導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇物理概念教學(xué)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

物理給學(xué)生的感覺是比較高深的，所以很多時候他們畏懼學(xué)習(xí)物理，并非物理學(xué)科難度高，而是其本身存在一個錯誤的認(rèn)識．但是如果學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，有一些生活中的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(正確的前概念)與物理知識是相符的，他們就會對物理學(xué)科產(chǎn)生一種認(rèn)同感．而教師就需要更多地發(fā)現(xiàn)學(xué)生正確的前概念，利用其正確的前概念來引發(fā)學(xué)生共鳴，消除其對物理學(xué)科的畏懼心理，使他們更加了解物理的本質(zhì)．

2．鼓勵學(xué)生體驗(yàn)學(xué)生正確的前概念

一旦遇到了物理課堂上的知識與現(xiàn)象，就會產(chǎn)生神奇的“化學(xué)反應(yīng)”．所以我們在進(jìn)行物理教學(xué)中，遇到難點(diǎn)、重點(diǎn)的內(nèi)容，應(yīng)該鼓勵學(xué)生體驗(yàn)，充分激發(fā)學(xué)生正確的前概念，形成一種正遷移．

二、初中物理教學(xué)中如何改變學(xué)生錯誤的前概念

1．預(yù)測學(xué)生前概念學(xué)生生活在同一個社會，年齡相當(dāng)，知識水平差異不大，所以他們的前概念大多都是類似的，而其錯誤的前概念也是相仿的．比如，大部分學(xué)生都認(rèn)為輕的物體落地快、重的物體落地慢，認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因……這些前概念可能教師在學(xué)生時代也曾有過，所以可以大概預(yù)測到學(xué)生錯誤的前概念．對于學(xué)生可能具有的錯誤前概念，教師不能視而不見，那樣的話學(xué)生可能會形成一種思維定式，難以相信科學(xué)，相信課本，如果他們不認(rèn)真聽講，那么錯誤的前概念有可能會變成錯誤的認(rèn)識，伴隨學(xué)生一生．所以教師要準(zhǔn)確預(yù)測學(xué)生錯誤的前概念．只有這樣，才能設(shè)計一些思維的沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心，吸引學(xué)生的注意力．

2．利用認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心理

好奇心存在的必要條件就是對事物的不熟悉、不了解，或者是存在認(rèn)知沖突．所以我們可以利用學(xué)生錯誤的前概念來形成一種認(rèn)知沖突，讓學(xué)生直觀面對自身認(rèn)識與科學(xué)原理之間的矛盾，在矛盾中產(chǎn)生對科學(xué)知識的渴求，激勵他們改變認(rèn)知結(jié)構(gòu)，將所學(xué)的物理概念內(nèi)化為自己的認(rèn)知．比如，在學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)中，鐵塊是會沉于水中的，所以他們會想當(dāng)然地認(rèn)為鐵塊在其他液體中一樣會沉底，這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理之前固有的認(rèn)識，也就是前概念．因?yàn)榫哂羞@樣的前概念，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)阿基米德原理的時候，想當(dāng)然覺得在水銀中鐵塊也會沉底．于是我演示實(shí)驗(yàn)的時候，學(xué)生都全神貫注，并且胸有成竹．但是當(dāng)他們看到鐵塊在水銀面上漂浮著的時候，十分詫異，覺得不可思議．于是他們產(chǎn)生了好奇的心理，注意力都集中到了課堂上．所以說，利用學(xué)生錯誤的前概念與新知識之間的沖突，可以激發(fā)學(xué)生的好奇心理，也可以加深學(xué)生的印象．

篇2

二、理解物理概念的內(nèi)涵

只有理解了內(nèi)能與很多因素有關(guān)，才能知道為什么“溫度高的物體內(nèi)能一定大”是錯的，只有知道了熱量是過程量，才能明白為什么“高溫物體含有的熱量多”是錯的，只有知道明白熱傳遞的實(shí)質(zhì)，才能明白為什么“高溫物體吧熱量傳給低溫物體”是錯的，因此精心設(shè)計了內(nèi)能的大小與哪些因素有關(guān)教學(xué)內(nèi)容，通過課件呈現(xiàn)大量的事實(shí)、數(shù)據(jù)和模擬動畫等，為學(xué)生理解內(nèi)能的內(nèi)涵提供切實(shí)有效的幫助，體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用。最后的一道反饋題也具有較好的典型性、針對性。

三、了解物理概念的外延

學(xué)生如果沒有理解內(nèi)能的概念，單純地從文字去理解很難回答這個問題，從教學(xué)效果來看，有相當(dāng)一部分學(xué)生在內(nèi)能概念的學(xué)習(xí)上顯得很生澀，對概念無從談起。如果老師引導(dǎo)學(xué)生從物理概念本身來分析，內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子做無則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和。這個概念的外延即泛指物體內(nèi)的一切能量，那么它的外延明顯就寬于熱能。熱能本質(zhì)上指物體內(nèi)部所有無規(guī)則運(yùn)動的動能，熱能屬于內(nèi)能范疇，但內(nèi)能不光包括熱能。從概念間的關(guān)系看，內(nèi)能和熱能亦是一種從屬關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識了概念的外延，就加深了對概念本身的理解，更容易辨析其他相關(guān)的易混淆的概念了，問題自然迎刃而解。

四、了解概念與有關(guān)概念的聯(lián)系與區(qū)別

概念與概念之間既有聯(lián)系，又要通過比較，了解概念之間的區(qū)別，避免概念之間的混淆不清，這對于學(xué)生正確地理解概念，也是十分必要的．本節(jié)課內(nèi)能與機(jī)械能，溫度、熱量、內(nèi)能幾個概念之間既有聯(lián)系又有本質(zhì)區(qū)別的概念，學(xué)生只有認(rèn)清了它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，才能準(zhǔn)確地理解以上的概念．教學(xué)中能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工，抽象概括出概念的本質(zhì)屬性，其中對比是一種有效的方法。例如上文所述，內(nèi)能的概念可以概括成分子動能和分子勢能兩部分的能量，而機(jī)械能可以概括成宏觀上的物體動能和勢能的總和，本質(zhì)上內(nèi)能是微觀層面，機(jī)械能是宏觀層面；內(nèi)能本質(zhì)上是狀態(tài)量，而熱量是熱傳遞過程中的過程量，所以不能說“具有多少熱量”；溫度是表示物體冷熱程度的狀態(tài)量，溫度不能“傳遞”和“轉(zhuǎn)移”，但兩個不同狀態(tài)間是可以比較溫度高低，反映溫度差的，存在了溫度差，就會發(fā)生熱傳遞，在這個傳遞過程中，吸收或放出熱量。

篇3

二、類比導(dǎo)入，水到渠成

類比是物理教學(xué)中最普遍的方法之一，在物理教學(xué)中具有重要意義．在物理學(xué)中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生開展對比，從而發(fā)現(xiàn)知識的異同，尤其是物理概念，我們要教給學(xué)生運(yùn)用類比推理的方法，在類比中實(shí)現(xiàn)思維的過渡，在類比中加深對新概念的理解．例如，在引出電勢能的時候，教師與學(xué)生熟悉的重力勢能類比;在教學(xué)電場概念的時候，與磁場概念進(jìn)行類比;將電流與水流類比，幫助學(xué)生建立電流的概念;將抽象的電壓與學(xué)生直觀感覺到的水壓進(jìn)行類比．在這樣的類比中，實(shí)現(xiàn)了新舊知識的遷移，從而幫助學(xué)生借助已有知識建立新概念，既水到渠成，又容易理解。

三、設(shè)疑促思，深化概念

“小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)”．在物理概念教學(xué)中，教師要善于設(shè)疑，給學(xué)生制造懸念，從而引起學(xué)生積極的思維活動，從而對物理概念形成持久深刻的印象．如，在教學(xué)全反射的概念時，我將一束光線從水中斜射到空氣中，逐漸增大入射角，學(xué)生觀察到當(dāng)入射角增大到一定程度時，折射光線消失了，而反射光線的強(qiáng)度變強(qiáng)了．此時，教師抓住這一現(xiàn)象，提問:為什么會出現(xiàn)這一的現(xiàn)象?學(xué)生仔細(xì)思考后，都試圖通過一句準(zhǔn)確的語言闡述這一現(xiàn)象，教師在學(xué)生分析探討的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析得出全反射的概念，從而使學(xué)生掌握了全反射的概念，理解了全反射的本質(zhì)．

四、原有知識，豐富拓展

物理學(xué)科的知識具有嚴(yán)密的系統(tǒng)性，知識之間相輔相成．同樣，物理概念的建立也大多需要借助學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的相關(guān)概念．通過新舊概念之間的聯(lián)系，巧妙得出新概念，理解新概念．在進(jìn)行概念教學(xué)時，教師要充分發(fā)揮學(xué)生已有舊知識的作用，幫助他們建立對新概念的認(rèn)識，這實(shí)際上是物理教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用的方法．如在教學(xué)能量概念時，可以事先借助初中階段學(xué)過的對能量的粗淺認(rèn)識:一個物體具有對外界做功的本領(lǐng)，我們就說這個物體具有能量．在此基礎(chǔ)上，和學(xué)生討論如何定量確定能量是怎樣變化的，從而得出可以用做功的多少來衡量能量的變化，從而再借助列舉事例，討論分析得出能量的準(zhǔn)確概念．

五、物理學(xué)史，引發(fā)興趣

興趣是最好的老師，學(xué)生一旦形成了對知識濃厚的興趣，他們便會自覺主動地鎖定注意，全身心地參與課堂去探究新知．物理學(xué)是一門神奇而又充滿趣味的學(xué)科，其探索的對象是豐富多彩的自然萬物的運(yùn)動和變化．而在探索宇宙萬物的過程中，有許多能引發(fā)學(xué)生昂揚(yáng)激情的趣聞軼事，在教學(xué)中，呈現(xiàn)給學(xué)生，不僅可以激活學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更可培養(yǎng)他們面對困難，永不放棄的信心與勇氣．在教學(xué)中，教師要善于結(jié)合一些有趣的物理現(xiàn)象，去吸引學(xué)生的注意力．

