孫莉
(沈陽市第七中學(xué) 遼寧沈陽 110014)
壓強概念的建立及其過程中對思維的培養(yǎng)
孫莉
(沈陽市第七中學(xué) 遼寧沈陽 110014)
物理概念的建立以及概念建立過程中對學(xué)生思維能力的培養(yǎng),一直是初中物理教學(xué)中的重點問題,也是焦點問題。下面以《壓強》概念的建立為例,來談?wù)勗诟拍罱⑦^程中對學(xué)生思維的培養(yǎng).
壓強 教學(xué) 概念 反思
本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計總體上分為三個環(huán)節(jié):
1.創(chuàng)設(shè)概念建立的背景
豐富的感性認識是概念建立的基礎(chǔ)。引導(dǎo)學(xué)生尋找身邊的感性素材——第一類是壓力很大,壓力的效果不一定明顯。如:胸口碎大石、穿著滑雪板的人等。另一類是壓力不大但壓力的效果很明顯。如蚊子、螢火蟲、蟬等,它們的口器能夠用不大的壓力產(chǎn)生明顯的效果。
如圖2,讓學(xué)生親自經(jīng)歷:用兩只手的手指抵住鉛筆的兩端(一端尖另一端粗),感受兩手指的疼痛感覺。兩只手抵住氣球,左手用手掌,右手用手指,觀察氣球的形變程度。喚起學(xué)生已有的感性認識,并發(fā)現(xiàn)單純的壓力大小不能準確
的表達壓力效果,因而需要建立一個新的物理量來科學(xué)的表示壓力的效果。為壓強概念的建立奠定豐富的感性認識基礎(chǔ),并挖掘其中蘊含著轉(zhuǎn)換法的科學(xué)方法。
2.概念建立的過程
①通過實驗探究壓力的效果與哪些因素有關(guān),通過一系列問題的探究過程讓學(xué)生的思維不斷深入:
問題一:怎樣表示壓力的效果?引導(dǎo)學(xué)生觀察利用受壓表面的凹陷程度這一轉(zhuǎn)換的科學(xué)方法;
問題二:猜想壓力的效果與哪些因素有關(guān),怎樣分別展開實驗?引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量的思維方法。見圖3。
②學(xué)生經(jīng)歷實驗后,利用實驗的探究結(jié)果解決實際問題。這樣通過一系列問題引發(fā)學(xué)生不斷深入思考,模擬像科學(xué)家一樣經(jīng)歷概念建立的過程:
問題一:受力面積均為S=2m2,兩個物體對地面的壓力分別為F1=200N F2=100N,哪個對地面的壓強大?
問題二:壓力均為F=200N,兩個物體與地面接觸面積分別為S1=2m2S2=3m2,哪個對地面的壓強大?
學(xué)生利用前面的實驗結(jié)果能順利找出解決問題的方法:受力面積相同比較壓力;壓力相同比較受力面積。
教師給予學(xué)生肯定的同時進一步提出:
問題三:F1=80N,F(xiàn)2=90N,S1=2m2,S2=3m2的兩個物體,哪個對地面的壓強大?
