談物理概念及教學(xué)（一）

          束  義  福

摘要：本文闡述物理概念的涵義、特點(diǎn)、分類以及對(duì)物理概念教學(xué)的目標(biāo)、特點(diǎn)、環(huán)節(jié)、引入方式、基本方法與注意問(wèn)題作嘗試性探討。

關(guān)鍵詞：物理概念  物理概念教學(xué)

一、物理概念的一般涵義

物理概念是從大量的物理事實(shí)（實(shí)驗(yàn)結(jié)果）及邏輯思維結(jié)果的概括、抽象出來(lái)的，是反映物理本質(zhì)屬性和共同特征的一種科學(xué)抽象。是構(gòu)建物理學(xué)理論體系的基本要素，是組織物理學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。物理概念既是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的一種結(jié)晶，又是解決物理問(wèn)題的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。

物理概念反映著人類認(rèn)識(shí)物理世界艱難而漫長(zhǎng)的智力活動(dòng)過(guò)程，它是人類對(duì)物理世界進(jìn)行分析、綜合、分化、整合的精細(xì)化、準(zhǔn)確化的產(chǎn)物。物理概念既是物理思維的產(chǎn)物，又是更高層次物理思維的工具。物理思維只有借助于概念才能提高推理和判斷能力，才能深刻揭露物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的本質(zhì)和規(guī)律，物理概念不同于物理規(guī)律，它既是物理大廈的磚石或物理學(xué)的細(xì)胞，又是把物理世界的數(shù)學(xué)描述、物理現(xiàn)象本質(zhì)物征詞的表達(dá)以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量聯(lián)系起來(lái)的紐帶，從而可以說(shuō)，物理概念是物理學(xué)的精髓。

二、物理概念的特點(diǎn)
    (一)、鮮明的客觀性。物理概念在很大程度上區(qū)別于一般的科學(xué)概念、物理概念建立在實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的基礎(chǔ)上，也就是說(shuō)，幾乎每個(gè)物理概念都可以由某種實(shí)驗(yàn)和測(cè)量方法或者用操作定義來(lái)作出嚴(yán)格的規(guī)定，例如規(guī)定單位正電荷、受力為該電荷所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度；規(guī)定單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為電流強(qiáng)度等。

(二)、高度的抽象性。一個(gè)物理概念只有經(jīng)過(guò)個(gè)體意義的智力活動(dòng)過(guò)程才能獲得，不管是“接受學(xué)習(xí)”或者是“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”，教師或教材的干預(yù)絕對(duì)不能取代學(xué)生自己的觀察、經(jīng)驗(yàn)、知覺(jué)、操作、實(shí)驗(yàn)、探索和思維等必要的心理活動(dòng)，正是這種心理活動(dòng)以及個(gè)體和環(huán)境間的相互作用，才能找出我們所研究的物理現(xiàn)象或情境的異同點(diǎn)，抽象出其本質(zhì)和有別于其他特點(diǎn)的屬性，籍此形成物理概念。

(三)、高度的概括性。物理概念不是具體物理實(shí)體的形象，也不是主觀的心理圖象，而是有別于一種物理現(xiàn)象或一類物理過(guò)程的某一種現(xiàn)象或過(guò)程的理解和概括，例如，物理學(xué)中的能量，作為一個(gè)概念的實(shí)體，它既是一個(gè)抽象于基本物體、具體能量而存在的觀念中的東西，又是一個(gè)可以通過(guò)能對(duì)外做功而被察覺(jué)、被操作的“獨(dú)立存在物”，能量最顯著的特點(diǎn)是多樣性和守恒，中學(xué)物理中能量被描述為物體做功本領(lǐng)的量度，“做功本領(lǐng)”是從物理世界千姿百態(tài)的能量中概括出來(lái)的共同本質(zhì)屬性。