六、豐富外延，曲徑通幽

物理概念是用最精煉的語言對物理本質(zhì)的高度概括，而越是高度概括的概念，學(xué)生理解起來難度越大、越不容易接受．在教學(xué)中，教師可以借助對概念外延的拓展入手，從而巧妙引導(dǎo)學(xué)生來理解認(rèn)識概念．如力的概念，本身抽象空乏，我們在教學(xué)中，可以先從人對物體，然后物體對物體之間的推、壓、拉、提等作用，借助這些外延，引導(dǎo)學(xué)生拓展，從而總結(jié)提煉出力的概念，學(xué)生有了這樣的外延基礎(chǔ)，理解起來比較容易．

篇4

一、以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性解決問題的能力。

習(xí)題教學(xué)是初中物理教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，在通常觀念中，習(xí)題教學(xué)中很難進(jìn)行創(chuàng)新教育。以前的習(xí)題教學(xué)是單一模式----課上老師講例題，課后學(xué)生搞題海戰(zhàn)。因此，若能把創(chuàng)新教育運(yùn)用到習(xí)題教學(xué)中去，優(yōu)化習(xí)題教學(xué)方法，必將促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的形成，更好地推進(jìn)創(chuàng)新教育的發(fā)展。

在實(shí)際教學(xué)中常常遇到這樣的情況：老師埋怨學(xué)生做過多次也講過多次的題目，仍然考不出來，老師把這一問題簡單地歸納為學(xué)習(xí)不踏實(shí)。學(xué)生有時會覺得上課是聽懂了的，課后卻不會做。老師卻把這歸結(jié)為學(xué)生上課聽不懂。這些認(rèn)識是不全面的。物理學(xué)習(xí)本身不是看懂、讀懂的，也不是聽懂的，而是“悟懂”的。

因?yàn)檫@些學(xué)生平時做題只是機(jī)械性記住了過程，沒有思考為什么這樣做，時間長了，忘記了也就考不出。上課聽懂的也只是過程，僅僅是知道步驟而已，每一個結(jié)論都不是學(xué)生想出來的，在頭腦中沒有任何深層次印象，上課教師沒有讓學(xué)生有足夠的動腦時間，打出問題后，匆忙給出解題過程和答案，沒有讓學(xué)生自己去尋找解決問題的方法，從而提高分析為體的能力。長此下去，大部分同學(xué)可能就是“花了很多時間，但卻學(xué)不好，講過的會，沒講的不會，剛講的會，時間長了就不會，甚至是早上講，晚上就不會”，老師和學(xué)生都在不斷地重復(fù)勞動。

我在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了探索，變老師講例題為以學(xué)生為主體，探究式尋找問題答案，給學(xué)生留足動腦動手時間，老師只做必要的引導(dǎo)，排疑解難。例如我在《摩擦力、平衡力》一章的教學(xué)中安排了這樣一堂習(xí)題課：“如何一題多變？”

1、簡單問題引入：兩個完全相同的物體A、B疊放在一起，受到10N的水平拉力F作用時可以在水平地面上做勻速直線運(yùn)動（如圖所示），那么物體A受到的摩擦力fA為N，物體B受到地面的摩擦力fB為N；若將物體A從B上拿來下來，再用細(xì)線與B連在一起后，再放在該地面上作勻速直線運(yùn)動，那么需要的拉力F3應(yīng)為N。

2、問題探究：

（1）若物體A單獨(dú)放在與上題條件相同的地面上勻速直線滑行時所需的拉力為5N，則物體A所受的摩擦力為多大？

學(xué)生回答：因?yàn)槲矬wA在水平地面上勻速直線滑行時受到平衡力作用，所以f1=F=5N。

教師再問：與A相同的物體B在水平地面上勻速直線滑行時所受摩擦力為多大？

學(xué)生回答：與A相同即：f2=F=5N.

教師再問：那么上述問題的第一空中fA又是多大？此時學(xué)生難以回答。教師再引導(dǎo)學(xué)生分析題中A與B一起向右作勻速直線運(yùn)動，而A在水平方向上又未受到任何拉力，所以A是在水平方向上不受力的情況下作的勻速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第一運(yùn)動定律可知fA=0N。

(2)若將A、B兩物體疊放在相同的地面上，

要使它們能一起向右作勻速直線運(yùn)動，則所需拉力F2應(yīng)為多少？（如圖所示）

學(xué)生回答：F2=2f1=2×5N=10N。

教師再問：這是為什么？

學(xué)生回答：這是因?yàn)榇藭rB對地面的壓力已是A、B兩物體的重力之和，所以摩擦力就變?yōu)樵瓉淼膬杀丁?/p>

（3）若將A、B兩物體用線連在一起放在水平地面上作勻速直線運(yùn)動（如圖所示）則所需要的拉力F3應(yīng)為多大？

（4）拓展訓(xùn)練：

如圖所示若不計滑輪自和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，則當(dāng)B物體受到水平向的拉力F4的作用時，B也恰好能作勻速直線運(yùn)動，求拉力F4的大小。

學(xué)生回答：（1）先對A物體進(jìn)行分析：因?yàn)锳物體作勻速度直線運(yùn)動，所以T=fB---A

（2）再對B物體進(jìn)行分析：因?yàn)锽物體也作勻速直線運(yùn)動，所以

F4=fA----B+T+f地-----B=5N+5N+10N=20N

3、問題結(jié)論：（1）物體作勻速直線運(yùn)動，只可能在物體不受外力或受平衡力的時候。（2）物體在有摩擦的水平地面上作勻速直線運(yùn)動時，水平方向上受平衡力的作用；（3）物體在作滑動摩擦?xí)r，若接觸表面的粗糙程度不變，則摩擦力的大小與物體間的壓力成正比。

4、思維方式：從學(xué)生已熟知的知識開始分析，層層逼近，逐步拓展。

在整個探究式解決問題的過程中，老師僅僅起了向?qū)ё饔?，學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)的知識循序漸進(jìn)中找到了問題的答案，輕松解決了一個難點(diǎn)問題，提高了學(xué)生創(chuàng)新性解決問題的能力，并且在老師的指導(dǎo)下，潛移默化促進(jìn)良好思維習(xí)慣的形成，以學(xué)生為主體的這樣一種探究性學(xué)習(xí)，讓每個學(xué)生不是被動接受老師的結(jié)論，而是通過自己的努力去發(fā)現(xiàn)了結(jié)論進(jìn)而得到了解決這一類問題的方法，

達(dá)到融會貫通，效果非常好。

二、通過實(shí)驗(yàn)操作來分析習(xí)題，構(gòu)建手腦并用的活動情景。

認(rèn)知心理學(xué)的研究表明，動作思維的操練直接制約著物理思維的發(fā)展。在進(jìn)行抽象的物理過程的教學(xué)時，教師可以構(gòu)建學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的活動情景，并以學(xué)生操作中獲得的結(jié)論去理解習(xí)題中所遇到的難點(diǎn)，形成猜想----驗(yàn)證----應(yīng)用的活動模式。

在初三電學(xué)入門教學(xué)時，學(xué)生對于“短路”問題理解不透，習(xí)題中經(jīng)常出錯。把短路問題穿插在較復(fù)雜的串、并聯(lián)電路中，學(xué)生在遇到如此類型的習(xí)題就束手無策了。例如：在下面兩幅圖所示的電路中，燈泡均完好，當(dāng)開關(guān)S斷開時三燈全發(fā)光，那么當(dāng)S閉合時三燈的狀況又如何？

在未用實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證時，學(xué)生認(rèn)為：

中燈泡L3因被開關(guān)S短路而不發(fā)光，L1和L2可以發(fā)光。

中燈泡L2被開關(guān)S短路不能發(fā)光，L1和L3串聯(lián)發(fā)光。

為什么會出現(xiàn)以上錯誤呢？歸其原因是學(xué)生只從直觀的電路圖上觀察哪個用電器被導(dǎo)線或開關(guān)并聯(lián)，而未真正分析電流的路徑。這時若用傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)法去講解的話，多大數(shù)學(xué)生難以信服，認(rèn)為這是老師強(qiáng)加給學(xué)生的結(jié)論。為此教師可借助于常用的電路示教板進(jìn)行先實(shí)驗(yàn)操作后理論分析的辦法。通過小燈泡在電路中是否發(fā)光這一直觀現(xiàn)象，來解釋以上兩種電路中電流的流向及局部短路問題。在實(shí)驗(yàn)這一“鐵”的事實(shí)面前學(xué)生很快弄清了“短路”這類習(xí)題的分析方法。為了進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)分析有關(guān)習(xí)題的興趣，教師還專門設(shè)計了一些習(xí)題讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

三、根據(jù)考試要求，自行編撰開放性習(xí)題。

開放性綜合題是如今中考的熱點(diǎn)，求解開放性問題需要我們在平日的生活中做個有心人，同時要注意活學(xué)活用物理知識。題目中若明若暗、含蓄不露的條件，它們常常是巧妙地隱藏在物理概念、物理現(xiàn)象、物理過程、公式的適用范圍、答案的實(shí)際意義等的背后，很容易被忽略，從而誤認(rèn)為題目缺少條件，造成解題錯誤。因此挖掘物理習(xí)題中的隱含條件是解題的關(guān)鍵。下面是一道表格類型的開放性綜合題，讓我們一起來體驗(yàn)一下。

請參照電動自行車主要技術(shù)參數(shù)表回答下列問題：

(1)、一位體重為55kg的工人騎該電動自行車上班，按正常車速勻速行駛時，該車所受阻力約為人和車總重的（）

A、0.01倍；B、0.1倍；C、0.03倍；D、0.3倍

(2)、該車蓄電池充電時的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

(3)、該車行駛時的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

(4)、若該車一次充電4h，則充電的電量是多少庫？一次可蓄能多少焦？相當(dāng)于多少KWh的電能？

(5)、從理論上講，該車充電一次可行駛多少km?