這樣引發(fā)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)知識沖突,鼓勵學(xué)生尋找更具普遍性的比較壓強的方法——一部分學(xué)生會想到用通分的方法讓受力面積相等而比較壓力,或用通分的方法讓壓力相等去比較受力面積。也有學(xué)生想到比值法(這里應(yīng)經(jīng)過分析前面的實驗結(jié)論,推理出應(yīng)該用除法)。這時候?qū)W生通常會有兩套思維方式F/S或S/F。以上都蘊含了數(shù)學(xué)方法,同時繼續(xù)依賴控制變量的方法。
問題四:哪個方法是科學(xué)的反應(yīng)壓力效果的最佳方案?展開充分討論后,找到F/S是最佳的判斷壓強的方法。從而得到壓強概念的數(shù)學(xué)表達P=F/S。這樣,壓強的概念建立過程也成為了學(xué)生運用科學(xué)方法的過程,也是在學(xué)生頭腦中形成概念的過程。見圖4。
以上問題的解決過程運用了比較法,最終選出最佳方案,這一過程還用到分析、綜合、歸納的科學(xué)方法。
3.鞏固對概念的理解和認識
現(xiàn)在壓強的概念在學(xué)生頭腦中仍是抽象的語言,通過應(yīng)用知識幫助學(xué)生從抽象概念上升到具體概念,也鼓勵學(xué)生經(jīng)過思考檢查一下自己對概念的理解是否正確,即在頭腦中把抽象概念轉(zhuǎn)換為具體形象,是通過以下一連串的問題引發(fā)學(xué)生思考的:
問題一:如果我們就是歷史上最早建立了壓強概念的科學(xué)家,并且得到了壓強概念的數(shù)學(xué)表達式,接下來應(yīng)該做什么?——確定單位。在此基礎(chǔ)上介紹帕斯卡,并引導(dǎo)學(xué)生感受1Pa的大小。(聯(lián)想以前學(xué)過的赫茲、牛頓等單位想到應(yīng)找一位在這一領(lǐng)域做出杰出貢獻的科學(xué)家,將他的名字作為壓強單位,蘊含了類比的科學(xué)方法。)
問題二:鐵軌為什么要鋪枕木?大型貨車為什么裝那么多車輪?刀刃為什么要磨的鋒利?而刀把為什么做得很寬?知道小小的螢火蟲怎樣吃掉蝸牛嗎?
問題三:去超市買了好多東西,拎著很勒手,有什么解決方法嗎?
這樣壓強的概念越來越具體化了。
(一)本課反思
我用了整整一節(jié)課來建立壓強的概念,讓學(xué)生象科學(xué)家一樣感受和經(jīng)歷了建立概念的過程,在這樣的過程中既運用了科學(xué)方法,又發(fā)展了思維能力,達到運用科學(xué)方法解決問題的過程也正是學(xué)生自己形成概念的過程。學(xué)生用自己的思維方式,去解決了這一系列問題,這個概念的形成便水到渠成,而不是被動的,不是生搬硬套的過程。這個過程一定要慢,并不斷的去回顧,循環(huán),使學(xué)生對概念的理解不斷的螺旋式上升。
學(xué)生深刻的理解壓強的概念,會更好的理解液體壓強、大氣壓強和流體壓強。也幫助學(xué)生深刻地理解初中階段另一些比值法定義的物理概念,如密度、速度、功率等,甚至幫助學(xué)生理解高中的加速度概念。學(xué)生一旦形成這樣的思維方法,他們會運用遷移、類比的方法順利地獲得這類概念的建立方法。磨刀不誤砍柴工,從長遠看,課堂教學(xué)效率更高效了。
(二)物理概念教學(xué)的反思
大量的概念教學(xué)讓我認識到:概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要途徑
1.物理概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力的重要途徑
物理概念建立過程中,會引入大量的感性材料,并創(chuàng)設(shè)良好的思維環(huán)境,以形成正確的物理圖象,從而為物理形象思維奠定基礎(chǔ)。物理概念建立過程中,教師會通過多種形式,將生活的圖景更換為物理圖景,將物理形象映入學(xué)生的大腦中,從而提高學(xué)生的形象思維能力。在概念建立的過程中,有利于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成運用物理形象進行思維的習(xí)慣,從而培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維能力。
2.物理概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的重要途徑
物理學(xué)是以物理概念為基石的。在概念建立過程中,教給學(xué)生抽象思維的方法,從而培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。物理學(xué)中抽象思維方法主要包括分析與綜合的方法、抽象與概括的方法、歸納與演繹的方法、比較與分類的方法、科學(xué)推理的方法等。將物理抽象思維方法有選擇性的教給學(xué)生,有利于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。
概念建立是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要途徑,反過來學(xué)生思維能力的提高有助于概念的建立,有助于提高概念教學(xué)的課堂效率,他們相得益彰。