高中物理机械振动和机械波相关概念教学的研究_肖丽英.docx

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1、 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名 ： ll 曰期： 年須 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印

2、、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的 全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权苏州大学学位办办理。 研究生签名 ： % 曰期： 导 师 签 名 ： 性身名 日 目录 弓丨 m . 1 第 1 章绪论 . 2 1.1物理概念教学的研究现状 . 2 1.2机械振动和机械波概念教学研究的主要内容及意义 . 4 第 2章机械振动与机械波概念教学的相关理论和内容 6 2.1物理概念学习和形成的心理学基础 . 6 2.2物理概念教学的内涵 . 9 2.3机械振动和机械波概念教学的必要性 .

3、10 第 3章高中机械振动和机械波概念的研究 12 3.1机械振动和机械波概念辨析 . 12 3.1.1机械振动和机械波中的相关概念 . 12 3.1.2机械振动和机械波中的相关概念的分析 . 17 3.2机械振动和机械波的横向与纵向比较研究 . 22 3.2.1教材中有关机械振动和机械波内容的对比研究 . 22 3.2.2高中、大学有关机械振动和机械波内容的对比研究 . 25 第 4章机械振动和机械波前概念理解的调查与分析 28 4.1物理前概念相关知识 . 28 4.1.1物理前概念的定义 . 28 4.1.2错误前概念的成因分析 . 28 4.1.3物理前概念对物理概念建立的作用 . 2

4、9 4.2对机械振动和机械波前概念理解的调查 . 31 4.2.1测试形式 . 31 4.2.2测试问卷的选题依据及内容、范围 . 31 4.2.3对前概念调查问卷的分析 . 33 第 5章机械振动和机械波概念的教学设计与后测调查分析 42 5.1机械振动与机械波概念的教学方法设计 . 42 5.1.1对学生的前概念分析 42 5.1.2创设物理情境，引入物理概念 . 42 5.1.3物理概念的意义建构 . 43 5.1.4采用有效途径，培养科学素养 . 43 5.2机械振动和机械波的教学设计 . 44 5.2.1新课程教学设计的一般步骤 . 44 5.2.2高中物理新课程教学设计案例 . 4

5、7 5.3机械振动和机械波概念教学后测试 . 50 5.3.1对机械振动和机械波概念教学后测调查 . 50 5.3.2测试问卷的结果和分析 . 51 5.4机械振动和机械波概念教学建议 . 59 !吉 $ . 61 . 62 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 64 附录 65 致谢 75 中文摘要 物理概念是对物理现象及过程特征属性的概括和描述，是物理思维的基本形 式。物理概念既是物理学的基础，又是物理学的重要组成部分。中学物理概念教 学是中学物理教学的重要组成部分，中学物 理概念研究己经成为国内外物理教育 研究的重要课题。 机械振动和机械波作为物理学中重要的知识，在教学上既是重点内容又是难

6、点内容。机械振动和机械波是 “ 复合概念 ” ，本身包含着众多子概念，又把力学和运 动学的诸多概念和知识综合应用于其中，同时在力学、电磁波、声学，甚至原子 和量子理论中又都有着广泛的应用。因此机械振动和机械波这一部分需要教师进 行科学有效的概念教学。 本文在汲取前人研究成果的基础上，以建构主义、教育学、认知心理学等理 论为指导，针对目前我国中学物理概念教学中存在的问题，结合本人多年的教学 实践，通 过概念分析研究和概念横向纵向比较相结合、概念理论研究与概念教学 研究相结合的方法，对机械振动和机械波概念进行了细致的研究和比较。在研究 机械振动和机械波概念的基础上，通过调查测试的方法掌握学生前概念

7、的理解情 况，据此进行概念教学设计，并对学生概念教学后测调查，最后提出了便于教师 操作的概念教学策略。 关键词：高中物理；机械振动；机械波；概念教学；前概念 作 者：肖丽英 I 指导教师：陈钢 The research on mechanical vibrations and mechanical concept teaching of senior high school Abstract Physics concepts area summary and description of the aracteristics of Physical phenomenon and attribut

