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      滲透大概念教育理念培養(yǎng)中學(xué)生物理觀念

      2020-05-11 06:13:07劉慶業(yè)
      廣西教育·B版 2020年1期
      關(guān)鍵詞:物理觀念核心概念大概念

      【摘 要】本文闡述通過(guò)形成認(rèn)知體系、觸及知識(shí)本質(zhì)及解決具體問(wèn)題的教學(xué)實(shí)踐,以不斷滲透大概念教育理念,培養(yǎng)中學(xué)生的物理觀念,提升學(xué)生的高中物理核心素養(yǎng)。

      【關(guān)鍵詞】高中物理 大概念 核心概念 物理觀念

      【中圖分類(lèi)號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

      【文章編號(hào)】0450-9889(2020)01B-0151-02

      大概念教學(xué)思路的基本要求是要把握住在物理學(xué)習(xí)中起核心引領(lǐng)作用的概念,這類(lèi)概念相比于一般概念而言更具有抽象性、概括性。在選取時(shí),教師要提取能夠組織具體學(xué)科知識(shí)的關(guān)鍵性概念,在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行持續(xù)的教和學(xué),將知識(shí)系統(tǒng)地連貫起來(lái),幫助學(xué)生掌握物理概念及規(guī)律,從而培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理觀念。

      一、加強(qiáng)聯(lián)系,形成認(rèn)知體系

      (一)延伸,擴(kuò)展視野。大概念教育理念所強(qiáng)調(diào)的核心概念和共同概念一般都是抽象性和概括性較強(qiáng)的概念,教師可以引導(dǎo)學(xué)生就物理知識(shí)和客觀現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)想延伸,幫助學(xué)生擴(kuò)展視野,學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

      例如,在講述“機(jī)械振動(dòng)”這個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候,教師引導(dǎo)學(xué)生從生活普遍的現(xiàn)象中展開(kāi)聯(lián)想和延伸,讓學(xué)生擴(kuò)展視野,深化物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。在進(jìn)行教學(xué)時(shí),教師可以先讓學(xué)生觀察在風(fēng)中的樹(shù)枝是如何擺動(dòng)的,水中的浮標(biāo)是怎樣上下運(yùn)動(dòng)的,鐘擺的擺動(dòng)有什么規(guī)律等具體的客觀現(xiàn)象,讓學(xué)生通過(guò)觀察自主思考這些現(xiàn)象的共同運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),進(jìn)而引出機(jī)械振動(dòng)的概念。上述現(xiàn)象所蘊(yùn)含的物理規(guī)律實(shí)質(zhì)就是機(jī)械振動(dòng),機(jī)械振動(dòng)的概念就是“物體在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)”。然后再通過(guò)演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生更加清楚地了解機(jī)械振動(dòng)的概念。

      在延展物理知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生深入探究的過(guò)程中,教師要注重讓學(xué)生自主地去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,找到知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián),探索物理知識(shí)的應(yīng)用。而不是把大概念教育理念流于形式,將知識(shí)的延伸當(dāng)成可有可無(wú)的課堂內(nèi)容。如果掌握的知識(shí)之間是孤立的、零碎的,那么容易導(dǎo)致概念教育理念難以發(fā)揮大的作用。

      (二)對(duì)比,深入內(nèi)核。大概念教育理念更為強(qiáng)調(diào)的是物理知識(shí)教學(xué)的整體性和系統(tǒng)性,教師不能忽略相似概念的區(qū)別和聯(lián)系。一些物理概念具有很大的相似性,需要加以區(qū)分。如果不能清楚地認(rèn)識(shí)到兩者的差異,學(xué)生將會(huì)曲解概念的原意,影響其對(duì)知識(shí)內(nèi)容的理解和應(yīng)用。

      例如,在高中物理中“磁場(chǎng)強(qiáng)度”與“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這兩個(gè)概念,教師可運(yùn)用比較法幫助學(xué)生通過(guò)對(duì)比區(qū)分這兩個(gè)概念的相似與不同的地方,使學(xué)生區(qū)分出這兩個(gè)相似概念。磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)基本的物理量,它描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,是一個(gè)矢量,其符號(hào)用 B 表示,單位是韋伯/平方米(Wb/m2)或特斯拉(T)。磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)的性質(zhì),用 H 表示,其定義式為 ,式中 B 是磁感應(yīng)強(qiáng)度,M 是磁化強(qiáng)度,μ0 是真空中的磁導(dǎo)率,H 的單位是安/米。在進(jìn)行教學(xué)時(shí),教師要把這兩個(gè)概念放在一起讓學(xué)生通過(guò)比較來(lái)認(rèn)識(shí)它們的異同點(diǎn)。磁感應(yīng)強(qiáng)度反映的是相互作用力,是兩個(gè)參考點(diǎn) A 與 B 之間的應(yīng)力關(guān)系,而磁場(chǎng)強(qiáng)度是主體單方的量,比如 A 點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度,不管 B 方有沒(méi)有參與,這個(gè)量是不變的。通過(guò)這樣的方式,讓學(xué)生利用對(duì)比更加深刻地認(rèn)識(shí)物理概念,把握概念所蘊(yùn)含的本質(zhì)內(nèi)核。

