感性入手，理性辨析，系統(tǒng)建構(gòu)

物理概念是人們在感覺、知覺和表象有效積累的基礎(chǔ)上，對客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征進(jìn)行分析綜合、抽象概括等思維活動形成的，所以物理概念給人們的感覺是抽象的。但是它并非憑空產(chǎn)生，離開了感覺、知覺和表象的有效積累，人們也就無法科學(xué)、有效地建構(gòu)物理概念，因此從這個意義上講，初中物理概念教學(xué)應(yīng)該是感性的。但是，在物理教改實踐中，相對而言，教師對理性辨析過于倚重，主要表現(xiàn)為教師的講解和學(xué)生的練習(xí)偏多，而對于感性入手和系統(tǒng)建構(gòu)的落實則顯得不夠“給力”，重演繹，輕歸納，重灌輸，輕啟發(fā)，重局部，輕整體的現(xiàn)象時有發(fā)生。從而導(dǎo)致理性辨析的有效性不佳，影響了初中學(xué)生對物理深入、高效的學(xué)習(xí)。

本文借“壓強”概念教學(xué)的引入、形成、鞏固和深化等環(huán)節(jié)作相應(yīng)的分析，試圖以此呈現(xiàn)如何從感性知識入手系統(tǒng)建構(gòu)物理概念，并在“教學(xué)內(nèi)容”與“教學(xué)對象”之間建立起自然的有機鏈接，從而使得包括知識目標(biāo)在內(nèi)的三維教學(xué)目標(biāo)能夠全方位地整體達(dá)成。

1.概念的引入，經(jīng)過比較、分析與歸納抽象出事物的共同本質(zhì)的屬性形成感性認(rèn)識。

教學(xué)設(shè)計1：壓力概念的引入

活動1：觀察與作圖

在圖1中畫出運動員對平衡木的作用力

在圖2中畫出釘錘對釘子的作用力

在圖3中畫出物體對斜面的作用力

圖1 圖2 圖3

請學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上分別畫出這3個圖，教師巡視。

利用實物投影儀展示某位學(xué)生的答案，評議作圖是否正確；繼而總結(jié)這種力的方向特點，引出壓力的定義。

設(shè)計分析1：概念的形成是人的認(rèn)識從感性到理性的升華過程，受學(xué)生抽象邏輯思維能力的限制，概念的建立不僅需要感性材料的支持，而且要關(guān)注學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。圖1、圖2展示生活實例容易使學(xué)生理解和接受，再添圖3物體放在斜面上的壓力情況，這三種情況有一定的代表性，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

教學(xué)設(shè)計2：壓強概念的引入

師：壓力作用在物體上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？觀察圖4，你發(fā)現(xiàn)了什么？

生齊答：使物體發(fā)生形變。

師：如果繼續(xù)增加重物（圖5）觀察木板將會發(fā)生怎樣的變化？你能得到怎樣的結(jié)論？

生：木板形變增大，說明壓力作用效果與壓力大小有關(guān)。

師：壓力的作用效果還與什么因素有關(guān)呢？

圖4 圖5

引導(dǎo)學(xué)生觀察圖6并思考：在茫茫雪原上，步行的人常會陷入及膝深的雪中，滑雪者卻不會陷下去，為什么？

學(xué)生討論并提出猜想：壓力的作用效果可能與物體受力面積大小有關(guān)。

師：壓力的作用效果還與什么因素有關(guān)呢？其實可以利用身邊的物品探究體驗。

活動2：體驗性實驗用左右兩手指壓鉛筆（圖7），觀察現(xiàn)象。

圖6 圖7

師：靜止時兩手指對鉛筆的壓力大小有什么關(guān)系？手指皮膚形變情況如何？

生：兩個壓力相等，筆尖處皮膚凹陷較深。

師：通過剛才的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能猜想一下壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)嗎？

生：壓力的作用效果可能與壓力大小和物體受力面積有關(guān)。

師：要想驗證你的猜想是否正確，我們應(yīng)該進(jìn)行實驗探究，首先要設(shè)計實驗方案。如果探究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系，應(yīng)該怎么辦？如果探究壓力的作用效果與物體受力面積的關(guān)系，又該怎么辦呢？