8、es.They are the basis and important part of Physics.The teaching of Physics concepts is a very important part of Physics teaching in Senior Middle School.And the research into Physics concepts in Senior Middle School has become an important subject of Physics teaching research at home and abroad. Me

9、chanical vibrations and mechanical wave as important knowledge in physics, it is not only the key content but also difficult content in the teaching. The mechanical vibrations and the mechanical wave are “the compound concept” ， because of containing the numerous child concepts themselves， also appl

10、ies mechanics and kinematics many concepts and the knowledge synthesis in which, simultaneously in mechanics， electromagnetic wave， acoustics， even atomic and in the quantum theory also has the widespread application. Therefore the mechanical vibrations and mechanical wave this part need the teacher

11、 to carry on the science effective concept teaching. The essay is founded on the former achievements and guided by constructivism Pedagogic， cognition.In light of our country the concept of teaching middle school physical existence of the problem, combined with my years of teaching practice, researc

12、h and analysis through the concept of a combination of empirical research, the concept of theoretical research and the concept of combining teaching and research methods， mechanical vibration and mechanical wave concept in detail research and comparison. In the study of mechanical vibration and mech

13、anical waves based on the concept of the method by investigating the test before the students grasp the concept of understanding the situation, carry out the concept of instructional design, and post-test students investigate the concept of teaching, and finally made to stand the test I of practice，

14、 teachers to facilitate the operation of the concept of teaching strategies. Key words： Senior High School Physics； Mechanical Vibrations； Mechanical Wave Concept Teaching； preconcept Written by:Xiao Li-ying Supervised by: Chen Gang 引言 列宁说： “ 自然科学的结果是概念 ” ，科学进步的标志之一就是概念的形成和深 化。对于一门学科的学习和研究，首先是对它的基本概

15、念的准确把握和深刻理解； 一个理论体系的形成，必须先创造出合适的概念体系。概念在理论的形成发展和 完善的过程中具有基础的地位和极为重要的作用。物理学作为一门与现实紧密联 系的自然科学也不例外，爱因斯坦认为， “ 科学并不就是一些定律的汇集，也不是 许多各不相关的事实的目录。它是人类头脑用其自由发明出来的观念和概念所作 的创造。物理理论试图做出一幅实在的图像，并建立起它同广阔的感觉印象世界 的 联系。我们头脑里的构造究竟能否站得住脚，惟一的是要看我们的理论是否已 构成了并用什么方法构成了这样一种联系。 ” 1由此可以看出概念在物理理论中的基 础地位和重要的作用。每一种物理理论都表明了一种关于物理

16、实在的图像，而概 念无疑是物理实在图像的构成元素，也是物理理论的构成元素。 物理学发展表明，物理学的发展首先是概念的发展。概念是物理学理论的基 础和精髓，概念教学在物理教学中具有重要的作用和意义。 乔灵爱魏全香：狭义相对论的创立与爱因斯坦的创新思维 J， 现代物理知识， 2005年 17卷 5期： 15 1 第 1 章 绪 论 1.1物理概念教学的研究现状 物理教学工作者及物理研究专家对物理概念教学进行了广泛而深入的研究， 涉及理论方面和实践方面的研究和探索，内容涵盖物理概念的认识论、方法论、 心理学问题、教育学问题以及物理概念的引入、建立、理解、深化、巩固和运用 等多个方面。 具有代表性的研

17、究著作如李忠、齐淑静编写物理学概念教学研究 （ 湖南教 育出版社， 2000年），总结分析了物理学中具有代表性的一些基本概念的发展变迁 及教学中应注意的问题，给出了一些理解、掌握基本概念规律的法则，并在结合 物理学方法论、物理学史、辩证逻辑和形式逻辑的基础上，给出了掌握基本概念 的普遍原则。如董春雨、王玉成编写物理基本概念的演变（山西教育出版社， 1998年 )、向义和编写物理学基本概念和基本定律溯源（高等教育出版社， 1994 年）等都是对物理概念教学研究专著。 大量的教育理论专著如莫雷所著教育心理学、查有梁所著物理教学论、 罗维治所著中学物理教学论、殷传宗等人合著物理教育学研究、乔际平所