(6)、該車在正常使用一段時間后就會出現(xiàn)欠壓燈發(fā)光，這就提車主必須

充電了，由此說明此時電壓V。

(7)、電動車轉(zhuǎn)向燈電路是用一只單刀雙擲開關(guān)來控制的，開關(guān)S撥向左邊，左前燈和左尾燈亮，開關(guān)S撥向右邊，右前燈和右尾燈亮，開關(guān)S撥在中間時，前后燈均不亮（每燈正常工作時的電壓均為36V）請按上述要求完成電路圖。

篇5

那么，教師怎樣才使學(xué)生真正掌握概念呢？

第一，必須讓學(xué)生了解概念的物理意義。概念就是事物的特有屬性在人們頭腦中的反應(yīng)，在教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生懂得事物的特有屬性，比如，學(xué)生在形成機(jī)械運(yùn)動的概念，可舉一些這類現(xiàn)象，比如鐘擺的擺動，水上浮標(biāo)的浮動，蒸汽機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動，在微風(fēng)中樹梢的擺動等，讓學(xué)生分析比較找出它們具有的共同特性。讓學(xué)生領(lǐng)悟到它們都在某一中心位置的兩側(cè)往返運(yùn)動，然后給他下一個確切的定義。再比如對質(zhì)點(diǎn)概念的教學(xué)，學(xué)生往往不能真正理解質(zhì)點(diǎn)的物理意義，認(rèn)為不可能在一個只有質(zhì)量而沒有形狀、大小的點(diǎn)。那么可以從書本上磁帶盒的平動，擴(kuò)展到天空中的飛機(jī)，大海上的輪船，從滑梯上滑下的小孩，因?yàn)樗鼈兌?/p>

在作平動，物體上各點(diǎn)的運(yùn)動情況都一樣，那么可忽略一些無關(guān)因素，用一點(diǎn)的運(yùn)動情況就可以說明問題，而且這也是一種科學(xué)的抽象。所以，對概念的理解，首先必須讓學(xué)生掌握它們的物理意義。

第二，要讓學(xué)生懂得概念的適應(yīng)范圍，我們從所下的定義出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步了解它的適應(yīng)范圍。比如，已知速度是表示物體的運(yùn)動的快慢程度，就由此引伸，使學(xué)生了解到不論物體作什么形式的運(yùn)動，不管是直線、拋物線，圓周運(yùn)動或振動，都可以運(yùn)用速度概念，這樣，學(xué)生在接觸線速度時就不會感到茫然了，也可以擴(kuò)大學(xué)生對物理概念應(yīng)用的眼界。

第三，不僅要讓學(xué)生懂得物理概念的物理意義，以及適應(yīng)范圍，還要讓學(xué)生了解不同概念之間的有關(guān)聯(lián)系，進(jìn)一步加深對本概念的研究與認(rèn)識。例如，力的概念就在研究物體的相互作用之中形成的。質(zhì)量的概念就是在研究作用于一切物體的大小不同的力與相對應(yīng)的加速度比值恒定之中形成的。壓強(qiáng)的概念也是在研究壓力大小與受力面積的大小的比值中形成的。

教師對概念的教學(xué)，并不是要學(xué)生在黑板上抄定義，背定義，或者把物理概念的重點(diǎn)擺在要學(xué)生單純做題目，如果是這樣的話，就會使學(xué)生對相鄰的一些概念模糊不清，從而感到物理枯燥無味，越學(xué)越難。所以有了上面三點(diǎn)的準(zhǔn)備，教師對物理概念的教學(xué)可分為以下幾個步驟：

首先，可以在已知內(nèi)容的基礎(chǔ)上提出新問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以用一些比較直觀的實(shí)驗(yàn)或例子，比如在聲源概念的教學(xué)時，我們可以設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，用音錘敲音叉的音股，學(xué)生確實(shí)聽到了音叉發(fā)出的聲音，但為了說明物體發(fā)聲是由于物體的振動，可憑肉眼觀察，現(xiàn)象并不很明顯，那我們可以用一個輕質(zhì)小球，靠近音叉，發(fā)現(xiàn)小球被彈開，這樣就引起了學(xué)生的興趣，并很快地掌握了聲源的概念，再比如，對波的衍射，干涉概念的教學(xué)中，如能利用投影儀，把小波的衍射或干涉現(xiàn)象投影到銀幕上，學(xué)生對親眼目睹的現(xiàn)象產(chǎn)生了很大的興趣，于是就能輕松地完成了本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，以及衍射和干涉的區(qū)別學(xué)生也很好地得到了理解。

其次，讓學(xué)生自己在已有的感性知識的基礎(chǔ)上，形成抽象的物理意義，這里可以讓學(xué)生進(jìn)行比較、分類等。比如，引入速度概念時所舉的實(shí)例，各物體的形態(tài)千差萬別，學(xué)生怎樣比較呢？可以把它們都質(zhì)點(diǎn)化，才可以比較它們的運(yùn)動快慢。

篇6

比較法是根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對某類現(xiàn)象在不同情況的不同表現(xiàn)進(jìn)行比較的一種研究方法。比較的過程是使人在思想上確定事物（現(xiàn)象）之間異同關(guān)系的思維過程。凡是比較，都是在一定關(guān)系上根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。

由于比較法很適合于初中生學(xué)習(xí)物理知識，所以教材中很多概念，如速度、慣性、比熱、密度、壓強(qiáng)、等等，都是用比較法引出的，這種方法的作用應(yīng)引起各位同仁的足夠重視。本文就比較法在初中物理概念教學(xué)中的突出作用，談一些粗淺的看法。

一、比較法為概念的引入提供了思維的支撐點(diǎn)

初中物理概念的引入往往用實(shí)驗(yàn)的方法，然后對實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果加以比較進(jìn)行的。比熱概念的引入就是一個典型的例子。教材為了研究物體的吸熱多少跟物質(zhì)種類的關(guān)系，就將不同物質(zhì)水和煤油的吸熱現(xiàn)象進(jìn)行比較；由于比較必需在同一標(biāo)準(zhǔn)下才能進(jìn)行，就對實(shí)驗(yàn)的條件進(jìn)行了控制，使水和煤油質(zhì)量相等，初溫相同，吸收的熱量也相等，以實(shí)現(xiàn)“單因子”實(shí)驗(yàn)；這樣，排除了質(zhì)量和溫度升高等方面的干擾，突出了吸熱和物質(zhì)種類的關(guān)系，通過水和煤油在同等條件下吸熱情況的比較，為“比熱”的引出提供了思維的支撐點(diǎn)。

又如：在“電磁感應(yīng)”概念的教學(xué)中，教師先點(diǎn)明，在以下實(shí)驗(yàn)中，使用的靈敏電流計、導(dǎo)線、開關(guān)、磁場及磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體都是完全一樣的，現(xiàn)在，按下述步驟進(jìn)行演示：（1）電路閉和，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中不運(yùn)動或平行于磁場線運(yùn)動時，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體中不產(chǎn)生電流。（2）電路閉和，一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁場線運(yùn)動，電流計指針偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體中產(chǎn)生了電流。（3）在前步實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別取磁場線方向相同而改換導(dǎo)體運(yùn)動方向，再取導(dǎo)體運(yùn)動方向相同而改換磁場線方向，觀察電流計指針偏轉(zhuǎn)方向有何不同。（4）電路斷開，導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動，觀察電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生比較（1）、（2）兩步的差同，就可以建立電磁感應(yīng)這一現(xiàn)象的感性熟悉，比較（2）、（4）兩步的差同，可以使這一感性熟悉深化，即明確感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件；比較（3）步實(shí)驗(yàn)的不同條件，不同現(xiàn)象，就可以理解決定感應(yīng)電流方向的兩個因素。最后，教師指出聯(lián)系：左手定則。類似地，能否用什么方法來解決感應(yīng)電流方向、磁場線方向、導(dǎo)體運(yùn)動方向這三者的關(guān)系呢？于是引出右手定則，并通過例題讓學(xué)生練習(xí)使用這一定則。這堂課，學(xué)生較牢固地把握了電磁感應(yīng)這一重要物理現(xiàn)象，并能用定則分析具體問題，更重要的是，他們又一次體會到比較法在物理概念中的重要作用。物理教材中有很多重要的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)都是按比較法來編寫的，如歐姆定律、電功、凸透鏡成像等等。這既符合發(fā)現(xiàn)物理定律的規(guī)律，也符合人們熟悉事物的規(guī)律。我們在教學(xué)時，要有意識地傳授這一思維方法，并提醒學(xué)生注重：有些現(xiàn)象中，條件的改變，只使這一現(xiàn)象發(fā)生量的變化，如歐姆定律中，電壓、電阻的變化，只是使電流發(fā)生數(shù)值的變化；而有些現(xiàn)象因?yàn)橐粋€條件的改變，將發(fā)生質(zhì)的改變，如交、直流發(fā)電機(jī)模型，就因?yàn)殂~環(huán)和半徑的差異，導(dǎo)致外電路得到的電流在本質(zhì)上有很大的差異。

二、比較法可使學(xué)生對概念的理解和把握更加深刻

由于概念所反映的事物的本質(zhì)特征往往隱蔽在非本質(zhì)特征之中，概念和概念之間的聯(lián)系和區(qū)別易使學(xué)生混淆，影響著學(xué)生對所學(xué)概念深刻、準(zhǔn)確地把握。突出比較法，可使學(xué)生抓住概念的本質(zhì)特征，對概念有更全面、更深刻的理解和把握。

例如，重力和壓力，是學(xué)生極易混淆的概念，一些學(xué)生常將壓力和重力間的某些非凡情況下的關(guān)系一般化，往往認(rèn)為“壓力的大小總等于重力的大小”甚至認(rèn)為“壓力就是重力”。為此，筆者在教學(xué)中，設(shè)置了能暴露和糾正學(xué)生這一錯誤的比較性例題如下，通過做題，將壓力和重力進(jìn)行比較，收到了明顯效果。

例1：在下列各圖中，物體A重15牛，力F=7牛，求物體對各接觸面的壓力各是多少？這樣，通過該題中對各種情況下壓力的求解，能夠從定義、力的三要素角度對壓力和重力進(jìn)行比較，使它們間的區(qū)別和聯(lián)系有一更深刻的揭示?？梢?，抓住概念的本質(zhì)特征進(jìn)行比較是使學(xué)生理解和把握概念的有效果方法。

三、比較法可使學(xué)生靈活運(yùn)用概念，促使概念活化

一個物理概念的表達(dá)式中，包含了定義方式、物理意義、及單位等內(nèi)涵。將表達(dá)式間進(jìn)行橫向比較，能促使學(xué)生記憶概念、活化概念和深化概念。例如，速度概念的表達(dá)式V=S/t和功率的表達(dá)式P=W/t相比較，它們都有反映了另一物理量變化快慢的共同特征；它們的單位都由另外兩個物理量的單位復(fù)合而成。另外，象密度、電阻率、比熱等概念，從公式上都可看出，對同一物質(zhì)來說，它們的比值都一個“常數(shù)”，反映著物質(zhì)本身的屬性。這可消除諸如“電壓為零時，導(dǎo)體的電阻為零”、“一杯水比熱（密度）比半杯水的比熱（密度）大”等之類的錯誤。

