物理概念课件

高中物理概念教学研究高中物理概念教学研究FenghuaFenghua引言引言王蒙自传（第一部）王蒙自传（第一部）u智慧的最高境界与忠诚密不可分，没有专心致志，智慧的最高境界与忠诚密不可分，没有专心致志，没有始终如一，没有老实苦干，就只有小打小闹的阴没有始终如一，没有老实苦干，就只有小打小闹的阴谋诡计，不可能有真正的智慧。在年逾七旬以后，我谋诡计，不可能有真正的智慧。在年逾七旬以后，我还要说，智慧是魅力，是风度，是远见也是胸怀。还要说，智慧是魅力，是风度，是远见也是胸怀。u我的初中几何老师王文溥是一个极其优秀的数学老我的初中几何老师王文溥是一个极其优秀的数学老师，他善于把一道几何题的做法，解决的过程说得栩师，他善于把一道几何题的做法，解决的过程说得栩栩如生，楚楚动人，诱人，他善于表达智慧的力量与栩如生，楚楚动人，诱人，他善于表达智慧的力量与快乐。快乐。FenghuaFenghua引言引言在怀疑的时代依然需要信仰在怀疑的时代依然需要信仰 卢新宁o我唯一的害怕，是你们已经不相信了不相信规则能战胜潜规则，不相信学场有别于官场，不相信学术不等于权术，不相信风骨远胜于媚骨。o你们或许不相信了，因为追求级别的越来越多，追求真理的越来越少；讲待遇的越来越多，讲理想的越来越少；大官越来越多，大师越来越少。因此，在你们走向社会之际，我想说的只是，请看护好你曾经的激情和理想。在这个怀疑的时代，我们依然需要信仰。FenghuaFenghuau概念u物理概念u物理概念教学u案例概概 念念FenghuaFenghua一、概念的定义：o概念是人对事物本质属性的反映，是在感觉和知觉基础上产生的对事物的概括性认识。o概念是思维的产物，是逻辑思维的最基本单元和形式；抽象性和概括性是概念的最基本特征。FenghuaFenghua一、概念的定义：o概念可以帮助人们对复杂事物作简化、概括或分类的处理。人通过各种感官得到的感性经验丰富多样、千差万别，而在感性经验基础上形成的概念却是相对稳定的。因此，概念成为人们对某种事物的全部知识经验的核心，使有关的知识经验能够围绕这个核心组织起来，构成一定的系统。FenghuaFenghua一、概念的定义：o概念按照事物的共同属性分类，可以帮助学生了解事物之间的从属关系。o概念可以帮助学生在没有直接经验的情况下获得对事物抽象的理解，为发现新知识提供方法。FenghuaFenghua一、概念的定义：o概念学习的过程是人的思维发展的重要过程。概念构成人的思维的基本单位，在人的思维活动中占有重要地位。人借助于概念进行判断和推理，判断由概念构成，推理是从几个判断中引出一个新的判断。人们已经掌握的概念的数量和程度直接影响着思维的进程和水平。FenghuaFenghuap加涅认为，概念可以分成两类具体概念和定义概念。具体概念指可以通过观察直接获得的概念，如上、下等；定义概念（抽象概念）则是只能通过概念定义获得的概念，如很多数学和物理学概念。二、概念分类FenghuaFenghuao奧苏贝尔提出概念可以分为初级概念和二级概念。他认为初级概念是关键特征可以从概念的正反例子，通过分析概括揭示出来的概念；而二级概念则不经过观察概念的正反例子，直接用定义的形式揭示出来，如等腰三角形等。二、概念分类FenghuaFenghuao维果斯基提出概念可以分为日常概念和科学概念。日常概念又称前科学概念，它是没有经过专门的教学，而在日常生活中通过辨别学习、积累经验而掌握的概念；科学概念则是在教学过程中通过揭示概念的内涵而形成的概念。二、概念分类FenghuaFenghua三、概念的内涵和外延：o概念的外延是指具有该概念所反映的本质属性的一切事物。o概念的内涵是指概念所反映的事物的本质属性的总和。o概念的外延和内涵紧密联系、互相制约。