18、著物理学习心理学等涉及到 物理概念教学的研究，对物理概念教学有很好的 指导作用。 查阅博士、硕士论文，其中涉及到物理概念教学的研究如表 1-1所示： 表 1-1物理概念教学博士硕士论文 物理概念教学硕 博论文题目 作者 研究 时间 所在 学校 主要研究内容及成果 物理概念与物理 概念教学研究 李泽军 2004 湖南师范 大学 针对物理概念教学的现状，思考当前物理概念教学及 研究中普遍存在的一些问题，提出了自己的一些意见 和想法。这些观点和意见主要集中体现在概念教学的 定义、物理概念的形成及概念课型等方面。 论中学物理 概念教学 陈宇红 2003 华中师范 大学 以教育学、认知心理学、哲学、结构

19、课程理论为指导， 针对我国中学物理概念教学中存在的问题，结合教学 实践，提出了便于教师及学生操作的教学策略及学习 策略。通过实例和反馈说明了中学物理概念教学的具 体方案。 2 高中物理概念课 堂教学设计的初 步研究 罗习奇 2005 江西师范 大学 从物理认知学习理论出发，以系统观教学设计为指 导，初步研究了高中物理概念课堂教学设计中的学 生、物理概念、教学目标，论述了高中物理概念课堂 教学模式、策略和评价。 初中物理几个典 型概念（力学 ） 的 前概念研究 许丽军 2008 苏州大学 采用二段式诊断性调查，对初一学生头脑中有关几个 典型（力学 ） 概念的前概念情况进行研究，总结了错 误前概念

20、的形成原因，提出了针对性的教学策略。 中学物理概念教 学研究 袁成鸣 2006 江西师范 大学 结合教学实际，针对学生物理概念形成的不同阶段出 现的问题，并根据认知心理学理论和中学生物理概念 学习过程，提出了提高物理概念教学效果的对策。 普通高中物理课 程内容与大学物 理课程内容的适 切性研究 许静 2007 西南大学 对高中物理课程内容和大学物理课程内容的分析，以 及高中物理不同模块课程与不同专业大学物理课程 适切性分析。 基础物理中的物 理概念教学研究 吴波 2003 江西师范 大学 对基础物理中的物理概念教学进行了较为全面的研 究，在教育理论和教学实践的结合面上对物理概念的 教学进行了较

21、为深入的研究，阐明了物理概念教学的 认知过程，提出了一些较有成效的具体做法。主要有： 物理概念的引入要注意科学性 ;物理概念的形成要注 意启发性 ;物理概念的剖析要注意严密性 :物理概念的 巩固要做到经常性。 中学物理概念教 学中的逻辑学问 题及教法设计 戴静岩 2004 东北师范 大学 结合形式逻辑和辨证逻辑中有关概念的理论知识，对 中学物理概念的种类、概念间的关系进行了深入的研 究，并结合教学实例，就相关的逻辑学问题提出了微 观的教学方法和宏观的教学策略。 建构主义视野下 的物理概念教学 邓楠 2004 四川师范 大学 本文将当前教育改革的主流思想建构主义应用于物 理概念教学之中，并提出了

22、一种新的概念教学模式， 其中涉及到物理概念的结构化表征、元认知策略的运 用、相异概念的转变、元认知的发展等具体问题。 表 1-2所示，为从中国学术期刊网络出版总库和优秀博士硕士论文全文数据库 中检索到的关于机械振动和机械波、物理概念教学的相关文献数目。 3 表 1-2 检索词 中国学术期刊网络出版总库 优秀博士硕士论文全文数据库 题名 关键词 摘要 题名 关键词 摘要 机械振动 675 423 8253 57 275 2271 机械波 60 109 394 0 4 28 机械振动和机械波 31 4 62 0 0 7 131 79 2697 41 95 590 1.2机械振动和机械波概念教学研究

23、的主要内容及意义 概念的研究始终是物理教学研究中最重要最活跃的主题之一。机械振动和机 械波是物理学中重要的知识，也是中学物理教学中重要的知识内容，在教学上既 是重点内容又是难点内容。作为概念，机械振动和机械波是 “ 复合概念 ” ，本身包含 着众多子概念；作为知识，机械振动和机械波把力学和运动学的诸多概念和知识 综合、应用于其中；作为现象，机械振动和机械波又是基本的物理现象，在力学、 电磁波、声学，甚至原子和量子理论中都有广泛的应用；作为教学研究对象，机 械振动和机械波的教学探讨和教学研究，是成果最丰富的领域，又是可以见仁见 智，各显其能的研究领域。本文意欲在前人研究的基础上，对机械振动和机械