物理概念是科學(xué)的抽象，是物理學(xué)的科學(xué)語(yǔ)言，深刻地、真實(shí)地、正確地反映自然。物理概念具有以下特點(diǎn)：

(四)、定義語(yǔ)詞性。一般物理概念都是用詞語(yǔ)來(lái)定義其物理意義的，對(duì)概念常常是先下一個(gè)詞語(yǔ)定義，然后揭示其內(nèi)涵。如“慣性概念”，把物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的這種性質(zhì)叫“慣性”。其主體部分是“這種性質(zhì)叫慣性”，而定義語(yǔ)體的修飾部分“……保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)……”，它不同于一般語(yǔ)句。出于表述的精確的需要，用于定義物理概念的語(yǔ)詞一般都很精煉，較之一般語(yǔ)句，其句法結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、異常，這在很大程度上掩蓋了物理概念的本質(zhì)，導(dǎo)致一些學(xué)生對(duì)物理概念會(huì)背而不能真正理解。

(五)、縱向銜接性。物理概念很大程度上是自然常識(shí)，初中物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)的延伸、拓寬和進(jìn)一步研究（如定量研究），物理概念對(duì)它們具有一定的程度的繼承性，重視物理概念與小學(xué)、初中相關(guān)知識(shí)的銜接，要注意克服知識(shí)的局限性，避免因注意到銜接而造成思維定勢(shì)，影響對(duì)概念的物理意義的把握。

(六)、漸次衍生性。物理概念一個(gè)常用定義的方法是屬加種差，即先找出與待定義概念最鄰近的屬概念屬概念已被定義過(guò)，然后加上待定義概念與屬概念下其他概念的本質(zhì)差別（種差），由此而引出待定義概念的定義。例如以“力”作為屬概念，用它加上不同的種差，就可以引出重力、摩擦力、彈力的概念等。種差也可以看作概念之間的本質(zhì)差別。種差的來(lái)源有兩個(gè)：一個(gè)來(lái)源是物理現(xiàn)象的發(fā)生條件。如重力產(chǎn)生條件為地球與物體之間的相互吸引，而滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件為物體接觸面間的相對(duì)滑動(dòng)。另一個(gè)來(lái)源是具體的物理量之比或之積，如“速度”，作為標(biāo)致物體運(yùn)動(dòng)屬性的概念，就是由屬概念“時(shí)間”和“位移”衍生而來(lái)的。它在數(shù)值上等于運(yùn)動(dòng)物體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移。類似，“功量”概念就是由屬概念“力量”和“位移”衍生而來(lái)，數(shù)值上等于力和位移兩者的乘積。這種用屬概念加種差定義物理概念的方法，使物理概論顯示了它的衍生性和層次性。

(七)、具體形象性。物理概念大多是從日常生活中經(jīng)常耳聞目睹的物理現(xiàn)象中總結(jié)出來(lái)的，實(shí)際生活中容易找到活生生的概念實(shí)例。學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)豐富了有關(guān)概念的感性經(jīng)驗(yàn)，為建立正確的物理概念提供了一定的表象基礎(chǔ)。物理概念的具體形象性在一定程度上降低了概念的抽象性，使概念成了充實(shí)豐滿的東西。當(dāng)然，在“具體形象性”的背后也存在著陰影，那就是生活經(jīng)驗(yàn)又往往限制了學(xué)生對(duì)概念的進(jìn)一步理解，使學(xué)生不能擺脫具體表象的束縛，以致將具體材料當(dāng)成了概念的化身，或混淆了日常生活概念與科學(xué)概念。而物理概念的真正掌握則應(yīng)擺脫表象，使概念源于生活，高于生活，又能夠回到生活。

(八)、特定性和可檢驗(yàn)性。另外，物理概念的內(nèi)涵是特定的、每個(gè)概念都有明確的物理意義，它只是物理客體（或過(guò)程）某一個(gè)或某幾個(gè)方面的性質(zhì)的抽象概念；它經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，它是人類思維對(duì)物體客體本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，物理概念具有內(nèi)涵的特定性和可檢驗(yàn)性。

(九)、可發(fā)展性。物理概念還具有可發(fā)展性，物理概念的內(nèi)涵及外延可隨著認(rèn)識(shí)的深化和實(shí)驗(yàn)手段的發(fā)展而不斷充實(shí)、擴(kuò)大、發(fā)展，從原來(lái)的物理概念可以產(chǎn)生出新的概念。如通過(guò)類比，電磁振蕩概念可以從機(jī)械振動(dòng)概念中產(chǎn)生出來(lái)的。隨著科學(xué)發(fā)展，舊概念不斷揚(yáng)棄，新概念不斷涌現(xiàn)。