四、通過比較促進(jìn)知識的正遷移

例如：把兩只標(biāo)有220V、40W和220V、100W字樣的白熾電燈分別進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)后，接入220V的電路中，判定這兩種情況哪個燈泡較亮？根據(jù)平時的經(jīng)驗(yàn)都是100W的燈泡較亮一些，即使老師通過分析和討論得出串聯(lián)時40W較亮，并聯(lián)時100W的較亮。但仍有一部分同學(xué)對分析感到不可靠，但假如我們通過可控實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行對比，學(xué)生就會信服了。

五、利用比較法可以防止知識的負(fù)遷移

在應(yīng)用概念解決問題時，對物理現(xiàn)象不同方面的精細(xì)比較，為概念的正確應(yīng)用提供了出發(fā)點(diǎn)，正確的概念應(yīng)用建立在對不同物理現(xiàn)象比較的基礎(chǔ)上。例如，用慣性概念解釋圖2所示，當(dāng)忽然拉動小車時，木塊向后倒的現(xiàn)象時，思維的起點(diǎn)和要害，就是要通過比較拉動前后，小車狀態(tài)的不同之處，揭示小車?yán)瓌忧昂螅緣K上部和下部的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)。

學(xué)生在應(yīng)用概念解決問題時，就在頭腦的記憶中搜尋以前經(jīng)歷過的相類似問題，通過某些同方面的比較，擬定解題方案，這是學(xué)生在物理練習(xí)中思維廣泛采用的一種比較方法。

假如學(xué)生在應(yīng)用概念解決問題時，對新舊問題不仔細(xì)地進(jìn)行比較，既看到它們間的相同，又看到它們間的相異點(diǎn)，采用“拿來主義”的態(tài)度，盲目代換，就會出現(xiàn)概念僵化，形成知識的負(fù)遷移。如：許多學(xué)生在判定圖3所示，當(dāng)小車忽然向前移動時，瓶內(nèi)液體中的氣泡向什么方向移動的問題時，會照搬前面圖2中小車忽然向前時，木塊向后倒的結(jié)論，得出氣泡向后移動的錯誤結(jié)果?？梢?，對概念的靈活應(yīng)用離不開比較思維。

又如：在學(xué)習(xí)動滑輪之后，學(xué)生由于受“拉力是重物和動滑輪總重的一半”的影響，他們認(rèn)為：只要用一個動滑輪，拉力一定是重物和動滑輪總重的一半。為了解決這個問題，可利用如圖的練習(xí)進(jìn)行比較，使學(xué)生懂得了結(jié)論的適用條件，有效的防止了知識的負(fù)遷移。

六、將物理概念與生活相比較

有些物理概念看似深奧難懂，若將其與一些生活常識相比較，則能起到化難為易的較果。如：由于“電壓”和電場力做功的概念有關(guān)，一般初中課本中對電壓都沒有明確的定義，教材采用直接引入的方法，這對學(xué)生把握這一概念是不利的，有不少學(xué)生學(xué)了“電壓”這一課后，仍然模模糊糊，說不出它是什么，更不了解它的物理意義。所以說電壓的概念，是初中學(xué)生感到最抽象、最難理解的概念，在初中階段還無法講清，對初中學(xué)生來說，接受起來有一定難度。這樣，也會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好。因此，我就采用這種方法。

用多媒體展示水流的形成，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，得出要使水能夠流動必須要有水位差（水壓），然后再設(shè)問：要使容器中的水長久地流動而不是瞬間流動應(yīng)采取什么方法呢？這樣一設(shè)問，學(xué)生紛紛討論，氣氛很活躍。最后，教師總結(jié)產(chǎn)生水流的條件是有水壓，提供水壓的裝置是抽水機(jī)。這樣，就為類比埋下了伏筆。

（1）元件的類比：把電流形成中的各個元件和水流形成的各個裝置相類比。小燈泡如同小渦輪，開關(guān)如同閥門，電路如同水路

（2）形成過程的類比：從水流的形成過渡到電流的形成。

（3）作用的類比：從水壓的作用過渡到電壓的作用，從抽水機(jī)的作用過渡到電源的作用。

篇7

1 引言

在大學(xué)物理的教學(xué)過程中，一般在講完第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)后，即進(jìn)入第二章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)內(nèi)容的講述。而在質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)里重點(diǎn)講述牛頓三大定律及其應(yīng)用[1-2]。對于牛頓三大定律的應(yīng)用部分，因?yàn)樯婕笆噶糠治黾捌溆嬎?、微分及積分運(yùn)算等高中物理基本不涉及的內(nèi)容，故該部分相對來說內(nèi)容比較好講，課堂效果也比較好。但對于牛頓三大定律的闡述部分，因?yàn)樵诟咧形锢砝锞蛯Υ擞斜容^系統(tǒng)的論述，故大部分學(xué)生感覺這一部分內(nèi)容和高中物理一樣，甚至有些老調(diào)重彈的感覺。因此，在大學(xué)物理課堂里講述牛頓三大定律的時候，如果不對牛頓三大定律作一些拓展的話，那課堂效果將比較差。本教學(xué)論文將從絕對空間、相對論等近代物理知識點(diǎn)出發(fā)對牛頓第一定律的拓展作些相關(guān)研討。根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這種簡要的拓展對課堂效果是會起到良好作用的。它不僅可加深學(xué)生對牛頓第一定律的理解，而且也讓學(xué)生簡單了解了近代物理和經(jīng)典物理的異同。特別是，通過這種簡要的拓展，可激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理及探索自然界規(guī)律的興趣。

2 牛頓第一定律的相關(guān)拓展

在高中物理里，物理教材一般會對牛頓第一定律的內(nèi)容作如下描述：如果物體所受的合外力為零，則物體將保持其靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)不變[1-2]。需要注意的是，經(jīng)過上個世紀(jì)無數(shù)物理學(xué)家的努力，以相對論和量子力學(xué)為基礎(chǔ)的近代物理已建立起來。而近代物理表明，牛頓力學(xué)體系，即牛頓三大定律及萬有引力定律都只是在低速、宏觀、弱引力條件下成立的[1-2]。因此，考慮到大學(xué)物理里后面也會講述近代物理的相關(guān)知識，故在大學(xué)物理里講述牛頓三大定律時將其與近代物理相關(guān)知識聯(lián)系起來的拓展是可行的。下面我們將重點(diǎn)對牛頓第一定律作一些拓展性的探討。

對于牛頓第一定律的相關(guān)拓展，一般可以先從力與物體的運(yùn)動狀態(tài)之間的關(guān)系來闡述。在歷史上，古希臘的亞里斯多德是第一個對力和物體的運(yùn)動狀態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行思考并做出結(jié)論的人。他從一些簡單的事實(shí)如手推車現(xiàn)象中得出力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。因?yàn)椋送栖嚭蠹唇o車力的時候，車就可運(yùn)動起來即可具有運(yùn)動狀態(tài)；而人放手不推車后即不給車力的時候，車將靜止下來即將不具有運(yùn)動狀態(tài)。因此，在車運(yùn)動和靜止兩種狀態(tài)中，人給車的力是至關(guān)重要。簡單來說，沒力就沒有運(yùn)動，因此力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。對于該論點(diǎn)，在接下來的將近兩千年時間里直到伽利略的出現(xiàn)，人們一直認(rèn)為它是正確的。從嚴(yán)格意義來說，伽利略的出現(xiàn)才是科學(xué)的真正誕生，因?yàn)槭琴だ詫⒖茖W(xué)實(shí)驗(yàn)帶入了哲學(xué)思辨里。從而使得科學(xué)變成一門實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，進(jìn)而將科學(xué)從哲學(xué)里分離出來。在著名的斜面實(shí)驗(yàn)里，伽利略發(fā)現(xiàn)：當(dāng)小球在很光滑的毛皮滑行時，抬起毛皮的兩邊，并固定小球在其中一邊下滑時的初始高度而降低另一邊毛皮的高度時，小球在毛皮滑行的距離雖然變長，但在另一邊毛皮小球能滑到的最高高度卻和該邊固定的初始高度一致。由這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象啟發(fā)，如果降低另一邊毛皮的高度至零，則小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動下去。明顯，一直運(yùn)動的小球在水平方向上沒有受到力的作用，也就是小球能一直維持運(yùn)動但卻并沒有受到力的作用，因此力并不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。進(jìn)一步，伽利略認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。而物體不受力時，物體具有維持運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的慣性，也即慣性定律。因此，牛頓第一定律實(shí)際上與伽利略的慣性定律一致，故牛頓定律也常被稱為慣性定律。

對于力與物體運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系的討論，有些高中作為牛頓第一定律的拓展也做了相關(guān)闡述。因此，在大學(xué)物理課堂里做上面這些闡述有可能是不夠的。實(shí)際上，在牛頓第一定律里，還可與近代物理相關(guān)知識聯(lián)系起來作進(jìn)一步簡單的拓展。因?yàn)?，物體的運(yùn)動與靜止?fàn)顟B(tài)是相對的。比如，相對于地面是靜止的物體，相對于運(yùn)動的汽車而言就是運(yùn)動的。因此，在牛頓第一定律描述里，物體不受力時將保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)時，實(shí)際上隱含著參考系。而我們通常將保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的物體稱為慣性參考系。而慣性參考系背后實(shí)際上又隱含著絕對空間的概念。牛頓本人對此非常清楚，因?yàn)樗宄浪呐ｎD第二定律只適用于慣性參考系。因此，牛頓為了很好的定義慣性參考系，他在他的劃時代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出了絕對空間的概念。他認(rèn)為絕對空間是存在的，而且和絕對時間一樣是均勻分布的。而慣性參考系則是相對于絕對空間靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系。至此，牛頓第一定律從邏輯來看似乎是完美無缺的。但絕對空間是否存在呢？牛頓本人對此也作了簡單的理性思考，如牛頓水桶實(shí)驗(yàn)等來驗(yàn)證絕對空間的存在。但是，在近代物理里隨著相對論的提出，我們知道絕對空間和絕對時間都是不存在的，即空間和時間都是相對的。在享受創(chuàng)建狹義相對論成功所帶來的喜悅的同時，愛因斯坦很清醒的認(rèn)識到在他的狹義相對論里存在一個嚴(yán)重的困難，即：因?yàn)閽仐壛私^對空間，慣性系將無法定義[3]。而狹義相對論里的兩條基本原理，即光速不變原理和相對性原理也都是在慣性系里定義的。