24、波 进行概念研究，通过概念分析研究和实证研究相结合、概念理论研究与概念教学 研究相结合的方法，对机械振动和机械波概念和概念的教学两方面进行较为系统 的研究，期望获得对机械振动和机械波的系统理解，获得行之有效的教学方法。 本文分六个部分对高中物理机械振动和机械波概念教学进行研究。 第一部分首先是对物理概念教学的研究背景和研究意义进行阐述，结合当前 物理概念教学的研究现状， 归纳出本课题需要研究的主要内容和方法。 第二部分主要是对概念学习基础理论的阐述，从学习心理学和教育理论两方 面阐述概念学习的基本规律。 第三部分开始对高中机械振动和机械波概念教学进行具体研究，它包括机械 振动和机械波中的相关概

25、念的辨析、机械振动和机械波横向与纵向比较研究两个 方面。 在对机械振动和机械波中的相关概念辨析中，将重点分析机械振动和机械波 中的概念的内涵和外延，深入分析概念的物理意义，深 入挖掘 学生理解的困难点， 深入探究机械振动和机械波间的联系性、机械振动和机械波与其它知识点间的联 4 系以及一些易混淆概念。 在对机械振动和机械波横向与纵向的比较中，分别选用 2003年人民教育出版 社全日制普通高中教科书（必修加选修 )第二册， 1999年高等教育出版社马文 蔚物理学第四版，对它们与新版教材关于机械振动和机械波这一部分的总体 结构内容、物理概念及物理量进行深入的横向比较，并得出比较结论。 第四部分是对

26、机械振动和机械波前概念的理解和调查分析研究。编制了机械 振动和机械波概念教学的调查问卷并进行施测，然后对调查问卷进行结果统计并 进行整体性分析，最后给出就有关前概念教学的教学建议。 第五部分切入概念教学过程，包括概念教学的教学设计案例及概念教学的后 测调查，最后根据教学设计和学生掌握概念的调查形成机械振动和机械波概念教 学的建议。 第六部分结束语是对全文的总结和讨论。总结论文的研究理论和研究内容。 5 第 2章机械振动与机械波概念教学的相关理论和内容 研究物理概念的教学，就必须对概念本身以及相关理论进行认识和研究。概 念的形成是认知的重要过程，概念形成的规律是认知的重要内容；要研究概念教 学

27、，就必须学习关于概念教学的相关理论，在理论的指导下进行关于概念的研究 和教学实践，否则教学是经验化的，教学发展也会受到制约。 2.1物理概念学习和形成的心理学基础 2.1.1建构主义学习理论 建构主义作为认知理论的新发展，它与行为主义理论模式有很大的差别。建 构主义学习理论认为，学习过程是人的思维活动的主动建构过程，是人们通过现 有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取意义建构的过程。学习者不是知识 的被动接受者，而是知识的主动建构者，外界施加的信息只有通过学习者主动建 构才能变成自身的知识。从哲学的角度来看，行为主义与建构主义的关系可以理 解为外因与内因的关系，外因可以影响内因，但外因是通过

28、内因决定起作用的， 内因是事物发展的决定因素。人的知识获取是通过自身原有的知识经验结构与外 界环境的相互作用，进而将外界的信息转化为自己的知识。通常行为主义强调外 因的作用，强调学习的机械重复，而建构主义则强调知识的意义建构。 2 在建构主义学习理论的指导下，教学过程不再是求同式的，而是存异式、发 散式的思维过程。对于同一知识，不同的学习者沿着不同的路径完全可能建构出 不同的意义。建构主义认为，学习者的知识是在一定的情境下，借助他人的帮助， 如人与人之间协作交流有用的信息等，通过意义的建构而获得的。建构主义认为 理想的学习环境应包括情景、协作、交流、意义的建构四部分。意义的建构是教 学的最终目

