概念教學(xué)：經(jīng)歷過程 滲透思想 發(fā)展能力

梅建芬

摘 要： 概念教學(xué)是學(xué)生掌握物理知識、體會物理思想方法、形成正確物理觀的重要載體.讓學(xué)生經(jīng)歷概念的形成過程，滲透物理思想及方法，發(fā)展學(xué)生物理思維能力并積累物理活動經(jīng)驗成為提高課堂教學(xué)品質(zhì)的內(nèi)在要求.本文以“壓強”一課為載體，從教學(xué)設(shè)想、教學(xué)實踐及教學(xué)效果三個維度嘗試總結(jié)概念課教學(xué)的核心關(guān)鍵與實施策略.

關(guān)鍵詞： 經(jīng)歷過程;物理思想;思維能力

1 教學(xué)背景

概念是反映事物本質(zhì)屬性的思維形式，正確的概念是科學(xué)抽象的結(jié)果.物理概念是物理的邏輯起點，是學(xué)生認(rèn)知的基礎(chǔ)，是學(xué)生進行物理思維的核心，在物理的教與學(xué)中具有重要的地位.筆者2018年5月參加了江蘇省教育學(xué)會組織的“初中物理優(yōu)課評比”教學(xué)研究活動，設(shè)計并試教了蘇科版八年級下冊“壓強”一課并獲一等獎，本課例嘗試對物理概念教學(xué)進行實踐研究，通過讓學(xué)生經(jīng)歷概念的形成過程，滲透物理思想與方法以期獲得對物理概念教學(xué)最優(yōu)化從而發(fā)展學(xué)生思維能力.

2 對教材內(nèi)容的基本認(rèn)識

壓強作為一個比力更為抽象的概念，不僅有豐富的應(yīng)用情境，而且是后續(xù)液體壓強、氣體壓強、浮力等復(fù)雜知識的基礎(chǔ).盡管和壓強相關(guān)的日常生活經(jīng)驗很多，但是很難與學(xué)生頭腦中已有的圖式聯(lián)系起來，因為日常生活中用到“壓力”一詞的頻率要比“壓強”多，所以學(xué)生就容易形成錯誤的概念圖式，即：“壓力越大，壓強越大”.為讓學(xué)生建立正確的概念，教材從認(rèn)識壓力，探究影響壓力的作用效果入手建立壓強的概念，其中心是圍繞壓力與壓強的概念的建立及應(yīng)用展開的，教材編排的思路順應(yīng)了新課改倡導(dǎo)的理念，凸顯了探究實驗的重要性.但是，教材在得到定性結(jié)論后，直接過渡到壓強的定義，顯得有些突兀，忽視了壓強概念建立的過程.事實上，壓強概念的得出究竟是經(jīng)由比值定義法還是控制變量法在實際教學(xué)中，一直是一個被教師含糊的問題.對此，筆者認(rèn)為，顯化壓強概念建立背后的科學(xué)方法至關(guān)重要，而通過多輪教學(xué)實踐證明比值定義法更能讓學(xué)生獲得壓強概念建立過程中的核心與主線，因此也只有明晰這一比值定義法展開的過程，對概念的理解才能足夠深刻，才能更深入地理解壓強概念的內(nèi)涵與外延.

3 教學(xué)設(shè)想、實踐研究與教學(xué)效果

3.1 概念建構(gòu)策略一：創(chuàng)設(shè)情境，獲得感知

【教學(xué)設(shè)想】概念教學(xué)得以充分展開的根本原動力是學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新概念之間是否平衡.根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，學(xué)生遇到新概念時，總是先用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)去同化，如果獲得成功，就得到了暫時的平衡.如果同化不成功，就會調(diào)節(jié)、改造已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，來順應(yīng)新概念以達到新的平衡.因此學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新概念的學(xué)習(xí)起著非常重要的作用，在本課引入環(huán)節(jié)中嘗試?yán)眯赂拍钆c學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間的差異來設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)情境，以使學(xué)生能夠意識到這種不平衡，從而引起學(xué)生的認(rèn)知需要，促使學(xué)生展開積極主動的學(xué)習(xí)活動.

【教學(xué)實踐】選兩個力氣較大的男同學(xué)進行PK，分別將兩個易拉罐壓入沙坑，在規(guī)定時間看誰壓得深？再請一位力氣較小的女同學(xué)PK贏的男同學(xué)（如圖1所示），竟然產(chǎn)生了意想不到的作用女同學(xué)竟然把易拉壓得更深（如圖2所示）.揭秘：圖3.