3 結(jié)語

在本教學(xué)研究論文里，我們對大學(xué)物理課堂里如何講述牛頓第一定律做了相關(guān)的拓展性研討。本研討主要基于力與物體運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系、慣性定律、慣性參考系、絕對空間及相對論等脈絡(luò)來進(jìn)行展開。因此，本拓展不僅可展示牛頓第一定律背后豐富的哲學(xué)、人文歷史、邏輯等內(nèi)涵，也可展示其背后豐富的物理內(nèi)涵。需要注意的是，雖然相對論已經(jīng)取得了巨大的成功，但人類的思考與探索還依然前行。此外，在大學(xué)物理課堂里對牛頓第二定律、第三定律作相關(guān)性拓展講述也是值得教學(xué)研討的課題。本教學(xué)論文的研討也算是對此課題的拋磚引玉，希望能對同行有所幫助，從而對大學(xué)物理的課堂教學(xué)起到綿薄之力。

參考文獻(xiàn)：

篇8

一.繼續(xù)進(jìn)行高、初中新課程標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)文件學(xué)習(xí),繼續(xù)學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育教學(xué)理論,學(xué)習(xí)研究高、初中新物理教材.繼續(xù)更新教育觀念,推進(jìn)素質(zhì)教育.

1.繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)代教育教學(xué)理論學(xué)習(xí),更新教育教學(xué)觀念,確立現(xiàn)代教育理念,確立科學(xué)的全面的人才觀,把握好物理學(xué)科在育人中的地位和作用,增強(qiáng)實(shí)施新課程教學(xué)的自覺性和責(zé)任感.

2.密切結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)際,學(xué)習(xí)高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)和初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)以及修訂部分,結(jié)合初、高中新課標(biāo)教材的修改做好培訓(xùn)工作,各片、各校物理組教研活動中聯(lián)系教學(xué)實(shí)際,進(jìn)行學(xué)習(xí)交流,按新的理念和要求開展各項(xiàng)教研活動.

3.注意學(xué)習(xí)和交流外地教育教學(xué)改革、課堂教學(xué)改革、自主學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的成功經(jīng)驗(yàn),繼續(xù)對初中和高中研究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)進(jìn)行探索和實(shí)踐.

4.學(xué)習(xí)、研究和探索符合素質(zhì)教育和新課程標(biāo)準(zhǔn)的物理評價體系和作業(yè)體系.在高、初中進(jìn)行新的教學(xué)評價實(shí)踐.

5.學(xué)習(xí)經(jīng)典的教育學(xué)、心理學(xué),研究目前初高中學(xué)生的心智特點(diǎn)和成長規(guī)律,探索對學(xué)生個體的學(xué)業(yè)和發(fā)展方向進(jìn)行的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn).

6.組織好初高中老師赴省、市參加新課程和新教材的培訓(xùn),利用網(wǎng)絡(luò)和各種活動進(jìn)行推介和交流,擴(kuò)大培訓(xùn)效益.

二.做好常規(guī)教研工作,提高課堂教學(xué)效益,發(fā)揮物理學(xué)科教育功能

1.深入到初、高中各年級課堂,了解教與學(xué)的真實(shí)情況,協(xié)助老師掌握學(xué)情,了解學(xué)生學(xué)習(xí)的困難和需求,為學(xué)生設(shè)計好學(xué)習(xí)“臺階”,從教學(xué)細(xì)節(jié)入手,提高“常態(tài)課”的課堂教學(xué)效益.

2.學(xué)習(xí)和研讀新物理教材,剖析教學(xué)過程,貫徹落實(shí)《物理課堂教學(xué)建議》.提高片教研活動和學(xué)校物理各項(xiàng)教研活動的活動質(zhì)量,通過各種形式進(jìn)行新教材、新教法的交流.

3.在起始年級進(jìn)行物理概念教學(xué)和滲透物理方法教學(xué)的研究,進(jìn)行學(xué)生學(xué)法指導(dǎo),發(fā)掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)和科學(xué)探究在素質(zhì)教育中的功能.

4.組建高中新的高一和高二備課中心組、組建高三物理教學(xué)指導(dǎo)小組并切實(shí)有效開展活動.制定和實(shí)施初高中各年級階段教學(xué)目標(biāo),及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的新問題和對突破教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行探索,取得的經(jīng)驗(yàn)向各校推廣.

5.改革常規(guī)的教研活動模式,在初中進(jìn)行“小班化教學(xué)”授課研究,高中繼續(xù)進(jìn)行常態(tài)課教學(xué)研究.

6.繼續(xù)進(jìn)行送課下鄉(xiāng)活動,促進(jìn)物理教學(xué)的城區(qū)校際交流和城鄉(xiāng)交流，協(xié)助有關(guān)初、高中學(xué)校辦好展示課、對外公開課,在高中進(jìn)行市優(yōu)秀課的展示活動.

7.組織好高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)的各項(xiàng)教學(xué)研究活動,研究提高不同學(xué)校和不同類型學(xué)生復(fù)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的辦法,協(xié)助省華中和市一中完成重點(diǎn)中學(xué)物理研討會分?jǐn)側(cè)蝿?wù),及時傳達(dá)重點(diǎn)中學(xué)物理會議精神,交流方方面面信息.

三.繼續(xù)進(jìn)行課題研究,在新的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新的課題

1.繼續(xù)推進(jìn)初中研訓(xùn)物理子課題的研究活動,幫助學(xué)校的物理課題研究正常實(shí)施.

2.繼續(xù)進(jìn)行初中和高中研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行探索和實(shí)踐,繼續(xù)開展初、高中科普知識講座.

3.繼續(xù)維護(hù)好物理課改網(wǎng),結(jié)合教學(xué)進(jìn)程,進(jìn)行初、高中教學(xué)資料素材的收集和整理,使網(wǎng)站內(nèi)容更貼切物理教學(xué).

四.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,提高師資教育教學(xué)能力

1.發(fā)揮不同年齡層次的教師的優(yōu)勢,同時注重不斷學(xué)習(xí),充實(shí)有助于物理教學(xué)的各種知識和技能,以適應(yīng)新的教育形勢需要.

2.對青年教師,結(jié)合《物理課堂教學(xué)建議》的學(xué)習(xí)和實(shí)施,從教學(xué)細(xì)節(jié)入手,鉆研物理課程標(biāo)準(zhǔn)和新教材,練好教學(xué)基本功,養(yǎng)成良好的教育教學(xué)工作習(xí)慣,引導(dǎo)他們研究提高課堂教學(xué)效益和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的具體做法,引導(dǎo)他們研究學(xué)生學(xué)情,對學(xué)生進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo).

3.對新參加工作的青年教師,開展師徒結(jié)對活動,進(jìn)行跟蹤聽課,通過多種途徑幫助他們熟悉疏通教材,把握好教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),解決教學(xué)中遇到的實(shí)際問題,多為他們提供觀摩學(xué)習(xí)的機(jī)會.

4.組織參加市舉行初中和高中中青年教師基本功競賽.

5.組織青年教師參加課題研究,撰寫教育教學(xué)論文.

6.注意發(fā)揮各校教研組、年級備課組的作用,在教學(xué)教研活動中以老帶新,以新促老,形成良好的教學(xué)教研風(fēng)氣.

7.對部分青年教師教學(xué)情況進(jìn)行抽測.對部分初、高中學(xué)生學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行抽測和進(jìn)行問卷調(diào)查.

篇9

中圖分類號：G633.8 

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 

文章編號：1006-3315（2015）11-020-001 

物理概念的形成和掌握是中學(xué)物理的基礎(chǔ)知識中最基本的內(nèi)容，而物理概念的形成和規(guī)律的掌握又是一個十分復(fù)雜的過程。下面筆者就針對在物理概念的教學(xué)中如何培養(yǎng)中學(xué)生的思維能力來談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)。 

一、物理概念的定義 

物理概念是某一事物、現(xiàn)象的本質(zhì)在人的大腦中的反映，它是在大量觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析、比較、綜合、歸納、區(qū)別出現(xiàn)象與本質(zhì)，把事物的本質(zhì)特征集中加以概括而建立的。如我們觀察到下列一些現(xiàn)象：衛(wèi)星繞著地球旋轉(zhuǎn)，馬拉松運(yùn)動員完成比賽，挖掘機(jī)機(jī)械手臂的運(yùn)動等。盡管這些現(xiàn)象的具體形象不同，但我們可以從它們的共性去考慮，就會發(fā)現(xiàn)其共同特征，即一個物體相對另一個物體的位置隨時間變化。于是，我們把這個從一系列具體現(xiàn)象中提煉出來，得出反映著這一系列具體現(xiàn)象本質(zhì)特征的抽象，叫做機(jī)械運(yùn)動。 

二、物理概念的分類 

1.反映物質(zhì)屬性的概念 

這類概念的特點(diǎn)是較難從其表面定義上獲得深入理解。如慣性、質(zhì)量、能量、波粒二象性等。教學(xué)中應(yīng)由淺入深地，使學(xué)生通過循序漸進(jìn)的教學(xué)過程來加深對概念的理解。比如說能量相關(guān)知識貫穿整個初中物理，是非常抽象的物理知識，因此教師會從能量的外延人手，先讓學(xué)生認(rèn)識各種形式的能量，給學(xué)生建立起能量具有多種形式的表象，進(jìn)入高中之后逐漸給學(xué)生建立起各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化的思想，最后再總結(jié)得出能的轉(zhuǎn)化與守恒定律。這樣通過由淺入深的循序漸進(jìn)教學(xué)過程，才能使學(xué)生從各個不同的方面加深對這一概念的理解。 

2.反映物質(zhì)及其性質(zhì)的 

這類概念的特點(diǎn)是，在定義上，一般都是以兩個物理量的比值來表示，但它們的大小又不依賴于這些相關(guān)聯(lián)的量的大小，如：速度、加速度等。 