FenghuaFenghua四、概念的定义性特征和特异性特征o定义性特征是定义一个概念的必要且充分的特征。o特异性特征是一个概念所呈现出的典型特点，但这个概念所指代的物体并不一定都具备这一特征。物理概念物理概念FenghuaFenghua一、物理学o物理学是研究物质的基本结构、相互作用和运动形态的基本规律的科学，物理学的研究目的在于认识物质运动的普遍规律和揭示物质各层次的内部结构。FenghuaFenghua二、物理学的特点o第一，物理学是一门实验科学，实验是物理学的基础，一切物理学的理论都要经过实验的检验。o第二，物理学是一门具有严密逻辑体系的理论科学。o第三，物理学是一门定量的精密科学，数学在物理学中起着表现形式和推理工具的作用，这使得物理学的理论随时可以接受严格的检验。o第四，物理学是应用范围广泛的基础学科。o第五，物理学是一门带有方法论性质的科学，充满哲理的物理思想中蕴藏着丰富的世界观和方法论。FenghuaFenghua三、物理概念o物理概念是观察、实验和科学思维的产物，是科学共同体的语言。o物理概念具有确定的内涵与外延。o物理概念一般具有量的含义，可以与测量和数学联系起来。o物理概念是不断发展变化的。FenghuaFenghua三、物理概念o物理概念是物理学家在对自然现象和实验现象观察的基础上，经过思维的抽象和概括，而形成的反映物理世界中具有相同本质属性的一类物理现象、物理过程的思维单位。物理概念既是物理思维的产物,又是更高层次的物理思维的工具,物理学家借助于概念,提高推理和判断能力,从而更加深刻地揭示物理现象和物理过程的本质和规律。FenghuaFenghua三、物理概念的特点o物理概念不同于生活概念，它具有确定的内涵与外延。o在物理概念建立过程中，数学作为表现形式和推理工具，发挥着高度概括和抽象的作用，多数物理概念具有量的含义，定量地反映物理现象和物理过程的本质特征，也称为物理量。o随着人类的认识水平和技术水平的不断发展，物理概念是不断发展的。FenghuaFenghua四、物理概念的分类FenghuaFenghua五、物理概念的形成o物理概念主要通过归纳和假设方法定义：o归纳：对所有对象或现象的共同性质的集合。o假设：对对象或现象的本性猜测性定义，通过修正而构造。FenghuaFenghua五、物理概念的形成o科学必须创造自己的语言和自己的概念，供它本身使用。科学的概念最初总是日常生活中的普通概念，但它们经过发展就完全不同，它们已经变换过了，并失去了普通语言中所带有的含糊性质，从而获得了严格的定义，这样它们就应用于科学的思维。FenghuaFenghua五、物理概念的形成归纳方法建立物理概念的例子：描述声音o响度：声音的强弱，由振幅决定，振幅越大响度越大。o音调：声音的高低，由频率决定，频率越高音调越高。o音色：由发声体的材料、结构等决定。FenghuaFenghua五、物理概念的形成假设方法建立物理概念的例子：熵的概念o玻耳兹曼公式：o对于系统的某一宏观态，总有一个热力学概率值与之对应，因而就有一个熵值与之对应。因此，熵是系统状态的函数。o由于自发过程总是朝着热力学概率W增加的方向进行，因此自发过程总是朝着熵增加的方向进行。FenghuaFenghua六、物理观念o观念：客观事物在人脑里留下的概括性的认识。o物理观念：物理学家经历长期的实践和理论研究，概括总结出对物理世界的根本认识。这种认识指导人们继续解释不同的现象并预言其发展规律。物理观念随着物理科学的发展而发展。FenghuaFenghua六、物理观念o我教这门课的主要目的，不是替你为应付某种考试做准备甚至不是为你参加工业部门或军事部门的工作做准备，我极希望使你对奇妙的世界以及物理学家看待这个世界的方式有所了解，我相信这是真正的现代文化的一个主要部分(或许其他学科的教授会反对这种看法,但我相信他们是完全错误的)。