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思维转化在物理概念教学中的应用论文
[摘 要]高中《物理课程标准》提出学校教育要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度来培养学生，这就要求高中物理教师在物理教学方面能够及时地、辩证地适应新的教育理念，改变物理概念教学观念，注重概念教学的过程和方法。在高中一些物理概念教学过程中，经常发现一些学生将某些物理量的概念与其他概念相互混淆，不能对概念形成有效的、正确的认知。针对这一现象提出充分利用实验的优势和精细化的设计对物理概念进行思维转化，提高概念教学的效果。
[关键词]思维转化;物理;概念教学;中学
在高中物理概念教学过程中，很多学生常将一些物理量的概念、内容、形式、适应范围和生活常识混淆，不能对概念形成有效的、正确的认知。
这些现象主要是由于感性认识不足、思维方式不当、思维定式和相关概念干扰等原因造成。所以对于学生在学习物理概念过程中，高中物理教师要鼓励和引导思维定式的积极表现，要及时恰当地引导学生对消极的表现进行思维转化。例如，学生在高中物理学习过程中，由于先接触到质点、机械运动、直线运动、抛体运动、曲线运动等物理概念，主要掌握了通过分析概括一类事物的物理共同属性和本质特征的抽象与概括的思维方法。而在学习密度、速度、电阻、电场、磁感应强度时，如果学生还企图运用这一抽象与概括的思维方法，就不能很好地掌握这种新物理情境下的比值定义法，从而导致不能深刻地理解这些物理概念的含义。对已有的物理概念模式认知进行思考角度的重新加工，抓住物理情景中物理量概念主要的本质，忽略次要的，最后抽象地概括出物理情景中的事物的本质属性和共同特征，形成物理概念。然而这个思维转化过程是需要高中物理教师要逐步引导的，具体可以从两个方面来操作。
一、充分利用实验的优势对物理概念进行思维转化
以学习“电阻”为例，要使学生理解“电阻”这个概念，如果教师运用像讲授直线运动、曲线运动、圆周运动等这些比较直接的学生习以为常的方法时，学生就会对该概念陷入一种习惯性的思维限制。因为学生在生活中很难接触到这一类的物理模型，很难形成物理情景中对电阻的物理模型认知。因此必须让学生思维转化，从另一个思维角度去理解和接受“电阻”的概念。
我们可以这样尝试：将以往在课堂上的讲授形式转移到实验当中去，这就是一个思维转化。
在实验室摆放各种各样的电阻元件，让学生去亲身体验。然后在观察和实验的基础上，学生通过视觉、触觉的体验对电阻有了一定的感官认知，进而对学生进行分组实验。让他们分别参与对不同电阻设定的实验步骤进行实验操作，最后以数据分析、比较、抽象、概括等课堂活动对学生思维转换进行引导。
刚开始，通过感官认知后，学生知道了生活中电阻的各种模样，在脑海形成初始印象。然后让其中一组学生研究某个电阻的多次实验数据，从整理的数据中分析可以得出什么样的结论，在综合各小组成员意见后，教师引导得出：对同一个导体，加在它两端的电压U与通过的电流I之比值是一个定值，并且这个定值是与U和I都无关的恒定的量值。
然后引导学生观察其他小组实验的不同电阻的实验数据是否和第一个小组的实验结论一致。在学生实验后，依然可以得出同样的结论，只是它们各自的比值不一样，说明是两个不一样的电阻。
在其他小组也实验一些生活中常见的导体时，他们都能得出同样结论。于是我们组织学生对于这些结论进行概括，得出结论：每个导体本身都有一个恒量R，不同的导体具有不同的R值。
虽然学生对电阻这个概念已经有了一定的认知，但是还没有形成自己的完整的知识体系里的认知。这时我们需要进一步进行思维转化引导，启发学生进行思维转化，运用类比的思维方式将上述情况与初中学的抽象的“密度”的概念类比：对于同种物质，它的质量和体积之比是一个定值;对于不同的物质这个定值是不同的，这个定值代表了物质的一种特性———密度。那么你从这个角度去怎样理解电阻呢?接下来再让学生悟出这个恒量R，也一定是代表着导体的某种固有属性，进而引导学生在各种不同情况下分析R与I及U的关系，这样便可以在头脑中形成正确的持久的电阻认知。如果学生不经过这一思维转化过程，而是教师直接给出电阻的概念，那么学生对电阻这一概念的理解只能停留在表面层次，在解决实际问题时容易出现错误的惯性思维。尤其是对于如何判断“导体的电阻与所加在导体两端的电压成正比，与通过其中的电流成反比”这样的一类的习题。
二、精细化的设计对直观的概念进行思维转化
以学习“冲量”概念为例，现行的高中物理教材对“冲量”概念及其相互关系的引入都是直接给出的，表述为：冲量是力对物体在时间上作用效果的累积，即动量的变化量。并没有做过多的描述，学生也只能是被动地、机械性地记忆这个概念，至于对物理概念的模型并没有经历构建过程。因此学生在做题时只会模仿和机械地应用，总会犯这样、那样的错误。这时授课教师如果引导学生转化一下思维方式，做如下设计也许会收到很好的课堂效果。
在光滑水平面上，对一个物体施加一个力一定的作用时间后，引导学生先回顾分析“速度”、“速度的变化量”、“速度的变化率”分别具有什么样的物理意义?它们的表达式是什么?学生很容易回答出来，也能够根据以前的学习将它们的表达式写出。
于是学生可以得出：
mv=p，mΔv=m(v2-v1)=Δp。
mΔvΔt=ΔPΔt=ma=F合。
通过对公式的推导分析出：质量与速度的变化率的乘积就是动量的变化率，也就是等于物体所受合外力;再逐步引导将公式变换角度来思考，可以得出ΔP=F合Δt。
学生便可以恍然大悟，原来冲量I=F合t是这样的一个模样，是这样一步步演化来的，由此也加深了学生对该概念模型的认知。虽然整个过程所用时间长一些，但学生对冲量定义的建构过程有了本质的理解，符合学生的认知规律，通过设计思维的转化，更注重了概念形成的过程和方法能力的培养。
综合以上两个方面的概念的教学案例，高中物理教师通过启发学生和引导学生的思维转化，对概念教学有很好的效果，具有很强的实用性。
同时通过思维转化既能体现物理学科的教育理念，又能够使学生掌握课程标准的要求：知识与技能、理解过程与方法、培养情感态度与价值观。
从认知角度来看，思维转化在物理概念教学中的应用符合学生的认知规律，从具体到抽象的教育教学原则。学生在学习物理过程中是经历一个个“思维限制—冲破思维限制—再思维限制—再冲破思维限制……”的周期性适度地远离平衡态的一个过程，这也是学生成长的过程。这就要求教师在教学中精心选择设计典型事例，有意识培养学生的思维转化能力，运用物理思维转化逐步引导学生接受一个正确的、深刻的、全面的概念。
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