29、标，一切教学过程都要围绕这一最终目标。学习者是学习的主体，教 师是学习者的促进者、引导者，教师的任务就是激发学习者的兴趣，引导和帮助 学习者完成意义的建构，为学习活动的开展创造适宜的学习环境。例如，学习者 对学习抽象的物理概念往往感到枯燥无味，如果创设一定的情境，使学习者在这 一情境 中能直观、形象地理解、学习物理概念，学习者就可能能主动地学习，愉 莱斯利斯特弗，杰里 盖尔，高文，徐斌燕，程可拉等译 ： 教育中的建构主义 M， 上海：华东师范 大学出版社， 2002， 5 6 快地学习。此外，学习是在一定的环境下进行的，学习者的知识建构不可避免地 会受到同伴的影响，建构主义学习理论强调学习者之

30、间的合作学习，认为学习在 很大程度上在于学习者之间、学习者与教师之间的讨论，通过合作学习，学习者 之间互相取长补短，共同进步。 建构主义观对物理概念的教学至少有如下几点启示 :首先，物理概念是不断发 展的，会随着人类的进步而不断地被 “ 扬弃 ” ，物理概念会产生新的内涵和意义；其 次，学生并不是知识的 “ 空容器 ” ，不是空着脑袋走进教室学物理概念的。物理概念 的学习过程是学生主动地建构自己知识的过程，学生不是被动的信息吸收者，学 生的知识建构不能由他人代替；最后，教师在学生建构自己物理概念、物理知识 的过程中，起到一个引导者和创设情境者的作用，教师不能代替学生进行知识建 构。 2.1.2

31、概念形成的 “ 发生认识论模式 ” 发生认识论的创始人，瑞士心理 学家皮亚杰认为， 3发生认识的发展涉及到图 式、同化、顺应和平衡四个方面，其中图式是作为一个核心的概念提出的。图式 就是动作的结构或组织，这些动作在相同或类似的环境中由于重复而引起迁移或 概括。个体所以能对刺激作出这样或那样的反应，是由于个体具有能够同化这种 刺激的某种图式，因而作出相应的反应。同化就是把环境因素纳入机体已有的图 式或结构之中，以加强和丰富主体的动作。顺应就是改变主体动作以适应客观变 化，主体通过同化和顺应两种形式达到机体与环境的平衡，产生新的图式。图式、 同化、顺应和平衡是相互联系、相互制约 、不断前进发展的。

32、 发生认识论对认知形成过程进行了分析，分成四个阶段 :感知运动阶段、前运 演阶段、具体运演阶段、形式运演阶段。这四个阶段在概念的形成过程中表现为 : 隐概念、前概念、初概念和逻辑数学概念。 2.1.3物理概念形式的认知心理学基础 物理概念形成是认知心理学中概念形成的一个实例。物理概念的形成过程可 用认知心理学的 “ 四个过程 ” 进行分析，即前二个过程是物理概念的形成过程，后一 个过程是物理概念的巩固和深化过程。 4 (1) 图式积累信息，获取物理思维概念准备 图式是形成概念的基础，是同化与顺应的工具。物理概念作为概念的实例， 3周彩莺：利用认知心理学理论指导物理概念教学 J,物理教学， 20

33、00, 3. 4谢勤：物理概念形成的认知心理学基础初探 J， 中学物理教学参考， 2001， 8 7 也必须具有丰富的物理图式。如 “ 作用 ” 图式、 “ 物体 ” 图式等，这些图式还能根据环 境的各种活动，不断运动、丰富，以逐渐向新图式转化。 物理概念是对物理现象、物理过程的分析、综合、概括而逐渐形成的。因此， 概念的形成必须通过感知活动、观察实验、经验事实等一系列准备，即物理思维 概念准备，从认知心理学角度来说是属于图式积累阶段。物理思维概念的准备还 包括诸如数学中的“ 数 ” 、 “ 量 ” 准备。这种图式一部分是当前所获得的，但更多部分 是以前贮备的，只是在外界环境的刺激下，隐存于人