      對(duì)比是一種學(xué)習(xí)物理概念及規(guī)律的重要方法。在高中物理的教學(xué)過(guò)程中,教師要善于運(yùn)用對(duì)比的教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生找出易混淆的概念間的異同點(diǎn),幫助學(xué)生進(jìn)一步區(qū)分概念,掌握其蘊(yùn)涵知識(shí)內(nèi)容的本質(zhì)內(nèi)核,從而獲取準(zhǔn)確的、明晰的物理概念,促使知識(shí)體系的建構(gòu)更具有邏輯性和系統(tǒng)性。

      二、彼此融合,觸及知識(shí)本質(zhì)

      (一)梳理內(nèi)部結(jié)構(gòu),整體把握。知識(shí)不是孤立的,大概念教育理念傳遞的教學(xué)思想就是要從高中物理學(xué)科中具有最大概括性和內(nèi)核性的概念出發(fā),對(duì)物理知識(shí)內(nèi)容加以組織和綜合,梳理知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),減少知識(shí)的枯燥使用和單調(diào)重復(fù),促進(jìn)知識(shí)間的彼此融合,從而從整體上把握物理知識(shí),觸及知識(shí)的本質(zhì)。

      例如,“直線運(yùn)動(dòng)”,在大概念教學(xué)理念中將知識(shí)進(jìn)行梳理,形成知識(shí)體系。在學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),學(xué)生需要掌握的概念有參考系、質(zhì)點(diǎn)、時(shí)間、時(shí)刻、位移、速度、加速度等,這些概念是學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)時(shí),我們用框架圖的形式將其基本運(yùn)動(dòng)形式的勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)大類(lèi)表示。其中,勻速直線運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)內(nèi)容包括速度公式 ,位移公式 s=vt,以及 v-t 圖象、s-t 圖象等;勻變速直線運(yùn)動(dòng),我們從規(guī)律和特例兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行歸納,規(guī)律包括 vt=v0+at,,vt2-v02=2as,v-t 圖象等。勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例分為自由落體和豎直上拋兩大類(lèi),自由落體涉及的公式有 vt=gt, 等;豎直上拋涉及的公式有 ,vt2-v02=-2gh 等。教師幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu),整體把握知識(shí)。

      在梳理知識(shí)結(jié)構(gòu),整體把握知識(shí)內(nèi)容的過(guò)程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用概念圖、思維導(dǎo)圖等圖示方法,讓學(xué)生借助概念圖的形式對(duì)自己學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行歸納和概括。在這個(gè)過(guò)程中,將抽象的文字轉(zhuǎn)換為直觀形象的圖形,從而有利于學(xué)生理清思路,加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

      (二)加強(qiáng)整合應(yīng)用,另辟蹊徑。加強(qiáng)知識(shí)整合應(yīng)用的要求是學(xué)生要通過(guò)知識(shí)的歸納和整合,在學(xué)習(xí)新知識(shí)或者解決物理問(wèn)題的時(shí)候,能夠從自己的知識(shí)體系里準(zhǔn)確而有效地調(diào)動(dòng)和運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)。具體而言,學(xué)生要能將接收到的陌生信息迅速地與已知的知識(shí)內(nèi)容聯(lián)系起來(lái),自如地調(diào)用或駕馭有關(guān)的物理概念及規(guī)律去理解新知識(shí)、解決物理問(wèn)題。

      在加強(qiáng)知識(shí)整合應(yīng)用的過(guò)程中,教師要不斷嘗試新方法和改進(jìn)教學(xué)方法,另辟蹊徑,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效遷移。但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),要想對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行整合應(yīng)用難度較大,因此教師要結(jié)合學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備量、理解能力、認(rèn)知發(fā)展水平等為學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移創(chuàng)設(shè)條件,循序漸進(jìn)地發(fā)展學(xué)生知識(shí)整合的能力。

      三、聯(lián)系實(shí)際,解決具體問(wèn)題

      (一)結(jié)合情境,擴(kuò)大涉獵范圍。就高中物理知識(shí)而言,大概念教育離不開(kāi)“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)與相互作用”和“功與能”等這幾個(gè)核心概念。教師要善于把握和利用好核心概念,從核心概念出發(fā),延展相關(guān)物理知識(shí)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生圍繞大概念形成對(duì)物理學(xué)習(xí)的整體認(rèn)識(shí),擴(kuò)大涉獵范圍,深化物理認(rèn)識(shí)。

