物理概念和规律教学的三个阶段

物理概念和规律教学的三个阶段

第一篇：物理概念和规律教学的三个阶段

物理概念和规律教学的三个阶段

物理概念和规律的教学在初中物理教学中处在核心地位，建立概念和形成规律是一个从具体到抽象，再由抽象到具体的认识过程．在这个过程中，学生的认识能力将得到充分发展。所以，探索物理概念和规律的教学方法是物理教学的永恒话题。“物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式；物理规律（包括定律、公式、原理和法则）是物理现象或过程的本质联系在一定条件下必然发生、发展和变化的规律性的反映”，所以这类知识有着高度的抽象性和广泛的应用性，结合初中学生的认知特点，认为这类知识的教学宜采用三个阶段的教学步骤，具体阐述如下：

一、概念的建立和规律的形成阶段

初中物理中的概念和规律多为物理学中最基本的概念和规律，而这些概念和规律一般是从大量的物理现象中总结出来的。但由于初中学生抽象思维能力不强，又易受前科学概念的干扰，妨碍了正确物理概念的建立和规律的形成。那么，如何排除这些干扰，建立科学的概念和规律呢? 1．创设问题情境，明确建立概念和规律的需要和意义“在学生的相异构想与新的物理知识相冲突时，怎样才能促成认知结构的顺应，从而实现由前概念向科学概念的转变呢?关键是设法给学生一个巨大的‘震颤'，以动摇其顽固信念的基础”。所以设置问题情境，让学生用以往的知识概念无法解决或新现象与“前概念”产生矛盾时，他们就会体会到建立新概念和规律的意义和需要，主动放弃“前概念”的影响，急于了解新的知识。这样目的明确、积极主动的准备状态，为新知识的学习创造了良好的前提。如对速度概念的教学，可以设立这样的问题情境：（1）一般情况下，兔子和乌龟谁跑得快?（2）在“龟兔赛跑”的故事中，我们能说兔子跑得快吗?这样接着引出常用的两种比较物体运动快慢的方法和物理学中用单位时间内通过的路程来比较运动快慢的规定，为速度概念的建立打下基础。

2．阐述清楚建立概念和形成规律的思路

在学生有一定的需要和积极的准备状态下，教师要利用各种适宜的方法，如实验探索、理论推导等，向学生阐明概念和规律的形成过程，建立新旧知识的链接。如在牛顿第一运动定律的教学中，对斜面小车实验现象进行充分的分析：在小车运动的方向上受到的阻力越小，小车运动的距离越远；再用外推法分析、介绍历史上科学家对此问题的研究结果，逐步得出牛顿第一运动定律．这样学生对该规律的建立就有了一个清晰的过程。在知识学习中，能让学生知其“所以然”，为他们正确理解、灵活运用概念和规律奠定基础，而且这样的学习印象深刻，记忆牢固，学习效果较好。“物理教学中常听到教师埋怨，学生学得不活，只会死记硬背，遇到实际问题一筹莫展，物理知识支离破碎，等等，其根源都在于概念教学之初没有让学生充分地历经概念获得的全过程”。另外，概念和规律的建立一般都含有一定的物理思维方法，在阐述它们的建立过程中学生也学会了一定的思维方法，如牛顿第一运动定律中的外推法，阿基米德原理教学的控制变量法等等，这对提高学生学习物理的能力大有帮助。所以让学生清晰而且准确地了解概念和规律的建立和形成过程，是概念和规律教学的必需阶段。

3．准确呈现概念和规律的内容

物理学中的概念和规律的陈述语言或公式十分精炼和准确，概括程度非常高。在教学中，向学生呈现教学内容时，不但要准确，而且对一些关键字词应加以突出，给予适当的说明，以引导学生足够的注意和正确理解，并与其他类似的或易混淆的概念和规律进行比较，建立类比联系。如牛顿第一运动定律的内容中要强调“匀速直线运动或静止”，其中“或”要提醒学生注意；又如密度和速度等概念的定义中要解释“单位”的含义；再如压力与重力的区别要加以比较。这样在理解时不致于产生歧义，并能建立起多方联系。

“概念反映事物的本质特征，但它仍然要和感性经验密切联系着”，因此，“人在利用概念进行思维时经常都需要具体形象的帮助和支持”，所以，只给学生一个准确的文字表述还不够，还应给学生

一些典型的事例，帮助学生将抽象的概念和具体的事例联系起来，建立范例模型，这也是呈现概念及规律的不可缺少的方面。

二、运用、理解概念和规律的阶段

概念和规律呈现出来之后，就必须对其加以运用、练习，以加深理解，将陈述性知识向程序性知识转变，使新知识与已有的其它知识链接起来，这就进入了概念和规律教学的第二阶段——运用、理解概念和规律的阶段。培养学生的逻辑思维能力和综合运用能力是这一阶段的教学目标，考虑到学生的接受能力，一般应采取循序渐进、逐步加深的教学方法，具体可分为以下几个梯度：