三、物理概念的分類

物理概念按規(guī)定性分類：可分為實(shí)體概念——將反映客觀存在的一類事物、現(xiàn)象或過(guò)程的概念；屬性概念——將描述物理變化過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)的概念；量化概念——將從量的方面反映物體某些性質(zhì)的強(qiáng)弱或物理變化快慢、或某些物理量間關(guān)系的概念。按概念產(chǎn)生方式分類：有理想化概念（如理想氣體、簡(jiǎn)諧振動(dòng)等）；有效概念（如坐標(biāo)軸合力、合力等）；有操作性概念（如力、振動(dòng)的合成與分解、電容器的充電與放電等）。

根據(jù)定性、定量又可分為定性概念和定量概念兩類。用文字語(yǔ)言來(lái)定義和描述為定性概念，用數(shù)字語(yǔ)言定義和描述為定量概念。

對(duì)概念進(jìn)行劃分是揭示概念內(nèi)涵外延的邏輯方法。概念劃分的思想和方法在物理解題中十分有用。

四、物理概念教學(xué)的目標(biāo)

教育理論認(rèn)為“抽象的東西是認(rèn)識(shí)具體的東西的手段”。又認(rèn)為“研究從抽象到具體的教學(xué)過(guò)程，是提高教學(xué)質(zhì)量的必要條件”。由此可見(jiàn)，提高物理概念教學(xué)質(zhì)量，對(duì)提高物理學(xué)科教學(xué)質(zhì)量而言，無(wú)疑是十分重要的。

在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生感到物理難學(xué)，其癥結(jié)在于物理概念沒(méi)有掌握，因而“生吞活剎”地“咽下”了很多定律、公式之類，卻“食而不化”，結(jié)果必然是豐富的物理含義被形形式式的數(shù)學(xué)符號(hào)所淹沒(méi)，使生動(dòng)活潑的內(nèi)容變成了枯萎僵死的教條，結(jié)果是白費(fèi)了精力。因此，物理教學(xué)中，教師教好概念，學(xué)生學(xué)好概念是減負(fù)增效的重要措施，是提高素質(zhì)教育的具體內(nèi)容，是提高教學(xué)質(zhì)量的極為重要的課題。

物理概念教學(xué)的目標(biāo)是教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)之一，也是評(píng)價(jià)教學(xué)效果的依據(jù)之一，概念教學(xué)過(guò)程中，要使學(xué)生切實(shí)地掌握每一概念的內(nèi)涵和外延，善于將概念運(yùn)用到有關(guān)物理定律及理論之中，培養(yǎng)運(yùn)用物理概念求解物理問(wèn)題的思維能力，為使物理概念教學(xué)目標(biāo)具有可操作性，應(yīng)注意目標(biāo)點(diǎn)與知識(shí)整體間的關(guān)系，重視內(nèi)在聯(lián)系，且有機(jī)結(jié)合各項(xiàng)目標(biāo)于教學(xué)中。

五、物理概念教學(xué)的特點(diǎn)

物理概念教學(xué)具有連貫性、重復(fù)性、遞進(jìn)性，對(duì)概念的認(rèn)識(shí)是螺旋式上升的，學(xué)生學(xué)習(xí)概念是循序漸進(jìn)的，需要一個(gè)由淺入深，綜合概括、抽象思維的過(guò)程。

六、物理概念教學(xué)的環(huán)節(jié)

(一)引入環(huán)節(jié)——啟動(dòng)思維

某個(gè)概念的形成，首先要產(chǎn)生一個(gè)注意指向，明確為什么要學(xué)習(xí)這個(gè)概念，引入它有什么用？它又是在什么知識(shí)基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來(lái)的，例如電功率概念的引入是在電功的基礎(chǔ)上，通過(guò)不同電流在不同時(shí)間內(nèi)作相等的功和在相等時(shí)間內(nèi)作不同電功的問(wèn)題，而提出了需要找一個(gè)能表示電流作功快慢的物理量——電功率的概念。這樣就能把思維活動(dòng)引導(dǎo)到某一特定的方面，我們的物理思維活動(dòng)也就啟動(dòng)了，并沿著一定的思路去探索，隨著圍繞如何表達(dá)電流作功快慢的思維活動(dòng)的展開(kāi)，自然形成電功率的概念，建立電功率的三種表達(dá)式。