提出問題：（1）易拉罐陷入沙坑是受到了什么力？（2）易拉罐陷入沙坑的深度為什么不同？

【教學(xué)效果】通過活動設(shè)計讓學(xué)生看到了意想不到的作用，讓學(xué)生原有的認(rèn)知——壓力大，壓力的作用效果就大與后來觀察到的現(xiàn)象——壓力大壓力的作用效果不一定大兩者產(chǎn)生強烈的沖突，學(xué)生快速進入求知狀態(tài).同時兩個問題直指本節(jié)課要解決的重點壓力與壓力的作用效果.

3.2 概念建構(gòu)策略二：思維加工，形成定義

【教學(xué)設(shè)想】概括是形成和掌握概念的前提.如果相關(guān)的概念始終停留在問題的具體情境，未能幫助學(xué)生實現(xiàn)必要的抽象概括，那就不能認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)較好地掌握了概念.所以，在構(gòu)建壓力概念的過程中除了給學(xué)生提供適量的、具有代表性的的實例外，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)它們的共同屬性，并將共同的本質(zhì)屬性結(jié)合起來，形成概念的定義或用自己的語言來表述概念的本質(zhì)屬性，這樣更有利于學(xué)生更好地習(xí)得概念.

【教學(xué)實踐】感知作圖：人站在地面上對地面有壓力嗎？手推豎直墻面對墻面有壓力嗎？引導(dǎo)學(xué)生通過觀察足印與手印感知到“擠壓”產(chǎn)生的壓力的方向與作用點.

總結(jié)歸納：所畫的力的示意圖有何共同點？（如圖4所示）.

這種垂直作用在物體表面并且指向被壓物體的力叫壓力.

模型強化：“垂直”“物體表面”（如圖5所示）

靈活運用：人站在斜面上，畫出人對斜面的壓力.

壓力與重力是不是同一個力，它們大小一定相同嗎？

活動體驗：讓學(xué)生把文具盒平放在在掌心感受文具盒對手掌的壓力，把手掌傾斜，對比感受文具盒對手掌的壓力大小有沒有變化.

實驗拓展：方案1：把重物放在鋼鋸條上，觀察鋼鋸條的形變.（如圖6所示）形變程度變小說明了什么？

方案2：把重物放在電子秤上稱物體對支承面的壓力，觀察示數(shù)（將電子秤改裝直接讀出壓力的大?。?將電子秤傾斜，觀察示數(shù)的變化，引導(dǎo)學(xué)生思考兩種情況人的重力有沒有發(fā)生變化？電子秤示數(shù)會變小說明了什么？

說明：兩個方案可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)情不同進行選擇性實施.如果學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，也可以不拓展.

【教學(xué)效果】設(shè)置水平面上踩足印和豎直面上壓手印的活動情境，以問題驅(qū)動為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)形變感受壓力方向，得出壓力的概念;利用畫圖比較、模型強化、活動體驗來總結(jié)壓力和重力的區(qū)別、聯(lián)系，認(rèn)識到水平面上受到的壓力與放置物體重力的關(guān)系.為后面的探究與壓強的應(yīng)用作好鋪墊.

3.3 概念建構(gòu)策略三：提出問題，合作探究

【教學(xué)設(shè)想】豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、改進學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，是初中物理課程追求的基本理念.學(xué)生自主探究是建立概念的一個重要環(huán)節(jié).教師針對教材中的關(guān)鍵處，疑難點精心設(shè)計出符合學(xué)生實際能力的自主探究活動.通過學(xué)生的自主探究活動，既是暴露學(xué)生各種疑問、困難和矛盾的過程，又是展示學(xué)生的聰明才智、獨特個性、創(chuàng)新成果的過程，同時也有利于澄清模糊認(rèn)識，正確建立概念，理解物理概念.

【教學(xué)實踐】

情景感知：如圖7所示，小明在雪地寸步難行，踩著滑雪板的芳芳卻行走自如，為什么？

思考分析：壓力的作用效果是使物體發(fā)生形變.同樣的受壓面，陷入深淺不同，壓力使物體發(fā)生形變的程度不同，壓力的作用效果不同.

提出問題：對于相同材料的受壓面，壓力的作用效果與那些因素有關(guān)？

觀察體驗（選擇性體驗、分享、交流）：

（1）用右手食指的指尖壓左手，用右手握拳壓左手，體會兩次實驗有什么不同？每一次都嘗試改變壓力大小，比較感受.

（2）在橡皮泥上按壓手印，手印的深淺不同與什么因素有關(guān)？

（3）你能用鉛筆設(shè)計實驗來支持你的觀點嗎？

（4）平時你是如何按圖釘?shù)?？如果按不進你會怎樣做？按壓時手為什么會去接觸釘帽一端，而不去選擇釘尖一端？（請一位同學(xué)把帕斯卡的像用圖釘釘起來）

提出猜想：壓力作用效果與壓力的大小、受力面積大小有關(guān).

設(shè)計實驗：以小組為單位，先根據(jù)問題討論活動方案，然后進行學(xué)生實驗，最后自主歸納實驗結(jié)論.