1．初步的直接运用。如直接运用公式进行计算，运用概念和规律对物理性质直接判断等。这一内容一般在授新课中即可进行，以对新学知识作初步巩固。

2．逐步提高的间接引申。如公式的变形使用，隐含条件的挖掘，推论的形成等。3．与其他物理概念和知识的交叉和整合。

（1）利用其它知识为本概念、规律提供条件；

（2）运用本概念、规律为其他知识提供条件。

础时进行。例如，“杠杆原理”在这一阶段的教学习题可设置为直接运用杠杆原理，如求力臂、力等运用杠杆原理，但隐藏条件需要挖掘，如求动力最小杠杆原理与其它知识的综合运用，如将杠杆两端的物体浸入液体中，再判断杠杆是否平衡。这一阶段的教与学的方法主要有教师的例题讲解、学生的练习巩固、运用知识进行实验设计、实验验证等，要强调学生之间的交流讨论。教学的原则和要求是：①题型设计应典型，难度逐步加深，对较难的习题要进行适当的拆分，以降低理解的难度，让学生在成功的愉悦中轻松学习；②留给学生时间，教给学生方法，要求他们领悟运用知识的要点；③练习的内容应多与学生所熟悉的现象相联系，以增强学生的兴趣。

三、概念、规律的整理阶段

概念和规律的教学到第二阶段，并没有结束。学生对某一内容的掌握，不能只停留在这一知识的本身和其零星的运用上，对这一知识而言，应形成这一知识本身的系统并将它纳入已有的知识结构中去，

这样才能说是对概念和规律的全面掌握，所以说对概念和规律的整理是必不可少的教学阶段。对概念和规律的教学要求整理的内容主要有：①概念、规律的内容（要求准确精炼并理解关键字词的含义）。②概念和规律的运用条件。③在练习中总结的推论（如根据密度判断实心物体的浮沉状况）。④与其它知识的关系。在此阶段的教与学的主要要求有：一是教师做好整理示范，并长期坚持，教给学生方法。二是要重视学生的整理，并做好方法指导。三要教给学生运用整理提纲进行结构性回忆的复习方法，让他们尝到整理知识的好处。

总之，初中物理概念和规律三个教学阶段，包含了近期的新课教学和远期的复习教学整个过程，它对大纲要求较高的重点物理概念和规律的教与学有着十分重要的指导意义。只有经过这样的三阶段教学，才能充分发挥它们在发展智力、培养能力方面的作用，才能让学生对物理概念和规律熟练掌握，运用起来才能得心应手。

第二篇：初中物理概念和规律教学

浅谈初中物理概念和规律教学

摘要:物理概念和规律是构成物理知识的基本元素，物理概念和规律的教学在初中物理教学中处在核心地位，建立概念和形成规律是一个由具体到抽象，再由抽象到具体的十分复杂的认识过程。

关键词: 创设问题情境;形成规律;教学步骤

初中物理概念与规律是物理现象或过程的本质联系在一定条件下必然发生发展和变化的规律的反映。初中物理概念与规律是初中物理教学的难点。这类知识有着高度的抽象性和广泛的应用性。在进行物理概念和规律的教学时,结合初中学生的认知特点,可以获得更好的效果。

一、概念形成与规律形成

初中物理中的概念和规律多为物理学中最基本的概念和规律，而这些概念和规律一般是从大量的物理现象和物理实验中总结出来的。但由于初中学生抽象思维能力不强，又易受前科学概念的干扰，妨碍了正确物理概念的建立和规律的形成，那么，如何排除这些干扰，建立科学的概念和规律呢?

1．创设问题情境，明确建立概念和规律的需要和意义

初中生刚从小学过渡到中学，头脑中已形成了一些固定的前概念，在接触到物理这门学科时，前概念向科学概念的转变是教学中的重点和难点。怎样实现这种转变呢？在几年的初中物理教学工作中，我总结出创设问题情境是激发学生实现前概念向科学概念转变的一个良好方法和途径。在教学中设置问题情境，学生在用以往的知识概念无法解决问题或新现象与前概念产生矛盾时，他们就会放弃前概念，积极主动地去了解新的知识。从而，让他们体会到建立新概念和规律的意义和需要。在这样积极主动、目的明确的状态下，为新知识的学习创造了良好的前提。如在教学密度这一概念时，鉴于学生的认识多数停留在“凡体积是500毫升的液体，质量就为500克”。我在教学中用实验法创设了这样的情境：用天平测出等质量的水和酒精,装入同样的容器中,让学生观察测量结果。用科学实验结果改变了学生以往形成的前科学概念。