      例如,加速度是學(xué)生在高中物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中需要掌握的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,但學(xué)生在理解這個(gè)概念時(shí)很容易與速度混淆。教師要善于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生結(jié)合情境進(jìn)行思考,綜合認(rèn)識(shí)。利用多媒體播放小型轎車(chē)和列車(chē)起步后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,讓學(xué)生逐一思考速度變化如何、誰(shuí)的速度變化大、誰(shuí)的速度變化快等問(wèn)題,讓學(xué)生結(jié)合生活情境思考它們速度變化的情況。再展示飛機(jī)起飛、迫擊炮發(fā)射等具體事例,讓學(xué)生區(qū)分速度大、速度變化大、速度變化快慢這三種情況的含義。其中特別要提醒學(xué)生注意“物體運(yùn)動(dòng)的快慢”和“運(yùn)動(dòng)速度快慢變化”是完全不同的內(nèi)容表達(dá),進(jìn)而讓學(xué)生感受到速度及加速度是不同的物理量。速度表示運(yùn)動(dòng)的快慢,而加速度表示速度變化的快慢,用 a 表示,即 ,單位是 m/s2,是矢量,既有大小又有方向。

      在高中物理的教學(xué)過(guò)程中,結(jié)合情境的教學(xué)實(shí)踐是使學(xué)生與社會(huì)生活直接接觸,將理論和實(shí)際有機(jī)地結(jié)合的積極嘗試。教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的、有啟發(fā)性的生活情境,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,渲染課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

      (二)碰撞思維,生發(fā)瞬間靈感。我們說(shuō)靈感思維是具有突發(fā)性、模糊性和非自覺(jué)性的,它有時(shí)就誕生于思維碰撞的電光石火的瞬間。教師在聯(lián)系實(shí)際,解決具體問(wèn)題的教學(xué)過(guò)程中,要鼓勵(lì)學(xué)生大膽地利用所學(xué)的物理知識(shí)去思考和解決問(wèn)題,讓思維盡情地碰撞。由此在某一個(gè)瞬間可能就會(huì)靈光乍現(xiàn),讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和應(yīng)用有豁然開(kāi)朗之感,從而提升學(xué)生的物理觀念。

      例如,以生活中學(xué)生經(jīng)常玩的一個(gè)游戲進(jìn)行導(dǎo)入,甲、乙兩個(gè)同學(xué)手拉手玩拔河的游戲,結(jié)果甲同學(xué)贏了乙同學(xué),那么這兩個(gè)同學(xué)是誰(shuí)受的拉力更大一些?學(xué)生開(kāi)始在思考這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,不假思索地說(shuō)肯定是乙,因?yàn)榧宗A,甲把乙拉過(guò)去,所以乙同學(xué)受到的拉力更大一些。這時(shí),教師不要直接告訴學(xué)生題目的正確思路和解法,而是要告訴學(xué)生生活中有些感覺(jué)不是完全科學(xué)和正確的,在面對(duì)一些物理問(wèn)題時(shí),不要簡(jiǎn)單地把生活中的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)成規(guī)律來(lái)用,為學(xué)生解題靈感的出現(xiàn)創(chuàng)設(shè)條件。進(jìn)而讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)深入分析題目,根據(jù)牛頓第三定律,甲、乙兩人之間的拉力是相互作用力,大小相等,方向相反,甲勝乙是因?yàn)榧资芎贤饬?duì)甲作用的結(jié)果,二人拉力是一樣大的。

      在這個(gè)過(guò)程中,教師要明確的一點(diǎn)是學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的整合和應(yīng)用能力水平不是很高,在理解上不免會(huì)存在片面、偏差和疑惑的時(shí)候,這些是不可避免的。教師要引導(dǎo)學(xué)生自主思考、大膽嘗試、探索交流、相互合作、共同探究,從而使學(xué)生在思維的碰撞和融合中獲取知識(shí)、解決問(wèn)題,深化對(duì)物理知識(shí)的理解和應(yīng)用。

      大概念教育理念的傾向是把物理學(xué)習(xí)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為大概念的、連續(xù)的、相互貫通的知識(shí)體系建構(gòu)的歷程,整個(gè)學(xué)習(xí)歷程是相互聯(lián)系、不可分割的整體。隨著教學(xué)目標(biāo)的不斷躍升,知識(shí)體系的填充和歸納就更豐富、更系統(tǒng),從而使學(xué)生不斷地形成更加完整的認(rèn)知體系,觸及知識(shí)本質(zhì),解決具體問(wèn)題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念,提升學(xué)生的高中物理核心素養(yǎng)。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]曹金龍.用大概念教育促進(jìn)高中物理觀念的形成和發(fā)展[J].物理教學(xué)探討,2019(1)

      [2]魯世明.新課改高中物理概念的學(xué)習(xí)策略[J].中學(xué)物理,2011(29)

      【作者簡(jiǎn)介】劉慶業(yè),男,中學(xué)一級(jí)教師,現(xiàn)就職于廣西玉林市博白縣沙河中學(xué),從事中學(xué)物理教學(xué)。

      (責(zé)編 盧建龍)

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