探究式教學物理概念課堂教學的設計

1、探究式教學物理概念與規(guī)律課堂教學的設計一、物理概念及其獲得的基本形式所謂物理概念，就是反映物理現(xiàn)象和物理過程本質屬性的一種抽象，是在大量的觀察、實驗的基礎上，運用邏輯思維方法，把一些事物本質的、共同的特征集中起來加以概括而形成的。物理概念是反映物理現(xiàn)象和過程的本質屬性的思維方式，是物理事實的抽象。它不僅是物理基礎理論知識的一個重要組成部分，而且也是構成物理規(guī)律和公式的理論基礎。物理概念具有客觀性、抽象性、精細性、可測量性和局限性五個特點。概念的獲得，實質上就是要理解一類事物共同的關鍵屬性，也就是說，使符號代表一類事物而不是特殊的事物。概念的形成和概念的同化是獲得概念的兩種基本方式。概念的形成需

2、要的是對事物或事件的直接經(jīng)驗，主要通過發(fā)現(xiàn)學習的形式，從這些物體或事件中抽象出它們關鍵的特征，把感性認識上升到理性認識。高中學生接受的是系統(tǒng)的學習，接受概念的主要形式是概念的同化，也就是利用學習者知識結構中已有的概念，以定義的方式直接向學習者提示概念的關鍵特征，從而使學習者獲得概念的方式，掌握概念的內涵和本質，掌握概念的由來和本質及概念的內涵拓展。在高中現(xiàn)行的教學模式中，學生物理概念的獲得方式主要靠教師的講授和灌輸，而概念被引入的原因或者說概念產生的原因，學生并不清楚，而概念的內涵和本質，概念的內涵拓展，這些知識的掌握也是學生通過老師的講解和大量習題的訓練去強化記憶的。這樣的學習效果是十分低下

3、的，而且是枯燥無味的，學生只是把概念的獲得作為一種機械的練習來對待的，無絲毫學習樂趣和創(chuàng)造性思維可言，只是把前人總結的東西機械性的部分或全部納入到自己的知識體系中去。而探究式教學就是要還知識發(fā)生的本來面目，讓學習者在探究的過程中掌握知識，并體驗著學習的快樂，從而在學習中能很好的培養(yǎng)自己的創(chuàng)造精神和綜合能力。二、探究教學物理概念課堂教學設計應注意事項針對物理概念的特點、目前的物理教學現(xiàn)狀和探究教學的要求，在進行探究式物理概念教學設計時，筆者認為應從以下幾點入手：1、重視概念的引入1.1概念引入目的重點讓學生明白概念引入的背景和物理意義，讓他們初步體驗概念獲得的探究過程。1.2探究教學概念引入的方

4、法（1）演示試驗引入概念。如初中物理課，在講“浮力”概念時，先做一個演示實驗：在彈簧秤下懸掛一個重物，手向上托重物，彈簧秤示數(shù)變小；再把重物放入水中，可觀察到彈簧秤的示數(shù)也變小了據(jù)此引入“浮力”概念，學生易于接受。（2）用類比法引入概念。如：在引入“電壓”概念之前，講水流與水壓的關系，再通過類比，引入電流與電壓的關系，從而引入“電壓”概念這種方法，形象生動、學生易于理解。（3）通過物理現(xiàn)象引入概念。如：在引入“慣性”概念時，引導學生觀察乘坐汽車的過程中，當汽車剎車、加速、拐彎時所發(fā)生的現(xiàn)象，通過分析引入“慣性”概念，學生易于接受。（4）通過問題引入概念。如：在引入“動量”概念時，老師先提出問題

5、：“有人說兩個人不小心相撞，質量小的那個人會被撞倒？這句話對嗎？” 引起學生爭論，使課堂氣氛活躍，收效甚好 （5）通過物理故事引入概念。在引入“磁場”的概念時，可講述我國古代四大發(fā)明之一的“指南針”的故事，激發(fā)學生的興趣。（6）通過舊概念引入新概念。如：從“平均速度”引入“瞬時速度”要確定某一點的瞬時速度，可在該點附近取一小段位移，求出平均速度，當位移足夠小，或者說時間足夠短，所得的平均速度就等于該點的瞬時速度。此外還有從學生已有的經(jīng)驗引入新概念，由邏輯推理引入概念等。所以，不同的探究內容，可采取靈活多樣的引課方法。2、明確概念的特點在建立概念時，要引導學生注意以下幾個問題： 概念準的確性、