3.一些描述物理現(xiàn)象的名稱 

這類概念的特點(diǎn)是：就其概念本身并不難理解，難理解的是這些物理現(xiàn)象產(chǎn)生的規(guī)律，如圓周運(yùn)動，靜電感應(yīng)等。教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造條件，使學(xué)生在了解大量的物理現(xiàn)象后，認(rèn)真觀察物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析現(xiàn)象。 

三、物理概念教學(xué)中如何培養(yǎng)思維能力 

1.物理概念的引入 

物理概念的引入有多種方式，教師在教學(xué)中可以自由選擇。在講授和實(shí)際生活關(guān)聯(lián)較大的運(yùn)動時，可以用故事的形式引入，這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲。不僅如此，還需從生活實(shí)踐中獲得感性材料，引入物理概念。 

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，在中學(xué)物理概念教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選用不同類型的物理實(shí)驗(yàn)作為物理課的引入，能夠達(dá)到創(chuàng)設(shè)良好情境的目的。教師要針對學(xué)生存在的前概念，激發(fā)他們的好奇心和求知欲，耐心細(xì)致的引導(dǎo)學(xué)生分析問題，使他們能在錯中求對，從而理解并接受正確的物理概念。 

2.如何形成物理概念 

（1）做好實(shí)驗(yàn)，豐富感性認(rèn)識 

人們的許多物理知識是通過觀察和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真的思索而總結(jié)出來的。感性認(rèn)識是頭腦進(jìn)行思維加工的原料、掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。做好實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生獲得與物理概念、規(guī)律有直接聯(lián)系的感性認(rèn)識，是學(xué)生形成概念和掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)具有特別強(qiáng)烈的吸引力，有能調(diào)動學(xué)生各個感官的作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，所以實(shí)驗(yàn)的成功，是事半功倍地建立物理概念和掌握物理規(guī)律的關(guān)鍵。 

（2）從感性認(rèn)識提升到理論知識 

在教學(xué)中要重視感性認(rèn)識，概念和規(guī)律所包含的大量事例中，有的本質(zhì)聯(lián)系比較明顯，有的非本質(zhì)聯(lián)系卻很強(qiáng)烈。為了使學(xué)生在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，教師必須從有關(guān)概念和規(guī)律的大量事例中精選那些包括主要類型的來進(jìn)行教學(xué)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。感性認(rèn)識是理論認(rèn)識的基礎(chǔ)，只有從感性材料出發(fā)，才能理解抽象的概念和規(guī)律。 

（3）突出本質(zhì)是形成概念、掌握規(guī)律的關(guān)鍵 

物理概念和規(guī)律，是人腦對物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行“科學(xué)抽象”的產(chǎn)物。把感性材料中有聯(lián)系的和毫無聯(lián)系的因素區(qū)別開來，從而突出本質(zhì)，才能使學(xué)生形成概念，掌握規(guī)律。在物理教學(xué)中，對感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象時，必須有意識地突出本質(zhì)，這是使學(xué)生形成概念的關(guān)鍵。 

（4）明確概念和規(guī)律的物理意義是形成概念、掌握規(guī)律的根本 

教學(xué)中學(xué)生對有關(guān)物理問題的感性材料進(jìn)行抽象，得出結(jié)論后，對有關(guān)概念的理解往往仍然是表面的。為此，在教學(xué)中要通過多種途徑和方法，使學(xué)生著重理解其物理意義。對容易混淆的概念，可以采用對比的方法，明確其區(qū)別與聯(lián)系，以加深理解。 

（5）注重教材和學(xué)生實(shí)際，注意階段性 

在中學(xué)物理教學(xué)中，完整的物理概念的形成和規(guī)律的掌握，在許多情況下并不能一次講深講透講完全，有一個逐步發(fā)展的過程。因此，在進(jìn)行物理概念和規(guī)律的教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)從教材實(shí)際和學(xué)生實(shí)際出發(fā)，逐步加深加廣。 

篇10

自動信任協(xié)商中，敏感信息的保護(hù)主要有以下3種方式：對資源內(nèi)容敏感的保護(hù)、對資源擁有敏感的保護(hù)和對信息在非安全物理信道中傳輸時的保護(hù)[3]。目前尚未有無一種自動信任協(xié)商模型能夠比較完善地同時對這3類敏感信息進(jìn)行保護(hù)。此外，敏感信息保護(hù)模型協(xié)商效率和成功率較低，原因是存在無效的訪問控制策略，因此，如何能夠在保證較高協(xié)商效率和成功率的同時又能保護(hù)敏感信息成為本文研究的重點(diǎn)。

本文基于交錯螺旋矩陣加密（Interleaved Spiral Matrix Encryption， ISME）算法，對資源內(nèi)容敏感和非安全物理信道中敏感信息傳輸進(jìn)行保護(hù)，并應(yīng)用策略與證書相分離的思想對資源擁有敏感進(jìn)行保護(hù)，同時為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的協(xié)商效率和成功率，提出了01圖策略校驗(yàn)算法，減少訪問控制策略中無效策略的數(shù)量。

1 相關(guān)研究

本章首先綜述國內(nèi)外敏感信息保護(hù)的一些研究成果。主要從資源內(nèi)容敏感信息保護(hù)，資源的擁有敏感信息保護(hù)和非安全物理信道中敏感信息傳輸這三方面進(jìn)行描述。

對于資源內(nèi)容敏感信息保護(hù)，國內(nèi)外學(xué)者提出了很多方案，以下幾類是其中典型代表。UniPro模式是Yu等[4]提出的一種應(yīng)用在ATN中對資源（敏感證書與訪問控制策略）進(jìn)行保護(hù)的統(tǒng)一模式。UniPro是在傳統(tǒng)的自動信任協(xié)商研究的基礎(chǔ)上，把策略看成最優(yōu)先保護(hù)的資源，應(yīng)用與保護(hù)資源相同的方法對策略進(jìn)行保護(hù)，同時還可以對策略的暴露進(jìn)行細(xì)粒度控制，明確區(qū)分了策略披露和策略滿足這兩個概念。雷建云等[5]提出一種基于信任向量的敏感信息保護(hù)方案。此方案通過信任評估，可以做到有選擇性地暴露證書中的敏感屬性。策略圖這一概念是由Seamons等[6]提出的，目的是對訪問控制策略中的敏感信息進(jìn)行保護(hù)。策略圖是一個有向無環(huán)圖，資源R為其最終節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)由保護(hù)資源R的訪問控制策略組成。優(yōu)點(diǎn)是可逐步對訪問控制策略進(jìn)行披露；缺點(diǎn)是未涉及到證書中敏感信息的保護(hù)，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。

資源擁有信息敏感與資源內(nèi)容敏感一樣也是研究的熱點(diǎn)。對這一類的敏感信息保護(hù)，國內(nèi)外研究者也提出了很多方案。Seamons等提出了完善的隱私保護(hù)模型，主要是通過協(xié)商雙方互相學(xué)習(xí)來建立信任，協(xié)商中不交換訪問控制策略和證書。但是本文對相互學(xué)習(xí)的描述并不清楚，而且對ATN的協(xié)商機(jī)制改動過大。

對非安全物理信道中的敏感信息保護(hù)，現(xiàn)在研究的還比較少。典型代表有李健利等[12]提出的基于魔方算法的自動信任協(xié)商方案，該方案詳細(xì)地闡述了如何對非安全物理信道中敏感信息進(jìn)行保護(hù)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)信息高速傳輸且不暴露證書和資源信息，但不足是沒有考慮到對屬性的內(nèi)容敏感和擁有敏感的保護(hù)。

針對以上敏感信息保護(hù)方案的不足，本文提出了基于交錯螺旋矩陣加密的自動信任協(xié)商模型。采用交錯螺旋矩陣加密算法對敏感信息進(jìn)行保護(hù)，同時針對該模型改進(jìn)了傳統(tǒng)的協(xié)商規(guī)則和協(xié)商協(xié)議。提出了01圖訪問控制策略校驗(yàn)算法來提高系統(tǒng)的協(xié)商效率和成功率。

2 交錯螺旋矩陣算法設(shè)計

本章基于螺旋矩陣加密算法[13]提出了一種加密效率更高、安全性能更好的交錯螺旋矩陣加密（ISME）算法，來對自動信任協(xié)商中的證書和訪問控制策略進(jìn)行加密，生成的密文變換序列，可以使協(xié)商雙方外其他第三方均不能截獲證書和策略中的內(nèi)容。

這里介紹雙螺旋矩陣。以四階矩陣為例，傳統(tǒng)的螺旋矩陣如圖1所示，是一個稱螺旋狀態(tài)的矩陣，它的數(shù)字由第一行開始到右邊不斷變大，向下變大，向左變大，向上變大，如此循環(huán)。雙螺旋矩陣如2所示，它與傳統(tǒng)的螺旋矩陣不同，它的數(shù)位是分奇數(shù)位和偶數(shù)位，所有的奇數(shù)位構(gòu)成一個螺旋矩陣，同理所有的偶數(shù)位也構(gòu)成一個螺旋矩陣。雙螺旋矩陣與傳統(tǒng)的螺旋矩陣相比擁有更強(qiáng)的靈活性，規(guī)律更加地隱蔽，密鑰相對傳統(tǒng)螺旋矩陣加密也更長；同時奇偶雙螺旋，不必遵循傳統(tǒng)螺旋矩陣數(shù)字的變化規(guī)律，數(shù)字通過奇數(shù)和偶數(shù)分別制定變換順序如圖2所示，在不造成奇偶沖突的情況下可以在矩陣的最外層四個角選取任意的起點(diǎn)。

2.1 ISME加密算法

本節(jié)對雙螺旋矩陣加密算法進(jìn)行具體的描述，解密算法為其逆過程這里不再描述，加密過程如下。

輸入：訪問控制策略（Access Control Policy， ACP）或證書中敏感屬性（Certification Letter Sensitive Attributes， CLSA）。

輸出：訪問控制策略密 文序列（ACiphertext_Seq）或證書中敏感屬性密文序列（RCiphertext_Seq）。

步驟1 把ACP或CLSA轉(zhuǎn)換為一串長度有限的二進(jìn)制數(shù)。

步驟2 把二進(jìn)制數(shù)分成長度為（4×n）2如4/16/64…，n的取值為1/2，1，2，…。首先b1=x1*y1，x1是二進(jìn)制長度劃分的塊數(shù)，y1是塊的長度，長度取值為（4×n）2，如式（1）：　b=∑mi=1bi≤∑mi=1（xi*yi）； i∈（4×n）2， n=1/2，1，2，…（1）