形成概念与规律的前提是使学生获得丰富的、有助于形成这个概念或规律的感性材料，从而实现知识的迁移，从感性认识上升到理性认识，是认识上的飞跃，这个过程只能由学生自己来完成。如果教师罗列一些现象后就简单地把物理概念的定义提出来，学生理解得不充分，就会对物理概念囫囵吞枣，死记硬背。

2．物理概念与规律的解析

学生初步建立了概念与规律后，必须对概念与规律进行解剖，才能正确理解和应用，对概念的分析主要有：

(1)概念的本质与适用范围的理解

概念教学的关键是学生了解概念的本质和适用范围。使学生认清概念和规律所依据的物理事实，理解概念和规律的含义，理解规律的适用条件，认识相关知识的区别和联系。概念和规律的教学要思路清楚，使学生知道它们的来龙去脉，真正理解其中的道理，领会研究问题的方法。例如：惯性概念的本质是“物体有保持原来运动状态的性质”。在教学过程中，通过演示实验使学生认识“物体不受其它物体的作用，将保持原有的运动状态”。这样才能让学生正确理解，灵活应用概念和规律奠定基础，并且印象深刻，记忆牢固。（2）准确呈现

概念的表述方式

物理概念的表述分为文字表述，公式表述，图像表述，图形表述，图标描述五类。对于这些物理表述和描述中，概括程度非常高。在教学中，向学生呈现教学内容时，不但要准确，而且要对一些关键词应加以突出，给于适当说明，以引导学生足够注意和正确理解，并与其他类似的或易混淆的概念与规律进行比较，建立类比关系。只要通过对比、辨析、明确它们之间的区别和联系，才能帮助学生在理解时不至于产生歧义，并能建立起多方联系。

二、物理概念与规律的进化

由于人们是在有限的时空范围内认识无限变化发展的物理现象，所以人们对物理概念与规律的认识也经历了一个由浅入深、由简到繁、由表及里的过2 程。换句话说，一个完整的概念或规律往往不是一次能了解清楚的，讲清概念或规律就要有一个发展过程。

例如，力的概念的发展，从亚里士多德时代到牛顿时代经历了两千多年；爱因斯坦创立了相对论，完全从另一个时空研究物理，进一步发展了力的概念，对“光的本质”的认识，也经历了牛顿的粒子说、惠更斯的波动说、麦克斯韦的电磁说、爱因斯坦的量子说，知道揭示了光的波粒二象性的本质特征，长达四个世纪。

事实上，任何一个物理概念或规律的形成都经历了一个动态的、历史的阶段，都有一个从感性到理性、从低级到高级、从粗糙到严格的产生、发展和演变的过程。讲物理或规律，应该从历史发展过程来讲，使学生懂得所学的东西，将来是要有发展的，不是死的。否则，学生就以为物理概念或规律是天经地义的、绝对不能破坏的，从而形成一种僵化的思想。事实上物理学永远是在不断前进、不断发展的。

三、重视概念和规律的应用

在物理概念和规律建立以后，还要重视概念和规律的应用，使学生学会运用物理知识解释现象，分析和解决实际问题，并在运用中巩固所学的知识，加深对概念和规律的理解，提高分析和解决实际问题的能力。初中物理的许多概念前后都有联系，学生应从“是什么”的认识，转入到“为什么”的理性思考，逐步领会分析、处理和解决物

理问题的思路和方法，逐步总结出在解决问题时的一些带有规律性的思路和方法。

总之，教师在进行物理概念和规律的教学时，必须紧紧抓住概念的形成、剖析、运用等环节，把物理概念和规律的教学落到实处。才能充分发挥它们在发展学生智力、培养学生能力方面的作用，才能让学生对物理概念和规律熟练掌握，激发学生学习物理的热情和兴趣，提高课堂教学效果。

物理概念和物理规律的教学，一般要经过以下四个环节：

1、引入物理概念和规律

常用的方法有：运用实验来展示有关的物理现象和过程、利用直观教具、利用学生已有的生活经验以及利用学生已有的知识基础等。

为形成概念、掌握规律而选用的事例和实验事实，必须是包括主要类型的、本质联系明显的、与日常观念矛盾突出的典型事例。例如，在进行“杠杆”教学中，关键在于弄清“力臂”的概念。教师在选择事例时，必须包含力的作用点不垂直于力的作用点到支点的联线这一情况。