提供的器材有（如圖8所示）：小桌、砝碼、海綿、裝有沙子的容器、盛有適量水的礦泉水瓶、木板等選擇合適的器材設(shè)計實驗驗證猜想，設(shè)計時思考以下問題：

a可以用什么方法來研究壓力、受力面積大小對壓力作用效果的影響？

b應(yīng)該選擇什么樣的被壓物體？

c實驗中如何反映壓力的作用效果？

d如何改變壓力（受力面積）的大?。?/p>

e可以設(shè)計哪些不同的實驗來證實猜想？

（在方案完善的基礎(chǔ)上進行實驗.要求：四人為一組進行實驗探究，分工要明確，操作要有序，并及時記錄實驗結(jié)果.）

展示交流、得出結(jié)論：交流展示匯報本組的研究課題、實驗方案、實驗過程、實驗結(jié)論.

【教學(xué)效果】通過引入大量感性材料，并創(chuàng)設(shè)良好的思維環(huán)境與活動體驗環(huán)境，讓學(xué)生逐漸從感性的體檢到理性的思考，形成正確的物理圖景，為學(xué)生形成概念積累經(jīng)驗.在這個環(huán)節(jié)，學(xué)生通過小組合作探討出多種實驗方案，筆者并沒有急于求成推出正確的結(jié)論，而是給予學(xué)生更多的交流展示的機會（如圖9所示），讓全班同學(xué)針對問題進行質(zhì)疑、補充，引導(dǎo)學(xué)生 同伴互助、思考解決，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生.

3.4 概念建構(gòu)策略四：建構(gòu)概念，揭示本質(zhì)

【教學(xué)設(shè)想】物理概念、物理方法與物理思想的起源與發(fā)展都是自然的.概念的形成實際上是水到渠成、渾然天成的產(chǎn)物，概念課就應(yīng)該使概念得出自然、水到渠成.本環(huán)節(jié)的教學(xué)，力求使學(xué)生了解壓強概念的背景和形成過程，了解為什么要引入這個概念，怎樣定義這個概念.概念必須通過學(xué)生的思維才能把感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識，這是認(rèn)識的飛躍，也是使學(xué)生形成概念的關(guān)鍵一步.為實現(xiàn)這一飛躍，就必須啟動學(xué)生的思維，讓學(xué)生通過比較、分析、判斷、歸納等正確思維，揭示概念的本質(zhì)，全面掌握概念，促進學(xué)生認(rèn)知規(guī)律向更高水平發(fā)展.

【教學(xué)實踐】

問題呈現(xiàn)：方案1：根據(jù)探究實驗可知，受力面積相同時，通過比較壓力的大小可以比較壓力的作用效果，壓力相同時，通過比較受力面積的大小可以比較壓力的作用效果.如果壓力和受力面積都不相同呢？

案例呈現(xiàn)：在四條腿的小桌上放2個鉤碼與16條腿的小桌上放4個鉤碼，哪一次對水平桌面的壓力的作用效果更大？壓力的作用效果該如何比較呢？（學(xué)生思考嘗試解決，最后放在沙盤中驗證）

方案2：一學(xué)生站在地板上，手捧重物后，學(xué)生對地面的壓力的作用效果如何變化的？

一學(xué)生站在地板上，提起一只腳后，學(xué)生對地面壓力的作用效果如何變化的？

兩學(xué)生站在地板上，壓力與受力面積都不同，如何比較兩位學(xué)生對地面壓力的作用效果呢？

類比建構(gòu)見表1：

需要建立一個新的物理量來科學(xué)地表示壓力的作用效果.

根據(jù)相同受力面積比壓力，物理學(xué)上引入壓強這個物理量表示壓力作用效果.

說明：在同一受壓面上，壓強越大，則壓力的作用效果越明顯;被壓物的材料不同形變不同時，就不能以形變大小來比較壓強大小.

學(xué)生類比速度學(xué)生自主構(gòu)建壓強的符號、表達式、單位、物理意義.在學(xué)生自學(xué)教材的基礎(chǔ)上，學(xué)生匯報學(xué)習(xí)所得，教師作適當(dāng)點撥，整理壓強概念的相關(guān)內(nèi)容.

【教學(xué)效果】實際進行教學(xué)時筆者采用了方案一，當(dāng)直接比較壓力作用效果的時候，發(fā)現(xiàn)直接比較無法得出符合學(xué)生日常經(jīng)驗的結(jié)論.即壓力大的物體產(chǎn)生的作用效果反而小，針對這一困惑和急驟的認(rèn)知沖突，學(xué)生出現(xiàn)了較大的困惑，教師引導(dǎo)學(xué)生分析原因：導(dǎo)致直接比較出現(xiàn)困惑的原因是沒有選取相同的標(biāo)準(zhǔn).于是，解決問題的方法就落腳于在比較時對相同標(biāo)準(zhǔn)的選取.