步驟3 分割好的二進(jìn)制串按密鑰中的z（一個六位的二進(jìn)制數(shù)）安排從二進(jìn)制的最高有效位（Most Significant Bit， MSB）到最低有效位（Least Significant Bit， LSB）進(jìn)行排列。

步驟4 把（4×n）2的矩陣分割成2×2的矩陣，位數(shù)不夠的補(bǔ)零，并按列讀出。

步驟5 把讀出的二進(jìn)制數(shù)按讀出先后順序排好，生成密文。

2.2 算法密鑰設(shè)計

對于一個對稱加密算法，密鑰的設(shè)計無疑是非常重要的。

在ISME中密鑰是一系列的三元組（xi，yi，zi），xi、yi決定如何把二進(jìn)制數(shù)劃分成矩陣，yi表示矩陣的容量，xi表示這樣大小的矩陣個數(shù)，其關(guān)系必須滿足式（1），公式中，b表示明文的大小。zi是一個6位的二進(jìn)制數(shù)，如表1所示，它的選擇要注意奇偶選擇起點(diǎn)的互斥性，左上角與右下角互斥，右上角與左下角互斥。

3 ISMATN模型基本概念

ISMATN（Automated Trust Negotiation based on Interleaved Spiral Matrix EncryptionInterleaved Spiral Matrix Automated Trust Negotiation）是一個基于交錯螺旋矩陣加密算法的ATN協(xié)商模型，它可以對敏感信息進(jìn)行有效的保護(hù)。該模型的主要組件有訪問控制策略庫（Access Control Base， ACB）、策略遷移器（Strategy Transfer Device， STD）、策略校驗(yàn)器（Strategy Validator， SV）、證書庫（Certificate Repository， CR）和加解密器（Encryption/Decryption Device， E/DD），并且ISMATN模型有自己的訪問控制策略格式和證書格式。

DHMATN模型的協(xié)商過程如圖43所示，在協(xié)商開始時，雙方開始披露各自的訪問控制策略，訪問控制策略中可能隱性的包含敏感信息，因此包含敏感信息的訪問控制策略進(jìn)入到策略遷移器（STD），進(jìn)行策略遷移。遷移后的策略由于是新生成的策略，就必須驗(yàn)證這一策略的有效性，若沒有通過則需重新進(jìn)行遷移，這樣保證訪問控制策略的有效性，使協(xié)商更好地進(jìn)行。驗(yàn)證后的策略進(jìn)入到加解密器（E/DD），生成訪問控制策略密文序列進(jìn)行交換，滿足后雙方披露證書，證書直接進(jìn)入E/DD，生成資源密文序列，進(jìn)行交換直到協(xié)商成功。

3.1 訪問控制策略格及證書格式

這里設(shè)計了一種新的訪問控制策略格式，其式如下：acp=（holder）：（recipient）：（item）：（op）：（value）：（notBefore）：（notAfter）其中：holder是指策略的持有者，即資源持有方；recipient  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨dyLw.nET是策略的接受者；item是屬性項(xiàng)；op指操作符如：op∈{<，>，≤，≥，∈，，，，，，=，≠}；value是屬性值用來判斷數(shù)字證書的屬性值是否符合要求；notBefore和notAfter表示是策略的有效期，其結(jié)構(gòu)如圖34所示。

ISMATN的證書中每個屬性都被加密，并且根據(jù)屬性敏感度的不同分別使用了不同的加密密鑰，因此，證書格式為“主體+屬性+屬性密鑰標(biāo)志位”，屬性密鑰標(biāo)志位附加在證書的擴(kuò)展項(xiàng)中。flag作為屬性密鑰標(biāo)志位記錄了此密鑰能夠解密哪些敏感屬性。

3.2 ISMATN描述

ISMATN與傳統(tǒng)的協(xié)商模型不同，增加了策略校驗(yàn)器、策略遷移器以及加解密器，其模型如圖43所示。

3.4 ISMATN協(xié)商協(xié)議及應(yīng)用

本節(jié)通過一個場景實(shí)例來具體地闡述ISMATN的協(xié)商協(xié)議和實(shí)際中如何對敏感信息進(jìn)行保護(hù)。

例如 某保密組織（Security Organization， SO）中資料室的開放只針對SO的高層管理人員和保密室的主管，普通的組織成員需要時必須向組織申請。其他非組織成員必須滿足與SO是項(xiàng)目合作關(guān)系并且得到保密室主管授權(quán)，以及是SO主負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，這3個條件中的任意兩個，才可以對保密室的資料進(jìn)行查閱。

3）策略披露階段。

此階段會涉及到對非安全物理信道中敏感信息的保護(hù)和資源的擁有敏感信息保護(hù)。

首先，資源請求方Sam發(fā)出請求ACiphertext_Seq=DPe（key2，〈SO，Prequest〉），服務(wù)方SO收到訪問控制策略密文序列對其進(jìn)行解密，Prequest=DPD（key2，ACiphertext_Sequence），服務(wù)方根據(jù)Sam的請求披露自己的訪問控制策略P8，ACiphertext_Seq=DPe（key2，〈Sam，P8〉），Sam收到后解密P8=DPD（key2，ACiphertext_Seq），解密后的內(nèi)容是要求Sam披露T3和T4，但是T3和T4是敏感證書，而且保護(hù)證書T3的P3中有屬性擁有敏感信息需要系統(tǒng)對這一敏感信息進(jìn)行保護(hù)。

P3的內(nèi)容是：Sam屬于某保密組織SO的成員，擁有SO為其頒發(fā)的證書T3，如果只是擬定T3的訪問策略P3，其他方在向Sam請求T3時，Sam披露策略P3或不響應(yīng)時都會使其他方知道Sam是否擁有T3，因此，需要把T3的訪問控制策略遷移到證書T6，生成新的訪問控制策略P6。凡是新生成的策略都要進(jìn)行策略的有效性驗(yàn)證，合格后Sam披露P6∧P4，ACiphertext_Seq=DPe（key2，〈SO，P6∧P4〉）。SO解密P6∧P4=DPD（key2，ACiphertext_Seq），P6∧P4的內(nèi)容是要求對方披露證書T2和T7，此時的T2和T7是非敏感的，雙方開始交換證書，策略交換階段結(jié)束。

綜上所述，此階段通過對策略的加解密，有效地保護(hù)了非安全物理信道中敏感信息保護(hù)，并且在涉及到屬性擁有敏感信息時，應(yīng)用策略遷移理論，對其進(jìn)行保護(hù)。

4）證書交換階段。

此階段雙方開始證書交換，本階段同上階段一樣，全部證書交換都采用了加密，保護(hù)了非安全物理信道中敏感信息的傳輸，同時，應(yīng)用了二次加密機(jī)制，對資源的內(nèi)容敏感進(jìn)行了有效保護(hù)，具體過程如下。

SO根據(jù)P6∧P4披露其證書T2和T7，由于T2中包含有對協(xié)商方Sam的敏感信息，因此T2證書需要進(jìn)行二次加密，對其中的“年齡”和“職務(wù)”使用不同的密鑰加密，根據(jù)協(xié)商方提供的策略來判斷證書中那些屬性是不敏感的，從而確定 key1。

二次加密后的序列為：RCiphertext_Seq=DPe（key2，〈DPe（key1，T2），key1〉）。T7中不包含對Sam的敏感信息直接加密即：RCiphertext_Seq=DPe（key2，T7）。Sam收到證書后，進(jìn)行解密T7=DPD（RCiphertext_Seq），T2比較復(fù)雜要由里向外逐次解密，T2=DPD（key1，DPD（key2，RCiphertext_Seq））。這里由于key1只是對敏感信息“職務(wù)”加密而“年齡”是由其他密鑰進(jìn)行保護(hù)，因此協(xié)商方是無法解密“年齡”這個敏感屬性。后面的證書交換按照策略披露序列倒序進(jìn)行，直到協(xié)商成功，其中涉及的證書加密過程同上。

通過上述的  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨dyLw.nET應(yīng)用實(shí)例可知，本模型利用了加密，保護(hù)了證書中的內(nèi)容敏感信息以及不安全物理信道中信息的傳輸，其中保護(hù)內(nèi)容敏感信息還應(yīng)用到了二次加密機(jī)制。利用策略遷移器，保護(hù)了訪問控制策略中擁有屬性敏感。由此可知，ISMATN模型可以有效地對三類敏感信息進(jìn)行保護(hù)。

4 01圖策略校驗(yàn)算法

本章具體對ISMATN模型中策略校驗(yàn)器的內(nèi)置算法01圖策略校驗(yàn)算法進(jìn)行描述。首先，說明出現(xiàn)無效訪問控制策略的原因；隨后，給出對訪問控制策略的分類，提出01圖策略校驗(yàn)算法；最后，對本文算法進(jìn)行可靠性完備性證明。

4.1 策略的分類

在自動信任協(xié)商系統(tǒng)中，造成出現(xiàn)無效策略的原因主要有以下幾個方面：

1）角色職能互斥導(dǎo)致的無效策略；

2）策略語言的局限性；

3）策略描述不當(dāng)導(dǎo)致策略無效；

4）內(nèi)容沖突導(dǎo)致無效策略。

以下是策略具體分類。

4.2 01圖策略校驗(yàn)算法

01圖策略校驗(yàn)算法，是通過6個策略基本分解規(guī)則，對一條訪問控制策略進(jìn)行分解?；痉纸庖?guī)則如圖6所示，圖中起始節(jié)點(diǎn)為要校驗(yàn)的復(fù)合策略，每條邊上的值是對其頭節(jié)點(diǎn)的賦值，終節(jié)點(diǎn)是復(fù)合策略的真值假設(shè)。真值假設(shè)是決定策略圖如何構(gòu)成的最初步驟。校驗(yàn)時對策略先假設(shè)T沒矛盾再假設(shè)F，若都無矛盾則為有效策略。如果T有矛盾則為矛盾策略，F(xiàn)有矛盾則為永真策略。