2、建立物理概念和规律

学生在获得感性认识的基础上，提出问题，引导学生进行分析、综合、概括，排除次要因素，抓住主要因素，找出一系列所观察到的现象的共性、本质属性，才能使学生正确地形成概念、掌握规律。例如，在进行“牛顿第一定律”教学时，其关键是通过对由演示实验和列举大量日常生活中所接触到的现象的感性材料进行思维加工，使学生认识“物体不受其它物体作用，将保持原有的运动状态”这一本质。但是这一本质却被许多非本质联系所掩盖着，如，当“外力”停止作用时，原来运动的物体便归于停止；恒定“外力”作用是维持物体匀速运动的原因，等等。因此，教师必须有意识地引导学生突出本质，摒弃非本质，才能顺利建立牛顿第一定律。

3、讨论物理概念和规律

在物理概念和规律建立以后，还必须引导学生对概念和规律进行讨论，以深化认识。一般要从以下三个方面进行讨论：一是讨论其物

理意义，二是讨论其适用范围和条件，三是讨论有关概念和规律间的关系。在讨论过程中，应当注意针对学生在理解和运用中容易出现的问题，以便使学生获得比较正确的理解。

4、运用物理概念和规律

学习物理知识的目的在于运用，在这一环节中，一方面要用典型的问题，通过教师的示范和师生共同讨论，深化活化对所学的概念和规律的理解，逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法；另一方面，更主要的是组织学生进行运用知识的练习，要帮助和引导学生在练习的基础上，逐步总结出在解决问题时的一些带有规律性的思路和方法。

第三篇：浅谈初中物理概念和规律教学

浅谈初中物理概念和规律教学

贵州省习水县温水镇中学

唐滔

摘要:物理概念和规律是构成物理知识的基本元素，物理概念和规律的教学在初中物理教学中处在核心地位，建立概念和形成规律是一个由具体到抽象，再由抽象到具体的十分复杂的认识过程。

关键词: 创设问题情境;形成规律;教学步骤

初中物理概念与规律是物理现象或过程的本质联系在一定条件下必然发生发展和变化的规律的反映。初中物理概念与规律是初中物理教学的难点。这类知识有着高度的抽象性和广泛的应用性。在进行物理概念和规律的教学时,结合初中学生的认知特点,可以获得更好的效果。

一、概念形成与规律形成

初中物理中的概念和规律多为物理学中最基本的概念和规律，而这些概念和规律一般是从大量的物理现象和物理实验中总结出来的。但由于初中学生抽象思维能力不强，又易受前科学概念的干扰，妨碍了正确物理概念的建立和规律的形成，那么，如何排除这些干扰，建立科学的概念和规律呢?

1．创设问题情境，明确建立概念和规律的需要和意义

初中生刚从小学过渡到中学，头脑中已形成了一些固定的前概念，

在接触到物理这门学科时，前概念向科学概念的转变是教学中的重点和难点。怎样实现这种转变呢？在几年的初中物理教学工作中，我总结出创设问题情境是激发学生实现前概念向科学概念转变的一个良好方法和途径。在教学中设置问题情境，学生在用以往的知识概念无法解决问题或新现象与前概念产生矛盾时，他们就会放弃前概念，积极主动地去了解新的知识。从而，让他们体会到建立新概念和规律的意义和需要。在这样积极主动、目的明确的状态1 下，为新知识的学习创造了良好的前提。如在教学密度这一概念时，鉴于学生的认识多数停留在“凡体积是500毫升的液体，质量就为500克”。我在教学中用实验法创设了这样的情境：用天平测出等质量的水和酒精,装入同样的容器中,让学生观察测量结果。用科学实验结果改变了学生以往形成的前科学概念。

形成概念与规律的前提是使学生获得丰富的、有助于形成这个概念或规律的感性材料，从而实现知识的迁移，从感性认识上升到理性认识，是认识上的飞跃，这个过程只能由学生自己来完成。如果教师罗列一些现象后就简单地把物理概念的定义提出来，学生理解得不充分，就会对物理概念囫囵吞枣，死记硬背。

2．物理概念与规律的解析

学生初步建立了概念与规律后，必须对概念与规律进行解剖，才能正确理解和应用，对概念的分析主要有：

(1)概念的本质与适用范围的理解

概念教学的关键是学生了解概念的本质和适用范围。使学生认清概念和规律所依据的物理事实，理解概念和规律的含义，理解规律的适用条件，认识相关知识的区别和联系。概念和规律的教学要思路清楚，使学生知道它们的来龙去脉，真正理解其中的道理，领会研究问题的方法。例如：惯性概念的本质是“物体有保持原来运动状态的性质”。在教学过程中，通过演示实验使学生认识“物体不受其它物体的作用，将保持原有的运动状态”。这样才能让学生正确理解，灵活应用概念和规律奠定基础，并且印象深刻，记忆牢固。（2）准确呈现概念的表述方式