你或许不仅对这种文化有所了解，甚至还可能想要加入到人类心智早已经开始了的最伟大的探险中来。”FenghuaFenghua六、物理观念物理概念教学物理概念教学FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o建立引发深入思考的教学情境如果飞来一只足球你敢用头顶吗？如果飞来一只铅球你敢用头顶吗？飞来了一颗质量没有足球大的子弹你敢用头顶吗？12你能计算运动员击球所用的力和球的速度吗？你能计算出炮弹出膛时所受的力和速度吗？怎样计算火箭升空时受的力和速度？FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o设计引发思考的系列化问题o问题的结构是建立物理概念的科学过程的逻辑结构。o问题的结构是学生学习新知识过程中思维活动的“脚手架”。问题的结构渗透着物理观念和方法。FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o设计引发深入思考的系列化问题如果飞来一只足球你敢用头顶吗？如果飞来一只铅球你敢用头顶吗？现在飞来了一颗质量没有足球大的子弹你敢用头顶吗？质量相同的物体以不同的速度向你飞来，你怎样处理？质量不同的物体以相同的速度向你飞来，你怎样处理？运动物体的作用效果与哪些因素有关？动量的变化与那些因素有关？例1FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o设计引发深入思考的系列化问题乒乓球、棒球和铅球先后向你飞来，它们的速度大小相差不多。你们怎样处理？为什么会有这样的区别？物体运动的强弱为什么与质量有关系？为什么和速度有关系？历史上科学家有那些看法？在物体相互作用过程中mv怎样组合是不变量？碰撞中的一个物体，动量的变化与那些因素有关？例2FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o列举一定数量典型的正、反例子o第一，按照从易到难的顺序举例子，尽量不要让学生在理解例子上出现歧义；o第二，挑选彼此不同的例子，便于学生对比处理信息；o第三，如可能对正例和反例进行分析、比较。FenghuaFenghua一、物理概念教学要素：o精选配合深入思考的阶段性练习F Ft t F Ft tFenghuaFenghua 概念形成和概念同化概念形成和概念同化 p概念形成是指从观察和辨别概念例证出发，逐渐发现概念属性的方式。p概念同化是指利用学习者认知结构中原有的概念，通过直接下定义的方式来揭示某类事物的共同特征，从而使学习者获得概念。二、物理概念教学策略：FenghuaFenghua二、物理概念教学策略：区分具体概念和定义性概念区分具体概念和定义性概念o具体概念学习：向学习者提供大量可直接理解其特征的肯定例证和否定例证，通过辨别、概括、抽象来学习概念。o定义性概念学习：通过理解定义学习概念。FenghuaFenghua二、物理概念教学策略：概念的转变概念的转变前概念：学生在正式学习有关知识之前，头脑中存在稳定的、不同于科学概念的认识，它们在很大程度上决定着学生对新知识的理解。学习科学概念是学生关于自然现象的原有概念的发展或转变。FenghuaFenghuao学生原有概念改变、发展和重建的过程，是学习者由前科学概念向科学概念的转变过程。o类型：充实与重建o起源：认知冲突o条件：学习者对当前的概念产生不满；新概念的可理解性；新概念的合理性；新概念的有效性。二、物理概念教学策略：FenghuaFenghua概念转变教学过程o准确探查前概念。o创设情景，造成冲突，帮助学习者明确对原有概念的不满。