们首先演示图2所示的实验，让学生感到上述观点似乎是正确的。接着进行图3、图4、图5所示的实验。图3中木板上面的木块受到的摩擦力的方向和它的运动方向相同，并“促进”它的运动，这就与“摩擦力总是与运动方向相反，总是阻碍物体的运动”相矛盾；图4中物体之间的正压力大小，虽与重力有关，但并不等于重力，而在图5中，正压力的大小与物体的重力毫无关系。通过这些有效典型的实验，强烈对比，学生头脑中的片面的认识就会发展成为全面的认识；错误的认识就会转化为正确的认识；表面的认识就会深化为内在的认识。所以，在教学中，教师要根据概念形成的需要，有计划、有目的地精心设计实验，通过实验来揭示隐含的不易察觉的规律，从而形成稳固的概念。【参考文献】1黄恕伯.物理教学中如何“重过程”J.物理教学探讨，2004,(7).2中华人民共和国教育部制订.普通高中物理课程标准S.北京：人民教育出版社，2003.3梁树森.促进概念变化的物理教学J.物理教师，2005,(4).NU1DA20110908