物理概念的表述分为文字表述，公式表述，图像表述，图形表述，图标描述五类。对于这些物理表述和描述中，概括程度非常高。在教学中，向学生呈现教学内容时，不但要准确，而且要对一些关键词应加以突出，给于适当说明，以引导学生足够注意和正确理解，并与其他类似的或易混淆的概念与规律进行比较，建立类比关系。只要通过对比、辨析、明确它们之间的区别2 和联系，才能帮助学生在理解时不至于产生歧义，并能建立起多方联系。

二、物理概念与规律的进化

由于人们是在有限的时空范围内认识无限变化发展的物理现象，所以人们对物理概念与规律的认识也经历了一个由浅入深、由简到繁、由表及里的过程。换句话说，一个完整的概念或规律往往不是一次能了解清楚的，讲清概念或规律就要有一个发展过程。

例如，力的概念的发展，从亚里士多德时代到牛顿时代经历了两千多年；爱因斯坦创立了相对论，完全从另一个时空研究物理，进一步发展了力的概念，对“光的本质”的认识，也经历了牛顿的粒子说、惠更斯的波动说、麦克斯韦的电磁说、爱因斯坦的量子说，知道揭示了光的波粒二象性的本质特征，长达四个世纪。

事实上，任何一个物理概念或规律的形成都经历了一个动态的、历史的阶段，都有一个从感性到理性、从低级到高级、从粗糙到严格的产生、发展和演变的过程。讲物理或规律，应该从历史发展过程来讲，使学生懂得所学的东西，将来是要有发展的，不是死的。否则，学生就以为物理概念或规律是天经地义的、绝对不能破坏的，从而形成一种僵化的思想。事实上物理学永远是在不断前进、不断发展的。

三、重视概念和规律的应用

在物理概念和规律建立以后，还要重视概念和规律的应用，使学生学会运用物理知识解释现象，分析和解决实际问题，并在运用中巩固所学的知识，加深对概念和规律的理解，提高分析和解决实际问题的能力。初中物理的许多概念前后都有联系，学生应从“是什么”的认识，转入到“为什么”的理性思考，逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法，逐步总结出在解决问题时的一些带有规律性的

思路和方法。

总之，教师在进行物理概念和规律的教学时，必须紧紧抓住概念的形成、剖析、运用等环节，把物理概念和规律的教学落到实处。才能充分发挥它们在发展学生智力、培养学生能力方面的作用，才能让学生对物理概念和规律3 熟练掌握，激发学生学习物理的热情和兴趣，提高课堂教学效果。

第四篇：试论物理概念和规律教学设计 (5000字)

试论物理概念和规律的学习与教学设计

文献【1】中指出教学任务分析是教学设计的核心环节，任务分析的目的是揭示学生学习特定学习内容时，所经历的内部过程，分析所需的内部条件，为规划教学事件、选择教学方法提供依据。本文首先阐述物理概念和规律的习得规律，并结合教学实例讨论物理概念和规律的教学设计问题。

一、物理概念和规律的学习

（一）物理概念和规律

物理概念和物理规律是中学物理最主要的教学内容，物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。

物理规律是物理现象、过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。物理规律通常分为物理定律、物理定理、物理原理等。

物理规律反映有关物理概念之间的必然联系，例如牛顿第二定律就是由质点、力、质量、加速度等概念组成的。它表明研究对象（质点）的加速度与研究对象的质量和所受的合外力之间的定量的因果联系。动能定理将功（过程量）与动能（状态量）联系起来；动量定理将冲量（过程量）与动量（状态量）联系起来；热力学第一定律把热量（过程量）、功（过程量）与内能（状态量）联系起来等。

物理学中的概念绝大多数是通过下定义方式、用命题清晰界定的，实际也是通过与其他物理概念间的关系来界定的。

例如，在相等时间内，速度变化量相等的直线运动，叫做匀变速

直线运动。

可见，匀变速直线运动这一概念通过直线运动、速度、时间、变化量等概念间的关系来界定的。

所以，物理概念和规律最基本的学习，就是学生通过自己的思维活动建立相关物理概念间的联系。

（二）物理概念和规律意义习得的基本方式

从信息加工心理学的角度，学习者通过运用归纳法、演绎法对识别出的信息进行加工，建立相关物理概念间的新联系，从而习得物理概念和规律，如文献【2】所述。例如，在进行牛顿第二定理教学时，一种教学方式是：