34、的意识中的概念（隐概念） 被激活，作为进一步思维的活跃组织，这就是为什么总是强调在概念教学中要以 实验为基础，使学生获得必要的感性认识。 由认知心理学可知，在物理概念形成的第一阶段中，教师的引导作用是十分 重要的，典型实验、典型实例无疑是概念教学的基础与前提。 (2) 同化顺应信息，寻找物理思维规律 皮亚杰的发生认识论观点认为 5,在活动基础上建立起认知图式，学生也总是 用己有的图式去认识事物，如果主体能把外界的刺激纳入己有的图式，这就是同 化过程。在物理概念的建立过程中，如果主体能将外界的物理现象纳入原有的物 理概念之中，这种同化过程就丰富了原有的物理概念，促进了概念的发展。反之， 如果主体

35、把已有的图式中的信息作用于环境，使主体主动适应环境，并根据环境 又调节原有的图式使之更加合理，这就是顺应阶段。物理概念教学中的观 察、比 较、综合、分析、归纳、抽象等活动，就是物理概念的同化与顺应。通过同化、 顺应过程，物理概念就呈螺旋式的前进态势，直到形成完整的物理概念。 (3) 平衡重建抽象本质，物理概念的形成 皮亚杰的发生认识论认为，在图式的不断发展过程中，主体是不平衡的，主 体总是试着向平衡方向发展，即主体不断对自身图式调整，以适应环境，然后达 到较为稳定的平衡（或者是远离平衡），通过这一系列的活动而产生了新的图式。 联系物理概念的形成，学生在一系列的物理思维活动中，通过自身原有的物理

36、思 维概念不断与环境作用，不断产生新的而又较模糊的 物理概念（前科学概念 ） ， 这个模糊的物理概念再与外界的物理现象相互作用后，逐渐清晰，当能够用这种 较清晰的物理概念又同化更多的物理现象时，物理概念就形成了。 (4) 概念再同化信息，物理概念的巩固与深化 苏刚：皮亚杰理论与物理教学 M.黑龙江科学技术出版社 .1990. 8 发生认识论认为，新图式的形成，可以同化更多的客体。同样，新的物理概 念也只有在同化了更多的物理现象以后才被检验，这是物理概念形成的关键所在。 物理概念只有在应用中才能得到巩固、深化与发展。 2.1.4从教育学的角度分析物理概念的形成 从教育学的角度看，物理概念的形成过

37、程是教师、学生、概念性教材三者相 互作用的过程。教师运用教育学的理论指导物理概念教学，能在宏观上把握住概 念性教材的教学目标。中学物理概念性教材的教学目标，是理解概念、记忆概念、 应用概念，教师应根据概念性教材所规定的教学目标向学生施教。教师、学生、 概念性教材三者的关系如下：学生是教学的主体，教师在教学中起主导作用；教 师应研究教材、教法和学生的实际情况，学生也应研究教材，学生还应在课堂教 学中与教师保持一致，明确教师的要求；教师通过概念 性教材向学生传授知识， 培养学生分析、综合、抽象和概括的能力，学生通过概念性教材向教师获取知识， 同时也发展了自己的能力。学生还向教师反馈对概念掌握情况的

38、信息，促使教师 改进教学的方法，决定教师的教学行为。 教师在物理概念教学中常用的原则，有科学性和思想性相统一的原则，理论 联系实际的原则、启发性原则、循序渐进原则、因材施教原则。常用的教学方法 有实验法、实例法、归纳法、演绎法、类比法、对比法。学生学习物理概念的原 则是理解物理意义的原则，保持物理概念的原则，灵活应用物理概念的原则。学 习的方法是剖析概念正 反例的方法、及时复习的方法、练习的方法。 2.2物理概念教学的内涵 物理概念是一类物理现象和物理过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的 反映，是对物理现象和物理过程的抽象化和概括化的思维形式。一方面，物理概 念反映着人类对物理世界漫长而艰难

39、的智力活动历程，是人类智慧的结晶；另一 方面，它又使人们在纷繁复杂的物理世界中，掌握了事物的本质特征，成为物理 思维的基本单元和有力工具。借助于这种简约、概括的思维形式，人们找到了支 配复杂的物理世界的简单规律，建立了假设、模型和测量方法体系，从而筑起了 规模宏大的物理学 理论大厦。因而，在某种意义上说，物理学基本概念是物理学 理论的根基和精髓，是物理学大厦的础石。没有精确、严密的物理概念，也就没 有定量的物理学。 6在物理教学中，概念的教学是首要任务，是进一步进行物理规 6廖旺明：中学物理概念教学中存在的问题及对策研究 D江西师范大学 .2003 9 律、物理理论教学的基础。如果学生没有建立