6、概念的直觀性、 概念的簡潔性。3、掌握概念建立的方法在建立概念時，所采用的方法非常多，一般采用如下方法去定義概念：（1）直接定義法，就是根據(jù)物理現(xiàn)象直接給它下定義的，如：力是物體對物體的作用。（2）比值定義法，物理概念的定義式是一個比值如速度 、加速度 、電阻 等。（3）差值定義法，即物理概念的定義式是幾個物理量的差如位移、電勢差等。（4）函數(shù)定義法，即物理量的概念的定義式是物理量的函數(shù)表達式如正弦式電流 等。（5）和值定義法等,既物理概念的定義式是幾個物理量的和如合力、總功 等。4、理解概念的本質和意義在探究式教學中，不管是在探究的過程中還是探究結尾，對概念的理解也是非常重要的，對概念的理解

7、一般要注意以下幾個問題：（1）抓住概念的本質去理解概念；（2）從探究的角度，理解和掌握概念的由來和物理意義；（3）理解概念之間的聯(lián)系和區(qū)別；（4）注意聯(lián)系以前所學概念，注意它們之間的關系。此外，在進行探究式概念教學的設計時，還要注意概念的發(fā)展性、階段性和概念的應用等。三、探究式教學物理概念課堂教學設計的案例加速度教學案例1、激發(fā)興趣，提出問題 在直線運動這一章的前二節(jié)，教材中已分析到：速度是描述物體運動快慢和運動方向的物理量，平均速度和即時速度是描述變速直線運動的物理量。對于變速運動的物體，在我們生活中隨處可見，象運動員的百米賽跑，火車剛進站時的運動等，這些物體的運動速度都在發(fā)生變化，而且變化

8、有快慢這一特征，那么“怎樣來表示速度變化快慢？“勻變速直線運動的特點是什么？”等問題，設置疑問，激發(fā)學生的興趣。2、分析數(shù)據(jù)，得出結果一接著引導學生在粗讀課文的基礎上，探究加速度的物理意義、公式和單位，并列出圖表一，讓學生按要求完成，并分析和交流這些物理量的異同。表征運動的物理量（表一）名稱符號物理意義公式單位及其讀法速度平均速度即時速度加速度通過分析和交流，讓學生掌握加速度的符號、公式、讀音等基本知識。3、分析數(shù)據(jù)，得出結果二課文敘述的內容，學生理解不深。學生從閱讀課文得到的加速度概念，一般說來是膚淺的，屬于識記階段，所以，教師必須通過大量的具體實例，采用多種方式，創(chuàng)造各種機會，讓學生動手、

9、動腦、分析比較、概括出加速度概念的最本質的內容。這樣，一個概念由書本的知識，經(jīng)過學生的思考和實踐，實現(xiàn)了認識的新的飛躍，變成了學生自已的知識。為此，作者設計了三張表，讓學生自己分析、探討、歸納出結論。汽車開動時（勻加速）運動情況 時間t1秒2秒3秒4秒5秒末速度2米/秒3米/秒4米/秒5米/秒6米/秒速度變化1米/秒加速度火車開動時（勻加速）運動情況（ =3米/秒）時間t秒12345末速度米/秒3234363840速度變化米/秒02加速度02汽車緊急剎車時（勻減速）運動情況（ =10米/秒）時間t秒0102030405末速度米/秒9590858075速度變化米/秒-05加速度-5通過對實例和數(shù)

10、據(jù)的計算和分析，使學生明白了物體加速度是有正負和大小的，加速度和速度的變化是有一定聯(lián)系的。4、討論、合作和交流得出結果三教師引導學生在分析三組圖表數(shù)據(jù)的基礎上，提出以下幾個問題，組織學生進行課堂討論，合作和交流。加速度的物理意義是什么？為什么說加速度是矢量？加速度的正負值表示什么意思？速度大的物體，其加速度是否一定是大的？速度變化的大小與加速度是否是一回事？最后將討論和交流的結果填寫入下面三道填空題中。（1）因為 都是恒量，但是值不一樣，所以一個作勻變速直線運動的物體，其加速度是_（變量、恒量），不同的勻變速運動，他們的加速度是_（相同、不同）的?？梢娂铀俣仁欠从硠蜃兯龠\動特征的重要的物理量。