步驟2 對復(fù)合策略進(jìn)行真值假設(shè)，例如假設(shè)策略T（p1∧p2）或F（p1∧p2）。

步驟3 應(yīng)用6種分解規(guī)則對P復(fù)合進(jìn)行策略分解，使之構(gòu)成一個01圖。

步驟4 對構(gòu)造好的01圖的每一條路徑進(jìn)行遍歷，檢測路徑中是否存在矛盾。

步驟5 對結(jié)果進(jìn)行判斷，如果賦值T或F都不存在矛盾路徑且在賦值T時不存在賦值全為假的情況，則為有效策略。如果賦值F，所有路徑都存在矛盾則為永真策略；如果賦值T，所有路徑都存在矛盾則為矛盾策略。

4.3 策略校驗(yàn)算法可靠完備性證明

為證明算法的可靠完備性，這里首先證明一個引理，其內(nèi)容和證明過程如下。

引理1 設(shè)01策略圖G， f是與到最后的終點(diǎn)相一致的賦值，則存在一條路徑S，對這條路徑上所有的元策略進(jìn)行賦值的結(jié)果與f是一致的。

證明 應(yīng)用數(shù)學(xué)歸納法，首先，通過假設(shè)可知f是與最后的終點(diǎn)相一致的賦值，例如F（p1∨p2），則f（p1）=0且f（p2）=0，一定與01圖中的一條路徑相一致?，F(xiàn)假設(shè)圖Gn中的路徑Sn，Sn路徑上的值與f是相一致的。如果圖Gn+1是由圖Gn擴(kuò)展而來，而路徑Sn暫不擴(kuò)展，令Sn+1=Sn。如果現(xiàn)在擴(kuò)展Gn到Gn+1，則路徑Sn中要在圖的最后增加一個節(jié)點(diǎn)和一條賦真值的邊R，由歸納假設(shè)可知新增的邊R的值與f是一致的，因此，可知f必與Sn中的路徑擴(kuò)展相一致，即Sn+1。

定理1 矛盾策略可靠性。證明如果策略P是矛盾策略，即以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)T（P））構(gòu)成的01策略圖最后到達(dá)終點(diǎn)的所有可達(dá)路徑都是矛盾路徑，那么命題P是永假的。

證明 應(yīng)用反證法進(jìn)行證明，假設(shè)命題P不是永假。又根據(jù)題設(shè)，策略P的真值假設(shè)為T（P），且存在一組指派f，使命題P賦值為T。以下兩種情況下稱命題指派f與策略P的真值假設(shè)相一致，如T（P）則f（P）=1，或者F（P）則f（P）=0。根據(jù)引理1可知，一組指派賦給P，若P是圖的起點(diǎn)，那么這組指派必與這圖中的一  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨dyLw.nET條路徑上的所有元策略賦值相一致，然而遍歷圖可知并不存在滿足這種條件的路徑（因?yàn)槊織l路徑都會存在Pi=0且Pi=1這種矛盾的情況），因此，T（P）不可能通過分解規(guī)則構(gòu)成一個完整的01圖，因此假設(shè)不成立。

定理2 矛盾策略完備性。證明如果命題P是永假，那么策略P是矛盾策略，即以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)T（P））構(gòu)成的01策略圖最后到達(dá)終點(diǎn)的所有可達(dá)路徑都是矛盾路徑。

證明 已知命題P是永假，則對每個賦值f， f（P）=0。假設(shè)已經(jīng)通過分解規(guī)則構(gòu)建了一個01圖G。如果G存在一條非矛盾的路徑S，由引理1可知一個賦值f與這條路徑上的元策略賦值一致，因此也就與T（P）相一致，這就得出一個指派使得f（P）=1，這與P是永假相矛盾，因此，策略P是矛盾策略，即以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)T（P））構(gòu)成的01策略圖最后到達(dá)終點(diǎn)的所有可達(dá)路徑都是矛盾路徑。　定理3 永真策略可靠性。證明如果策略P是永真策略，以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)F（P））構(gòu)成的01策略圖到達(dá)終點(diǎn)的所有可達(dá)路徑都是矛盾的，則命題P是永真的。

證明 用反證法，假設(shè)命題P不是永真，根據(jù)題設(shè)策略P的真值假設(shè)為F（P），且存在一組指派f，使命題P的賦值為F。根據(jù)引理1中的敘述可知，一組對P的指派，如果以P為圖的起點(diǎn)，那么圖中一定存在一條路徑，其邊對元策略的賦值與這組指派相一致。但是通過遍歷圖可知并不存在一條這樣的路徑，每條路徑中都存在Pi=0且Pi=1這種情形，因此F（P）不可能構(gòu)成一個完整的01圖，假設(shè)不成立。

定理4 永真策略完備性。證明如果命題P是永真的，那么策略P是永真策略，即以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)F（P））構(gòu)成的01策略圖到達(dá)終點(diǎn)的所有可達(dá)路徑都是矛盾的。

證明 已知命題P是永真，則對于其所有的指派f， f（P）=1。假設(shè)已經(jīng)應(yīng)用分解規(guī)則構(gòu)成了一個01圖G。若G中存在一條非矛盾的路徑S，由引理1可知會存在一個f和P中的所有元策略一致，即和F（P）相一致，這樣可得出一個賦值使得f（P）=0，這與P是永真矛盾，因此，策略P是永真策略，即以策略P為起點(diǎn)（真值假設(shè)F（P））構(gòu)成的01策略圖到達(dá)終點(diǎn)的所 有可達(dá)路徑都是矛盾的。

5 仿真和分析

本章主要是通過實(shí)驗(yàn)對ISMATN模型的各項(xiàng)協(xié)商指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。主要是通過ISMATN與傳統(tǒng)的自動信任協(xié)商模型進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)本模型在安全方面的優(yōu)勢。

本模型的實(shí)驗(yàn)仿真平臺應(yīng)用了Trust Builder2這款自動信任協(xié)商的開源軟件。數(shù)據(jù)繪圖部分采用Matlab2012處理。

5.1 ISMATN與傳統(tǒng)信任協(xié)商模型對比

此次實(shí)  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨dyLw.nET驗(yàn)是把ISMATN與傳統(tǒng)的信任模型作對比，除了協(xié)商的成功率和效率這兩個系統(tǒng)指標(biāo)外，也要對系統(tǒng)的安全性進(jìn)行對比，一個協(xié)商系統(tǒng)的安全性好壞主要從其在協(xié)商時暴露的敏感信息條數(shù)決定的。

為方便統(tǒng)計，本實(shí)驗(yàn)規(guī)定協(xié)商雙方的證書庫中的證書都為20個，訪問控制策略庫中的策略數(shù)也規(guī)定為100，做10次實(shí)驗(yàn)每次50次協(xié)商，矛盾策略是3%的增加，永真策略不予考慮。

圖10可知當(dāng)矛盾策略不存在時，ISMATN模型的協(xié)商成功率提高不明顯，但隨著矛盾策略在訪問控制策略庫中不斷增加，兩者的差異逐漸顯露出來。原因是策略變得復(fù)雜，對兩模型的協(xié)商成功率都有影響。但是ISMATN模型雖有下降卻仍保持較高協(xié)商成功率，而傳統(tǒng)模型受影響較大。ISMATN模型利用式（2）可知平均協(xié)商成功率為0.822，而傳統(tǒng)信任協(xié)商模型的平均協(xié)商成功率為0.675，提高了21.7%。

其中：Si是第i次協(xié)商成功率，n是協(xié)商總次數(shù)，是平均協(xié)商成功率；Ei是第i次的協(xié)商效率，n是協(xié)商總次數(shù)，是平均協(xié)商效率。

從圖11中可以看到在矛盾策略不存在時傳統(tǒng)的自動信任協(xié)商的協(xié)商效率明顯高于ISMATN，原因是傳統(tǒng)自動信任協(xié)商中證書內(nèi)容都是用明文進(jìn)行傳輸，并不涉及加密，而ISMATN要對敏感信進(jìn)行加密。然而，隨著矛盾策略數(shù)量增加，協(xié)商時間升高協(xié)商效率下降。主要原因是無效策略導(dǎo)致的證書死鎖和回環(huán)策略依賴造成證書交換的死循環(huán)。反觀ISMATN通過策略校驗(yàn)，去除了無效策略保持了較高效率，雖然在檢測訪問控制策略時會花費(fèi)時間，但每次協(xié)商所涉及策略較少，因此，要比協(xié)商失敗省時間。ISMATN模型利用式（3）可知平均協(xié)商時間為6.61s，傳統(tǒng)自動信任協(xié)商模型平均協(xié)商時間為6.86s，提高了3.6%。

系統(tǒng)的安全性是否好主要是由協(xié)商中敏感信息披露的數(shù)量來決定的。協(xié)商中敏感信息披露得越多其系統(tǒng)的安全性被認(rèn)為是越低下。如圖12所示是20次信任協(xié)商中兩個模型的敏感信息披露情況。傳統(tǒng)的信任協(xié)商模型因?yàn)槿狈γ舾行畔⒈Ｗo(hù)機(jī)制，證書交換中披露的敏感信息較多，特別是在協(xié)商失敗的情況下，敏感信息保護(hù)不足為系統(tǒng)帶來的危害更大；而ISMATN則因?yàn)閾碛斜容^完善的敏感信息保護(hù)機(jī)制，因此在20次信任協(xié)商中敏感信息的披露較傳統(tǒng)協(xié)商平均減少了15.2條。

6 結(jié)語

本文主要是針對自動信任協(xié)商中敏感信息保護(hù)及訪問控制策略進(jìn)行研究。為了保護(hù)敏感信息本文提出了ISMATN協(xié)商模型，其能夠在3種情況下有效地對敏感信息進(jìn)行保護(hù)，分別是非安全物理信道中敏感信息傳輸?shù)谋Ｗo(hù)、資  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨dyLw.nET源內(nèi)容敏感的保護(hù)和資源擁有敏感的保護(hù)，同時為了提高ISMATN模型的協(xié)商成功率和效率，在ISMATN中引入了策略校驗(yàn)器。策略校驗(yàn)器的內(nèi)置算法是本文提出的01圖策略校驗(yàn)算法，此策略校驗(yàn)算法可以對無效策略進(jìn)行檢測，減少訪問控制策略庫中無效策略數(shù)量，提高協(xié)商效率和成功率。