40、起一系列清晰、准确的物理概念， 不能理解概念词语所代表的物理含义，就失去了进一步学习的基础。可见，建立 起科学的物理概念是物理教学成功的关键。 7 物理概念又是物理知识结构的基础，概念教学在整个基础物理教学中有着举 足轻重的地位。学生能否形成清晰而准确的物理概念，能否真正理解物理概念， 直接影响学生对物理知识的学习，直接影响到学生认知能力的发展和思维能力的 培养。如果学生物理概念不清，就不可能真正掌握基础理论知识，更谈不土运用 理论知识去解决实际问题。因此，讲授和学习物理知识，首先要搞清楚物理概念。 许多经验丰富的物理教师都把物理概念的教学放在首位。 2.3机械振动和机械波概念教学的必要性 机

41、械振动与机械波作为物理学中的一个重要部分，其教学的必要性可 以从以 下二方面来认识。 (1) 机械振动和机械波的概念是振动和波的重要基础 物理学内容大体可分为物理现象、事实、概念、规律和理论。其中物理概念 是物理规律和理论的基础，物理规律揭示了物理概念之间的相互联系和制约关系。 机械振动和机械波是物理学基础中重要的部分，从概念角度来看，机械振动和机 械波自身包含了众多的基本概念，振幅、周期、波长、频率、能量、能流等概念， 是概念的复合体；从理论结构角度来看，机械振动和机械波包含着关于运动学和 动力学的相关内容，是运动学和动力学内容的复合体；从现象的角度来看，机械 振动和机械波是一切振动和波动的

42、基础，任何其它复杂的振动和波动都具有机械 振动和机械波的基本现象和基本特征。机械振动和机械波是基础概念、基本理论 和基本现象的复合体，在物理教学中关于机械振动和机械波的教学既是重点内容， 又是难点内容。所以，要使学生比较系统地掌握机械振动和机械波的内容，首要 的就是要使学生掌握好概念。 (2) 机械振动和机械波的物理概念是物理学教学的关键之一 就概念教学而言，机械振动和机械波所包含的众多概念都是物理学中重要的 基础概念，是振动和波动范畴的基本概念，这些概念的学习不仅影响机械振动和 机械 波内容的学习，还会影响后续的光、电磁波的学习，甚至影响对整个物理学 的学习，所以，让学生掌握好机械振动以及机

43、械波的物理概念是物理教学的关键 之一。 10 (3) 机械振动和机械波的概念教学是培养学习能力的一种重要途径 在机械振动和机械波的教学中，让学生形成、理解和掌握机械振动和机械波 的相关概念，是一个综合的认识过程。在机械振动和机械波教学中，学生需要通 过实验和观察建立感性认识，并在教学指导下正确理解现象中的抽象概念，在对 振幅、周期、波长、频率、能量等概念理解的基础上 ，又能够把概念还原到对各 种振动形式以及振动和波的关系之中。这个学习过程已经履盖了概念学习、规律 学习和解决问题的全过程。如在讲述单摆这一节中，在物理演示中通过观察，获 取单摆的基本特征；通过对单摆回复力的分析与推导，得出在偏角很小的情况下 满足 = 判断它是一种简谐运动；形成初步概念后，还要对概念进行 分析，通过比较不同质量、不同振幅、不同摆长，使概念得到深化；最后加强新 旧概念之间的联系，利用单摆测定重力加速度，从应用概念去理解现象或解答问 题中，不断加深对概念的认识和理解。 所以，引导学生形成物理概念和发展对概念的理解，是学习物理方法、培养 学生多种能力（特别是思维能力）的重要过程和途径。 第 3章高中机械振动和机械波概念的研究 机械振动和机械波的概念分析，是根据概念的基本特征对概念的内涵和外延 分别进行分析。概念的内涵分析是从 “ 纵 ” 的方面，对机械振动和机