11、（2）因為速度、速度的變化量是矢量，所以加速度也是_。直線運動，加速度的數(shù)值表示速度變化的快慢，加速度的正負號表示方向。加速度正值表示物體作_（加速、減速）直線運動，加速度的方向跟運動物體的速度方向_（相同、相反）。加速度負值表示物體作_運動，加速度的方向跟隨物體運動方向_。（3）速度大的物體，其加速度_（一定大，不一定大）。速變化量小的物體、其加速度_ (一定小，不一定小)。5、分析交流，得出結論教師引導學生，通過對加速度的符號、單位和正負等方面的分析和研究，理解掌握加速度的本質含義。6、理論聯(lián)系實際，深化探究結果引導學生把這些概念和規(guī)律與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，在生活中進行探究活動，并對遇到的問

12、題進行分析、交流和合作，在協(xié)作探究中找到答案。運用教材中第61頁的表格,通過學生的討論和交流，掌握加速度概念的三個層次的意義,物體運動的加速度（米/秒 ）炮彈在炮筒內 5 競賽汽車（加速） 45跳傘者著陸 汽車（加速） 可達 2噴氣式飛機著陸 -5-8無軌電車（加速） 可達 18汽車急剎車 -4-6旅客列車（加速） 可達 035第一,加速度可以簡單明了地反映勻變速運動的特征,要引導學生觀察表中的數(shù)據(jù)并思考準備回答下列問題:什么物體的速度變化最快?什么物體的速度變化最慢?正值表示什么意思?負值表示什么意思?讓學生對物體運動的加速度有了一個更加深入的印象。第二,想象加速度的產生過程,如:炮彈在炮筒

13、里的加速度a=5105米/秒2。過程是:點燃火藥,產生燃氣壓力,炮彈經(jīng)過千分之幾秒,速度達1000米/秒,從炮口飛出。通過物體加速過程和減速過程的分析,使學生對加速度的概念更具體化,并培養(yǎng)了分析問題的能力。第三,物化加速度的概念。從分析加速度產生的物理過程中,可以得出物體產生加速度的原因是受到火藥燃燒產生的燃氣壓力、制動機械產生的摩擦等等作用。這樣把加速度的概念與增加火藥爆炸力、節(jié)約汽油以及身體健康、感覺緊密地聯(lián)系在一起。物理規(guī)律教學物理規(guī)律反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。它反映了運動變化中各因素之間的本質聯(lián)系，揭露了事物本質屬性之間的內在聯(lián)系，是物理學科結構的

14、核心。物理規(guī)律的教學，是開發(fā)學生智力、培養(yǎng)學生能力的重要途徑。在探索發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程中，可以激發(fā)學生的學習動機，培養(yǎng)學生的科學探究能力，使學生逐步形成科學態(tài)度與科學精神。學習物理規(guī)律是一個復雜的認識過程，它是感性認識與理性認識，特殊認識與一般認識反復結合，相互作用的發(fā)展過程。學生學習物理規(guī)律首先要在具體感知的基礎上，通過抽象概括得出結論，然后將結論運用于實際。物理規(guī)律的教學過程就是幫助學生完成上述復雜的認識過程?；谏鲜稣J知過程，怎樣在課堂上有效進行物理規(guī)律教學呢？筆者淺談自己在物理規(guī)律教學中的一般步驟。1. 創(chuàng)設便于發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律的物理情景要使學生掌握物理規(guī)律，首先要引導學生在物理世界

15、中發(fā)現(xiàn)問題。因此，在教學的開始階段，要創(chuàng)設良好的便于發(fā)現(xiàn)問題的物理情景。在初中物理教學中，創(chuàng)設物理情景最常用的方法是聯(lián)系學生生活中最熟悉的物理現(xiàn)象，如探究影響蒸發(fā)快慢的因素教學時，讓學生聯(lián)系生活中如何使?jié)褚路傻每欤箤W生置身于物理世界中，獲得探索物理規(guī)律所必要的感性知識，提供進一步思考問題的線索和依據(jù)，為研究問題提供必要的知識準備等。在這一階段教學中需要注意的問題是：創(chuàng)設的物理情景既能提供探索物理規(guī)律的感性材料，又能激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。對于問題的提出、猜想與假設以及探索規(guī)律的實驗設計方案，應由學生自己完成，教師只給予適當?shù)囊龑?。例如，在歐姆定律教學中，我們用控制變量法來研究電壓、電流