生：如果探究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系，應(yīng)該控制受力面積一定；如果探究壓力的作用效果與物體受力面積的關(guān)系，應(yīng)該控制壓力一定。

活動3：探究壓力作用效果與什么因素有關(guān)？

師：下面，請同學(xué)們利用身邊老師給的小桌和海綿，以及你們自己準(zhǔn)備的盛水飲料瓶，探究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)。

學(xué)生討論，制訂計劃，明確實驗步驟。教師請一位同學(xué)上臺演示實驗步驟。全體學(xué)生分組實驗，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。接著完成課本77頁的結(jié)論填空。

設(shè)計分析2：從生活實際出發(fā)，合理地設(shè)置物理問題與情境，可以讓學(xué)生感受到物理就在自己的身邊，有利于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極而有效的思考。案例中先從壓力作用效果與壓力大小的生活經(jīng)驗入手，再創(chuàng)設(shè)人在雪地上行走的情景引導(dǎo)學(xué)生探討壓力作用效果還與受力面積有關(guān)，學(xué)生自主體驗設(shè)計了用左右兩手指按壓鉛筆兩端的活動，親身體驗壓力作用效果與受力面積有關(guān)，既可激發(fā)興趣又可培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，并為猜想提供了現(xiàn)實依據(jù)。

2.概念的形成，為了定量表示壓力作用效果必須引入新的物理量——壓強。

教學(xué)設(shè)計3：壓強概念的形成

課件展示圖8：探究壓力的作用效果與壓力大小的關(guān)系

課件展示圖9：探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系

圖8 圖9

生：圖8中當(dāng)受力面積相同時，壓力越大壓力的作用效果越明顯。

生：圖9中當(dāng)壓力相同時，受力面積越小壓力作用效果越明顯。

師：請你們根據(jù)剛才的結(jié)論判斷圖10、圖11、圖12所示情況下壓力的作用效果。

生：圖10中A物體對桌面的壓力作用效果明顯，因為受力面積相同時，壓力越大作用效果越明顯。

圖10 圖11 圖12

生：圖11中A物體對桌面的壓力作用效果明顯，因為壓力相同時，受力面積越小作用效果越明顯。

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：一種情況是相同受力面積的條件下比較壓力大小，另一種情況是相同大小壓力的條件下比較受力面積。

師：如果壓力和受力面積都不同呢？同學(xué)們還能不能進(jìn)行比較？

生：……

師：請大家觀察圖12并討論，看能不能找出比較壓力作用效果的方法。

學(xué)生看圖并討論。

師：物體A對水平桌面200N的壓力是作用在多大的面積上？

生：作用在4m■的受力面積上。

師：物體A對桌面200N的壓力均勻地作用在4m■的受力面積上，平均每平方米面積上受到多少牛的壓力？

生：每平方米面積上受到50N的壓力。

師：物體B對桌面160N的壓力均勻地作用在2m■的受力面積上，平均每平方米面積上受到多少牛的壓力？

生：每平方米面積上受到80N的壓力。

師：現(xiàn)在你們能不能比較A和B對桌面壓力的作用效果呢？方法是什么？

生：B對桌面壓力的作用效果明顯，因為可以通過相同受力面積比較壓力大小的方法來判斷。

師：現(xiàn)實世界中壓力和物體受力面積千差萬別，為了定量表示壓力的作用效果，我們引入了壓強這一物理量、它的定義是物體單位面積上受到的壓力，代表符號是p。

教師引導(dǎo)學(xué)生得出壓強公式。

壓強公式：p=F/s（板書）

師：根據(jù)公式，壓強與壓力和物體受力面積都有關(guān)系，它是用兩個物理量的比值來定義一個新的物理量，這種方法叫比值定義法。壓強的單位是由什么決定的呢？

生：由壓力和受力面積的單位共同決定。

師：為了紀(jì)念法國著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家帕斯卡，國際計量大會于1971年將壓強的單位命名為帕斯卡，簡稱帕，符號Pa，1Pa=1N/m■。希望同學(xué)們也能像帕斯卡一樣，成為一名對社會有所作為的人。