首先，通过保持其他条件不变，改变小车受力大小，研究发现小车的加速度发生变化，从而得出“物体的加速度与受力有关”这一结论。

显然这一结论是运用共变法加工获得的。

然后，通过列表记录实验中加速度和受力大小的值，然后描点作图，连接后发现为一通

过原点的直线，从而得出“加速度a与物体受力f成正比”。

要得出加速度a与物体受力f成正比，显然是要经过如下演绎逻辑加工获得，如果是正比例函数，则其图象为通过原点的一条直线（大前提）

加速度a与物体受力f的图象为一条通过原点的直线（小前提）

所以，加速度a与物体受力f成正比。（结论）

（三）物理学习的基本途径

物理学习中，用于加工形成物理概念间联系的有效信息，其来源的途径不同，也可以说学习途径不同，物理概念和规律学习主要有两种途径：

其一，归纳模式，包括经验事实归纳、实验事实归纳；

其二，理论演绎模式；

不同学习途径经历的子环节不同，各环节需要解决的子问题不同，以下对实验事实归纳模式中学习过程为例进行讨论。

1、实验归纳途径经历的子环节

实验事实归纳学习中，一般经历“提出问题、猜想和假设、规划实验方案、设计实验、就一个具体的研究课题来说，由于学生缺乏直接解决经验，所以在每一要素的实现时，执行实验获取数据、处理数据获得结论、验证”等环节；都可能会遭遇障碍，即需要经历解决问题。比如，（1）如何从原始问题情景中抽象并用科学术语界定被研究的现象？

（2）如何确定被研究现象出现的场合，并遵循一定方法分析影响被研究现象的可能因素？

（3）在已知被研究现象及可能的相关因素条件下，遵循何种方法规划研究方案？

（4）在提供或没有提供实验仪器的场合，遵循何种方法来有依据地选择仪器并加以组合，用以研究因素间是否存在关系？

（5）在已有实验数据的条件下，遵循何种方法对数据进行合理的处理，并获得结论？

（6）遵循何种方法验证获得的结论的可靠性？等。

2、子环节问题解决例析

问题解决是学习者运用策略或者说方法选择解决问题所需技能的过程，每一子环节解决问题目标不同，也就需要不同的解决方法。

（1）“规划实验方案”环节

该环节子问题解决后，学生能够清晰地陈述规划好的实验方案。

经过“猜测和假设”环节，已确定被研究对象，以及可能的相关因素的条件下，学生可控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）运用控制变量法、对照实验法等（策略）安排研究的顺序和方案：的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

也就是说，已知被研究现象：a；可能影响因素有b、c、d等；任务：如何安排活动，研究a与b、c、d等因素是否相关？

形成研究方案研究b与a关系；保持c、d、e等因素不变，变化

b，测量a是否改变? 研究c与a关系；保持c、d、b等因素不变，变化e，测量a是否改变? 研究d与a关系；保持c、b、e等因素不变，变化d，测量a是否改变? 作出上述安排，其中所遵循的方法即控制变量法。由此可见，控制变量法主要运用于规划实验方案环节，规划方案还可以运用演绎、类比等方法完成。

（2）设计实验环节

该环节子问题解决后，学生能够有依据地陈述实验装置构成及缘由。

设计物理实验可遵循如下的基本思路：

① 确定实验中的研究对象；② 确定实验中研究物体的状态及要测量的物理量；③ 确定各状态出现的条件及各物理量测量的原理；④ 选择测量各物理量的实验仪器；⑤ 确定每次实验中物理量的变化方式；

⑥确定实验仪器连接方式。

此即该环节子问题解决的通用策略。在步骤③中如何确定测量物理量的原理，对具体研究课题来说又是一个问题解决，在解【案例一】：牛顿第二定律研究

制定实验方案时的两个问题

这个实验需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。……

1.怎样测量（或比较）物体的加速度

如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a?【5】决此类问题时，也要运用一些适用的方法，如转化法、等效替代法等。如 2x算出。…… 2t

其实，在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系。因此，测量不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值，就可以了。由于a?2x，如果测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之2t

a2x2比就是加速度之比，即a1?x1

案例一教学环节需要解决的问题，目标：两个运动物体加速度的比值；条件：直线运动，两物体运动运动时间相同、分别受恒定力的作用；障碍：传统用打点记时器打出的纸带计算物体的加速度，测量、运算较复杂。解决思路：通过s?1/2at2，将加速度之比转化为求两物体运动距离之比。而距离测量相对比较方便。

在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”一节教学中，由于“电阻大小无法直接测量，通过r?u/i，将电阻之比的测量转化为求电阻两端电压之比测量”，也是运用转化法。

以上两个案例可概括出解决此类问题的一般方法，即转化法，转化法：如果待测物理量或物理量之比，测量较复杂，可通过适当的物理规律，将待求量转化为易测物理量或物理量之比来解决。

其他如，电学仪表中利用利用电流的变化与扭转力矩成线性关系把待测量（电流、电压、电阻等）转化为指针偏角，利用液体在一定温度变化过程中与温度成线性关系液体温度计把温度测量转化为液柱的测量等都是运用转化法。

