2011---2012年度
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目：
如何运用“问题情景创设、比值法”
定义抽象的物理概念
撰写人：庄东祥
如何运用“问题情景创设、比值法”
定义抽象的物理概念
稔山第二中学 庄东祥2008-7-10
在物理学习中，常遇到一些抽象的概念，这对于还处在以形象思维为主的初中生来说，学习难度是比较大的。本人在教学过程中，通过用问题情景创设与比值法帮助学生建立“速度”与“功率”这些抽象概念，效果显著。
首先，速度和功率都是抽象的物理概念；都分别
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示物理过程运动和做功的快慢程度；都是用两个物理量的比值来表示；对于初中生来说，要正确建立这些物理概念难度较大。
一、理论分析：
1、根据认知理论，物理课堂教学过程应该是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的思维过程。解决问题首先要提出问题，因此，教师无论是在教学的整个过程，还是在教学过程中的某些微观环节，都应该十分重视问题情景的创设。所谓问题情景，是指一种具有一定困难，需要学生通过努力克服（或寻找达到目标的途径），且力所能及的学习情景（学习任务）。任何学习的愿望，总是在一定的情景中发生的，只有具有这种问题性的情景，才具有强大的吸引力，对学习具有强烈的激发作用。
从认知角度来看，学生学习的内容和结果对学生来说是新的，是一个课题。但在心理过程上却与科学家创新的发现过程很相似，都是为了解决某个问题而对现有认知结构和方式进行改造和超越，相对自身现有的认知结构和方式而言，这便是创新。这为我们进行物理创新教学提供了一个很好的类科学研究的情景，通过这一教学情景来完善学生的认知结构，培养学生科学的创新能力。因此在教学中要精心创设问题情景，通过问题情景把培养学生的创新意识、创新精神、创新能力落到实处。
物理是一门以实验为基础的科学，物理实验以其直观性、形象性为学生提供了丰富的感性信息。因此利用实验内容设置问题，引导学生通过对实验的观察、研究和分析获得的感性信息去思考问题、探索问题，从而揭示物理现象的本质，探究物理规律。 ①通过实验，激发求知欲 ②通过实验，层层设置情景，探索规律。
在教学中，利用学生原有知识来创设情景，比较容易使学生取得成功，有助于学生积极主动地学习，促进思维的敏捷性和创造性。
2、比值法：比值法就是应用两个物理量的比值来定量研究第三个物理量。它适用于物质属性或特征、物体运动特征、物理过程的特征的定义。
3、控制变量法：自然界各种现象，往往是错综复杂的，常出现某一现象的产生和变化是由很多因素共同决定的。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使其保持不变，然后比较、研究其它两个量之间的关系，这种研究问题的方法就是控制变量法．它是初中物理中常用的，也是有效的探索问题和分析解决问题的科学方法．
二、教学实例：
（一）功率的定义：
1、创设物理情景：
为了研究物体做功快慢与哪些因素有关，教师
设计
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了如下的实验。他让学生在课堂内，把不同的质量的物体匀速提升不同的高度，同时测出相应的所用时间，记录的实验如下表所示。
实验序号
拉力F（N）
提升高度
H（m）
拉力做的功W(J)
所用时间
t(s)
1
200
0．5
100
10
2
100
1
100
14
3
200
1
200
12
4
120
1
120
12
2、问题情景创设和引导。
①教师提问：“分别比较1、2做功的快慢，3、4做功的快慢。你能说出你是用什么方法来判断的吗？”
这样一来，学生凭着看到的感性信息，进一步进行力所能及的学习任务（学习情景），可以较容易地通过讨论，交流后回答：“ a（比较1和2）做功相等时，所用时间较短的做功较快；b（比较3和4）在相等的时间内做的功较多，做功较快。”
②教师进一步层层设计问题情景：“现在请同学们比较1、4两种情况，哪种情况做功比较快？”，“请同学们利用自己的比较方法，结合实验的相关数据，实际比较你的方法是否合理、可行。”
这时，学生会较自然地运用以上的方法a和方法b去进行比较。刚开始会觉得这两种比较方法都无法直接比较出结果。因为1和4两种情况中做功的多少和做功所用的时间这两个前提条件都不相等。教师可以先引导学生通过小组讨论，自行分析归纳并讲出不能直接比较的原因，对作适当的鼓励。
③随后，再引导学生：“同学们能不能设法使得1和4符合以上其中一个前提？”。由于学生之前已经学习了速度的定义方法，自然地使用比值法来达到：“在相同时间内”或“做相同的功”这些前提，进而比较做功的多少或做功所用时间的多少。通过实际计算后，发觉两种比较方法都可行，并与速度概念的定义过程进行比较：通常采用方法b对做功快慢进行定义。
以上的这一个定义过程既给学生一定的思维跨度，同时也能让学生自己自然过渡。实现这一过渡的正是之前创设的实验情景和问题情景，能让学生通过对实验的观察、研究和分析获得的感性信息去思考问题、探索问题，从而揭示物理过程的特征。另外，比值法又应用两个物理量（做功多少和时间）的比值来定量研究反映物理过程特征第三个物理量——功率，完成了从感性认识到理性认识的提升。
类似的教学方法的综合应用，也可以应用在“速度”和“压强”的定义上。稍有不同的是在速度的定义时，由于学生只是在小学阶段学习过速度的定义式，而未能真正理解其物理意义。所以老师在引导时可直接地要示学生以比值法去进行比较；
（二）压强的定义：在压强的定义时，则要以压力的作用效果作为研究的对象，以及结合“控制变量法”和比值法。
1、创设物理情景：
为了研究“压力的作用效果”与哪些因素有关，老师可让学生用手指按住圆珠笔的两端，得到感性认识。再引导学生利用控制变量法，进一步按以下
方案
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时行探究：
A B C
2、问题情景创设：
①教师提问：请同学们比较A、B的压力作用效果大小，A、C的压力作用效果大小。说出你的判断依据。学生回答：B的压力作用效果比A的更明显。C的压力作用效果比A的更明显。
②进一步设计问题情景：请大家再比较B与C的压强大小。学生会认为不能用“受力面积相同”或“压力大小相同”去直接判断了。
③与上一例相同，引导学生利用比值法对这一物理现象作定义：取相同的受力面积，比较受力大小，从而间接表示压力的作用效果的明显程度。即P=F/S：单位面积上所受到的压力大小：压强。
综上所述，合理地运用“问题情景创设、控制变量法与比值法”，可以使学生更好地以感性认识为出发点，利用自己已经掌握的知识和研究方法，提升到理性掌握抽象的物理定义。
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