16、和電阻之間的關系：保持電阻R不變，研究電流和電壓的關系。為此使R兩端的電壓成整數(shù)倍增加，記下每次的電壓值和電流值。保持電壓U不變，研究電流和電阻的關系。為此，改變電阻R值，記下每次電阻值和電流值。這些實驗結果都是學生進行科學抽象的素材。至此，教師便創(chuàng)設了良好的探索物理規(guī)律的課堂情境。2. 引導學生進行科學思維推理，建立規(guī)律在已有概念和實驗數(shù)據(jù)的基礎上，教師要引導學生進行科學思維，即運用比較、分類、分析、綜合、歸納、演繹、判斷等方法，抓住物理現(xiàn)象和過程的本質特征和內在聯(lián)系，摒棄偶然的東西。具體地說，主要是運用實驗歸納法和理論分析法，或者把兩者有機結合起來進行。（1）運用實驗總結規(guī)律的方法由對日常

17、經(jīng)驗或實驗現(xiàn)象的分析得出結論。如聲音產生的教學就可以運用這種方法。先從實驗或對實例分析中得出定性結論，再進一步通過實驗尋求嚴格的定量關系，得出定量結論。如光的折射定律的教學就可以運用這種方法。再通過實驗研究幾個物理量的關系時，先分別控制某些物理量，研究其中兩個物理量的關系，然后加以綜合，提出幾個量的關系。如歐姆定律的教學就可以運用這種方法。限于實驗條件，先介紹前人通過實驗得出的結果，再通過對實驗結果的分析，得出結論。 （2）運用已有知識，通過理論推導，得出物理規(guī)律的方法先用實驗或實例做定性研究，在運用理論推導得出結論。如能量守恒定律的教學就可以運用這種方法。在觀察和日常實驗的基礎上，研究理想實

18、驗，通過推理、想象，得出結論。如在牛頓第一定律的教學中，要引導學生通過在不同平面上做小車沿平面下滑的實驗，發(fā)現(xiàn)平面越光滑，摩擦阻力越小，小車滑得越遠。如果推理到平面光滑、沒有摩擦阻力的情況下，小車將永遠運動下去，且速度不變，做勻速直線運動，從而總結出牛頓第一定律。運用已有數(shù)學知識，進行演繹推理，得出結論。期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書館運用物理量的定義式或函數(shù)圖像，導出物理規(guī)律的公式。（3）提出假說，驗證和修正假說，得出結論對有些物理規(guī)律的研究，先引導學生在觀察實驗或分析的基礎上進行猜想，提出假說，然后再運用實驗或理論加以驗證，并修正假說，得出科學的結論。如對阿基米德原理可以采用這種教法。無論

19、采用哪種方法，都要在探索基礎上，得到物理規(guī)律的文學表述和數(shù)學表達。3. 引導學生對物理規(guī)律進行討論，加深理解對物理規(guī)律的討論一般從以下五方面進行：（1）規(guī)律的物理意義。物理規(guī)律通常用公式來表示，明確公式的物理意義是應用公式的基礎。所以在進行物理規(guī)律教學時，要特別清楚公式或圖像的物理意義。例如，Qcm（T2T1），反映的是在熱傳遞過程中物體吸收和放出熱量所遵循的規(guī)律。（2）強調規(guī)律表述中的關鍵詞語及公式中各字母的物理意義。規(guī)律中的關鍵語句是學生理解規(guī)律和運用規(guī)律的關鍵，在教學中應加以強調，并解釋清楚。例如，阿基米德原理中的“排開”二字應予以強調，因為學生往往會把物體的體積跟排開液體的體積混淆。又

20、如，牛頓第一定律內容“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。”在理解時，要注意定律的適用條件是“物體沒有受到外力作用”，還要理解“或”字的含義。“或”不是指物體有時保持勻速直線運動狀態(tài)，有時保持靜止狀態(tài)，而是指如果物體原來是運動的，它就保持勻速直線運動狀態(tài)；如果物體原來是靜止的，它就保持靜止狀態(tài)。（3）指明公式中各個字母所代表的物理量及其單位。（4）明確規(guī)律的適用條件和范圍。物理規(guī)律都是在一定條件下、一定范圍內總結出來的。如果不考慮規(guī)律的適用范圍亂用公式，就會導致錯誤。因此，在講解規(guī)律時，要指導學生明確規(guī)律的適用范圍。例如，焦耳定律的適用范圍是“純電阻電路”，適用條件“在計算電阻產生的熱量時，一定是通過這個電阻的電流和對應的時