从以上讨论可以看出，转化法是应用于“设计物理实验”环节中确定物理量测量原理这在转化法运用的环节，关键是要找到待测量和易测量之间的关系，也就是说该问题的解一子环节的方法；同样等效替代法也多应用于设计实验环节。决需要的技能是单一，因此转化法应用的可能性取决个体在特定领域中积累经验的多寡，是一种解决问题的弱方法。

将实验归纳途径各环节问题解决的过程、涉及策略、及习得后外显表现小结如下：

二、物理概念和规律教学设计案例分析

从

一、中讨论可知，通过实验事实归纳模式学习，学生可能会经历全部或部分子环节，教学就是教师遵循各环节中相应方法的引导，帮助学生选择解决子问题的技能，从而解在每一环节中运用一定方法解决子问题，表现出相应行为，如表中第4列所示；决问题、习得所学知识的过程。教学方式主要有三种：

（1）教师遵循相应方法的结构，自己选择解决问题所需知识和技能，并解决问题；

此为传授式教学；此为启发式教学。此为探究式教学；下面以曲线运动条件为例，对概念和规律教学设计做阐述。

（2）教师遵循相应方法的结构，引导学生获取解决问题所需知识和技能，逐步解决问题；（3）教师提供问题情景，由学生自己遵循相应方法的结构，解决相应问题；

（一）教学设计案例

【教学内容】物体作曲线运动，需要有不与物体运动方向同线的合力。

教学中的实验如右图所示。

【教学任务分析】

教学中的结论是运用差异法对信息进行加工获得的，结构如下：

【教学活动安排】

依据差异法的结构，教师在教学中必然应包含如下教学环节：

第一、帮助学生从教学实例中识别出其中一个场合中存在被研究现象（结果），而另一个场合中结果不出现；

第二、帮助学生从教师提供的教学实例中，在结果出现的场合中识别出一个因素，而该因素在结果不出现的场合中也不存在；

第三、帮助学生形成结论。

教学可如下两种方式进行，【教学方式一】①师：老师来做一个实验，请同学们仔细观察？做实验一，小球从斜面上滚下，如图1甲。

②师：在刚才的实验中小球做什么运动？

生：小球做直线运动，速度越来越慢。

③师：请画出小球的运动轨迹及小球受力示意图；

同学画出示意图，如图（1）。

④师：下面我再做一个实验，请同学们注意观察，告诉我小球做何运动？

教师做实验二，如图1乙

⑤师：小球做什么运动？

生：小球在桌面上先做一段直线运动，然后沿转向磁铁运动。

⑥师：转向磁铁运动，那小球还是做直线运动吗？

生：不是，是做曲线运动；

⑦师：请同学们画出此次实验中小球的运动轨迹及小球受力示意图，如图（2）

⑧师：请同学们分析一下，在上面两次实验中，小球分别受几个力？

生甲：第一次实验中小球受重力、支持力、摩擦力、磁铁吸引力，重力和支持力平衡。生乙：第二次实验中小球也是受重力、支持力、摩擦力、磁铁吸引力，重力和支持力平衡。

⑨师：那么在两次实验中，小球在受力形式上有何不同呢？

生：在实验一中，磁铁对小球的作用力是沿着小球原先运动方向的；

在实验二中，磁铁对小球的作用力是与小球原先运动方向有一个夹角，不同向；⑩师：从小球受力与原先运动轨迹的关系上看，两次实验有何不同？

生：实验一中，小球受合力与小球原运动方向相同；

实验二中，小球所受合力与原运动方向不同线；

（11）：师：实验一中小球做直线运动，实验二中小球做曲线运动，通过前面的分析，我们可以得出物体做曲线运动需要什么条件？

生：物体做曲线运动需要合力与原先运动方向不一致。

【教学方式二】另一位教师的教学过程如下所示

①师：我们来做演示实验一，让静止小球从斜面上滚下，并将磁铁沿小球运动方向放置，我们可以看到小球在桌面上做直线运动，如图1甲。

②师：接下来，将小球从同样的斜面上滚下，将磁铁放置在小球运动方向的侧面，请同学们仔细观察。

做实验，如图1乙。

③师：刚才的实验，我们可以看到，当我放开手小球滚下后，在接近磁铁的地方，小球偏离了原先的运动方向，转向磁铁，做曲线运

动。

两次实验中，一次做直线运动，一次做曲线运动，那么小球做曲线运动的条件为何呢？④师：从两次实验中，小球都受到重力、支持力，这两个竖直方向的力相互平衡，还同时收到摩擦力和磁铁吸引力，但两次实验中磁铁对小球做用力的方向不同，一次沿小球运动方向，此时小球做直线运动，一次与小球运动方向不相同，此时小球做曲线运动，因此物体做曲线运动需要一个条件，即物体所受合力与原先运动方向不在同一直线上。