在此基礎(chǔ)上再通過類比遷移的方法，喚醒學(xué)生已有的認(rèn)知，建立新舊知識的聯(lián)系，學(xué)生像科學(xué)家一樣經(jīng)歷概念建立的過程，自主尋找更具普遍性的比較壓強的方法.通過類比，還讓學(xué)生感受到比值定義法在物理學(xué)中的應(yīng)用，促進學(xué)生在方法上的遷移，從而真正促進學(xué)生智力的發(fā)展.

3.5 概念建構(gòu)策略五：縱橫聯(lián)系、鞏固概念

【教學(xué)設(shè)想】學(xué)生對剛形成的概念的認(rèn)識是不全面的，不鞏固、不完全、不深刻的，甚至是有偏差的，這就需要合理運用各種變式，及時引導(dǎo)學(xué)生對新概念進行再認(rèn)知，使學(xué)生從不同的角度去認(rèn)識概念的本質(zhì)，明確概念的內(nèi)涵與外延.

【教學(xué)實踐】

計算應(yīng)用：在水平雪地上如圖11所示，穿著雪橇的大明總質(zhì)量為80kg，每只雪橇與雪地的接觸面積為0.2m2;而穿著運動鞋的小明總質(zhì)量為50kg，每只腳與雪地的接觸面積約為200cm2，比較大明與小明對雪地的壓強.

分析強調(diào)：（1）壓強表達式中各個物理量名稱意義;（2）注意分析習(xí)題情境中包含的隱含條件：兩只雪橇，站立時兩只腳同時與雪地接觸;（3）運用公式時的單位統(tǒng)一性.

概念深化：

比較壓力的作用效果可以通過計算壓力與受力面積的比值來比較，也可以像圖12所示那樣，直接通過同一受壓面形變的程度來進行比較.

一個圖釘?shù)募舛溯p輕一壓氣球就破了.再把氣球放在很多釘?shù)尼敯迳希瑲馇蛴謺鯓幽兀?/p>

引導(dǎo)學(xué)生思考分析：如圖13所示壓力由一個S0來承擔(dān)，壓強大，如圖14所示壓力由將近50個S0來承擔(dān)，壓強小.壓強其實就是壓力的作用強度，是壓力在受力面積上的分配.

生活應(yīng)用：

每一物體能承受的壓強都有一定限度，超過這一限度，物體就會損壞.

顯示圖片、視頻、動畫，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識進行解釋.

指出：生活中有些事例需要破壞物體表面，形變大一點（增大壓強），如刀切菜、斧劈柴、啄木鳥吃蟲子、壓路機壓路面等;而有些事例中又要防止物體表面被破壞，形變小一點（減小壓強），如滑雪、背書包、鋪鐵軌等.

學(xué)生舉例生活中增大壓強與減少壓強的例子.（眼鏡托、飲料蓋、喝飲料飲料管等）

【教學(xué)效果】學(xué)生先分組自主計算，再投影學(xué)生的解題過程，再對結(jié)果進行討論分析，通過本例題還起到另一個作用，再次強化壓力作用效果比較的兩種方法之間的關(guān)聯(lián)性.演示氣球?qū)嶒炇菫榱艘龑?dǎo)學(xué)生從壓強的本質(zhì)內(nèi)涵上對壓強有進一步的深入理解.最后通過應(yīng)用，幫助學(xué)生從抽象概念上升為具體概念，從而鞏固對概念的理解與認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際生活中遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生正確處理問題的能力，更讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，在于了解自然、認(rèn)識自然和與自然和諧相處.

4 結(jié)束語：追求概念教學(xué)的本來面目

物理概念是物理學(xué)大廈的基石，也是中學(xué)物理教學(xué)實踐中遇到的困難最多的部分，概念教學(xué)的重點并不在于概念的本身，而在于引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)概念的過程，在于學(xué)生的思維構(gòu)造.所以概念不應(yīng)僅僅作為一個名詞來接受，還應(yīng)作為一個動詞來經(jīng)歷.教師應(yīng)在準(zhǔn)確把握學(xué)科本質(zhì)和概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計適恰的學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)有效的探究活動，滲透物理思想與方法，促使學(xué)生深切體驗、深入思考，從而發(fā)展思維提升能力，這樣的概念教學(xué)才會是自然的，順應(yīng)規(guī)律的，值得為之追求的.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]錢洪.基于創(chuàng)新教育探析初中物理教學(xué)的有效策略[J].中學(xué)物理，2017，35（7）：3.

[3]孟擁軍.深度教學(xué)理念下的高中物理概念教學(xué)策略研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（10）：5-8.