o探究问题，将思维过程放大放缓放大放缓。o获得正确概念。o巩固。二、物理概念教学策略：FenghuaFenghua讨论：o为什么学生在学习了科学概念后为什么学生在学习了科学概念后还坚持其错误概念呢？还坚持其错误概念呢？FenghuaFenghua讨论：为什么学生在学习了科学概念后还坚持其错误概念呢？为什么学生在学习了科学概念后还坚持其错误概念呢？概念须长时间形成，学生的各种图式均在形成过程中；学生认为用已有图式已足够应付日常生活，因而将学校里所学的都存入已有图式中，看不出有改变已有图式的必要性；有些课程在短时间内介绍了许多概念，使学生不能深入思考以达到完全理解，他们往往求助于机械学习，而现行的考试某种程度也往往鼓励学生进行机械学习而不是理解；有些新图式与学生的已有图式发生严重冲突，学生往往拒绝接受新图式。FenghuaFenghua讨论：为什么学生在学习了科学概念后还坚持其错误概念呢？为什么学生在学习了科学概念后还坚持其错误概念呢？p科学语言的过分简洁也造成了学生的日常概念和科学概念之间的差异。p帮助学生建构科学概念，包含着一个介绍科学文化的过程，这个过程实际上是将科学团体提出的概念和理论提供给学生，与学生讨论其意义并形成自己的科学思维。FenghuaFenghua讨论：为什么有些学生平时成绩不错，为什么有些学生平时成绩不错，而到综合性、终结性的考试时成绩就而到综合性、终结性的考试时成绩就不理想？不理想？FenghuaFenghua三、概念图的学习概念图是指以图解的方式，直观地、结构化地描述两个或多个概念之间关系的一种图。o概念关系的网络图像化o思维可视化45FenghuaFenghua三、概念图的学习FenghuaFenghua三、概念图的学习概念图的构成要素47p节点p概念p命题p关系p层级p连结线和连结语p交叉连结FenghuaFenghua三、概念图的学习例：用下列术语完成概念图：恒定速率、抛体运动的水平部分、恒定加速度、匀速直线运动、匀速圆周运动。48匀速直线运动恒定加速度抛体运动的水平部分恒定速率匀速圆周运动案案 例例FenghuaFenghua电场西城教研中心（北京师范大学附属实验中学）西城教研中心（北京师范大学附属实验中学）王运淼王运淼老师老师FenghuaFenghuao苹果静止释放地球引力o力是物体间的相互作用o苹果与地球之间怎样发生相互作用？o带电物体间怎样发生相互作用？o磁铁磁极间怎样发生相互作用？o磁场、电场、引力场场的客观存在FenghuaFenghuao怎样认识场？一片区域、看不见、摸不着、对物体产生作用、可以感受它的存在；实验直观感受不同位置场的强弱不一；o怎样描述？力越大，场一定越强吗？定性描述场FenghuaFenghuao试探电荷电场力表示场的强弱不合适，寻找新的量表示场的强弱；o同一位置F/q的比值没变。o用自己的语言说。定量描述场FenghuaFenghuao方向o定义新物理量的方法比值法o场的客观性o点电荷的场强描述特殊场FenghuaFenghua结 语o智慧的最高境界与忠诚密不可分，没有专智慧的最高境界与忠诚密不可分，没有专心致志，没有始终如一，没有老实苦干，心致志，没有始终如一，没有老实苦干，就只有小打小闹的阴谋诡计，不可能有真就只有小打小闹的阴谋诡计，不可能有真正的智慧。在年逾七旬以后，我还要说，正的智慧。在年逾七旬以后，我还要说，智慧是魅力，是风度，是远见也是胸怀。智慧是魅力，是风度，是远见也是胸怀。本 节 结 束本 节 结 束感 谢 聆 听 本 课 程，课 件 可 任 意 编 辑，请 下载 后 调 整 使 用T h a n k y o u f o r l i s t e n i n g t o m y c l a s s a n d h a v e a g o o d l i f e