（二）教学设计案例讨论

(1)教学活动的过程都遵循了信息加工机制—差异法的结构。

在教学方式一中，教师引导学生分析并获得结果的变化情况

实验一中，小球做直线运动，步骤①、②；

实验二中，小球做曲线运动，步骤④、⑤、⑥；

在教学方式一中，教师引导学生分析并获得条件中的变化情况

分析两次实验中相同的条件，步骤⑧

分析两次实验中差异的条件，步骤⑨、⑩；

在上述正确运用差异法的条件学生分析获得以后，教师引导学生得出结论。

在教学方式一中，步骤（11）；

在教学方式二中，教师自己分析两次实验中差异的结果，分析两次实验中相同的条件、差异的条件，并最终获得结论，显然，教师的教学也遵循差异法的结构；

教学中，信息加工遵循相应逻辑机制的要求，教学中教师对结论获得的前因后果交代的清楚，学生都可以合理地得出相应的结论，教学体现出逻辑性，如果教学中教师没有遵循获得结论的逻辑过程，学生就不能合理地得出结论，因而就可能会对结论进行机械记忆，这样的教学往往就是“注入式”的教学。

(2)教学中信息加工主体不同。

教学方式一中，在教师引导下，由学生自己从实验情景中识别出条件和结果的变化情况，并运用相应的信息加工机制—逻辑推理建立

相关概念间的联系，这种教学过程符合“启发式教学”—教师努力激发学生的求知欲和学习兴趣，引导学生积极开展思维活动，学生主动获得知识的这一基本要求，因而体现出一定的“启发性”。

教学方式二中，教师遵循信息加工机制的要求自己呈现必要信息并加工完成，即为传统

因此，选择信息在师生间传送的不同方式，体现不同的教学方法。

“获得信息、处理信息”环节是所有教学都必须完成的，其余环节实际教学中往往并无

（三）“规划实验方案”等环节设计需学生完整经历，如前面教学案例中，教学主要聚焦于“获取信息、处理信息”环节，并未引导学生经历“规划实验方案”、“设计实验”、“确定实验步骤”等环节，也就是说学生并不了解“如何选择实验仪器、及实验步骤如何”，当然这些环节教学中也可做显性化处理，如下。

【任务分析】

1.据前分析，本研究结论是运用归纳法中的差异法实现的，结构如下，差异法的逻辑结构

2.遵循思路引导实现；

1.的传授式教学。因此，在“规划实验方案”环节可遵循差异法的结构来完成；在“设计实验”环节具有设计实验的通用策略，如前一中所述，可【教学规划】“规划实验方案”环节采用启发式教学（1）提供差异法研究的案例；步骤②

（2）引导学生领悟案例研究的基本结构；步骤②

（3）引导学生依据研究的基本结构规划本次研究的方案；步骤③、④。

2．“设计实验”环节

采用启发式，教师依据通用策略的基本步骤，结合提供的实验器材，逐一引导学生完成实验的步骤，并将实验步骤清晰化；

【教学过程】

规划实验方案

① 师：我们今天要研究的是：做曲线运动的物体需要满足的条件。

物体做轨迹不同的运动，主要取决物体的？

生：主要与物体受力的特征有关

②师：在初中的的学习中，我们也多次研究过类似的问题，比如蒸发快慢的因素、二力平衡的条件、声音产生的条件等；

何安排呢？

如图是初中研究二力平衡时实验，共做了两次实验，一次纸板在位置1，纸板静止，纸板受左右两方向的等大的拉力，另一次在位置2，放手后纸板转动了，说明在位置2时，纸板受力不平衡，分析可知，与位置1相比，纸板受力等大、反向的条件未变，只是二力方向不在同一直线上，有上述实验事实，可得二力平衡需要二力同线这一条件。

③师：根据上面这一实验方案，本节课要研究曲线运动的条件，应如生：应有一次物体做曲线运动；生：还要有一次不做曲线运动，也就是做直线运动；④师：实验中要设置两种运动轨迹不同，那应分析什么？

生：要分析两种情况下，物体受力有什么不同特点；

生：最好应保持只改变一种条件；

⑤师：也就是说在本次实验中，应有一次物体做曲线运动，一次物体做直线运动（不做曲线运动），然后分析两次实验中，物体受力特征有何不同；

设计实验，确定实验步骤

① 师：前面我们规划了实验的方案，现在我们提供给大家的有一个小斜轨、一个钢球，一个条形磁铁，实验就在大家的桌面上来完成，请同学们考虑下如何实验？

生：可让小刚球从斜轨上滚下来，在桌面上运动起来；

② 师：如果不做任何影响，小球应做何运动

生：应做直线运动

③ 师：那如何让小球做曲线运动呢？

生：可拿条形磁铁去吸小球；

④ 师：吸也就是对小球施加力，如何放置磁铁？

生：要放置在侧面；