師：1帕壓強有多大呢？一張報紙放在桌面上，對桌面的壓強大約是0.5Pa，中學(xué)生站在地面上產(chǎn)生的壓強大約是1.5×104Pa。不難看出，帕斯卡是一個很小的單位。

設(shè)計分析3：物理概念不僅是定性地反映客觀事物的本質(zhì)屬性，有些還定量地反映了客觀事物的本質(zhì)屬性。對于后一種物理概念，我們也叫做物理量。雖然壓力作用效果這一物理過程的特征與壓力的大小和受力面積這兩個物理量有關(guān)，但是壓力和受力面積這兩個物理量都不能單獨予以表征。為此需要引用一個新的物理量，就是壓強。壓強概念的建立借助速度的引入方法，從探究實驗的結(jié)論出發(fā)，先定性再引導(dǎo)學(xué)生定量推導(dǎo)出壓力作用效果與壓力和受力面積的關(guān)系，既符合學(xué)科規(guī)律又符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生容易理解和接受。

教學(xué)設(shè)計4：壓強概念的鞏固與深化

形成的概念應(yīng)遷移到具體問題中，理解運用階段。

師：壓強概念在生活、社會中應(yīng)用比較廣泛。有時我們需要增大它，有時則需要減小它。請你們根據(jù)壓強公式p=F/s思考，怎樣增大或減小壓強呢？

生：通過增大壓力或減小受力面積可以增大壓強，通過減小壓力或增大受力面積可以減小壓強。

教師展示圖13—圖16，由學(xué)生分析其中是增大壓強還是減小壓強，方法是什么？

學(xué)生觀察四張圖片，說出增減壓強及改變壓強的方法。

圖13 圖14 圖15 圖16

活動4：改變?nèi)梭w自身對地面的壓強。

師：同學(xué)們站在地面上對地面有壓強.讓自身對地面的壓強增大或減小，可采用哪些方法呢？

學(xué)生到前面表演：有的捧著一摞書站在講臺上來增大壓強；有的提起一只腳來增大壓強；有的脫去外套來減小壓強；有的趴在地上，有的坐在地上，有的把書放在地上人站在書上，來減小壓強。

點評學(xué)生在表演中，通過探究合作獲取了增大、減小壓強方法的新知識。

教師播放人睡釘子床的視頻。

設(shè)計分析4：完成壓強概念的建構(gòu)后，將概念遷移到具體問題的解決中，不失為強化概念的好方法。所選的圖片和視頻來自生活實際，可激發(fā)學(xué)生興趣，把學(xué)習(xí)推向高潮。

3.教學(xué)反思

筆者認(rèn)為，通過壓力三張示意圖歸納出壓力的概念，特別是對研究壓力作用效果實驗的設(shè)計、探究過程、分析引導(dǎo)、定義壓強概念等科學(xué)探究思想是這堂課的一個亮點。教學(xué)形式上，筆者注重“以趣促學(xué)”，用最簡單的器材完成多個學(xué)生自主探究的活動，如“手指壓錢筆”、“增大和減小壓強”等，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了生動的物理學(xué)習(xí)情境；教學(xué)內(nèi)容上，筆者注重知識的首尾呼應(yīng)，體現(xiàn)物理源于生活，回歸生活的特征；精心處理課堂預(yù)設(shè)與生成的關(guān)系，達(dá)到深入理解概念、應(yīng)用概念的目的。筆者以激情飽滿的姿態(tài)吸引學(xué)生，誘導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)；不斷為學(xué)生設(shè)置成功的臺階，讓學(xué)生體會成功的喜悅及運用物理知識解決實際問題的成就感。

概念教學(xué)不僅是對學(xué)生知識的傳授，還伴隨著對學(xué)生能力的培養(yǎng)。感性入手、理性辨析、系統(tǒng)建構(gòu)，這三條建議應(yīng)該是一個分層遞進(jìn)的有機整體，其中感性入手是基礎(chǔ)，理性辨析是保障，系統(tǒng)建構(gòu)是關(guān)鍵。三者互為支撐，環(huán)環(huán)相扣，不可偏廢，有待于廣大物理教師在教改實踐中智慧地加以運用。

參考文獻(xiàn)：

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