概念教學：經歷過程 滲透思想 發(fā)展能力

梅建芬

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

關鍵詞： 經歷過程;物理思想;思維能力

1 教學背景

概念是反映事物本質屬性的思維形式，正確的概念是科學抽象的結果.物理概念是物理的邏輯起點，是學生認知的基礎，是學生進行物理思維的核心，在物理的教與學中具有重要的地位.筆者2018年5月參加了江蘇省教育學會組織的“初中物理優(yōu)課評比”教學研究活動，設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進行實踐研究，通過讓學生經歷概念的形成過程，滲透物理思想與方法以期獲得對物理概念教學最優(yōu)化從而發(fā)展學生思維能力.

2 對教材內容的基本認識

壓強作為一個比力更為抽象的概念，不僅有豐富的應用情境，而且是后續(xù)液體壓強、氣體壓強、浮力等復雜知識的基礎.盡管和壓強相關的日常生活經驗很多，但是很難與學生頭腦中已有的圖式聯系起來，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”.為讓學生建立正確的概念，教材從認識壓力，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用展開的，教材編排的思路順應了新課改倡導的理念，凸顯了探究實驗的重要性.但是，教材在得到定性結論后，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由比值定義法還是控制變量法在實際教學中，一直是一個被教師含糊的問題.對此，筆者認為，顯化壓強概念建立背后的科學方法至關重要，而通過多輪教學實踐證明比值定義法更能讓學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涵與外延.

3 教學設想、實踐研究與教學效果

3.1 概念建構策略一：創(chuàng)設情境，獲得感知

【教學設想】概念教學得以充分展開的根本原動力是學生已有認知結構與新概念之間是否平衡.根據皮亞杰的認知發(fā)展理論，學生遇到新概念時，總是先用已有認知結構去同化，如果獲得成功，就得到了暫時的平衡.如果同化不成功，就會調節(jié)、改造已有認知結構，來順應新概念以達到新的平衡.因此學生已有的認知結構對新概念的學習起著非常重要的作用，在本課引入環(huán)節(jié)中嘗試利用新概念與學生已有認知結構之間的差異來設置相應的教學情境，以使學生能夠意識到這種不平衡，從而引起學生的認知需要，促使學生展開積極主動的學習活動.

【教學實踐】選兩個力氣較大的男同學進行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PK贏的男同學（如圖1所示），竟然產生了意想不到的作用女同學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？

【教學效果】通過活動設計讓學生看到了意想不到的作用，讓學生原有的認知——壓力大，壓力的作用效果就大與后來觀察到的現象——壓力大壓力的作用效果不一定大兩者產生強烈的沖突，學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 概念建構策略二：思維加工，形成定義

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

【教學實踐】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？引導學生通過觀察足印與手印感知到“擠壓”產生的壓力的方向與作用點.

總結歸納：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（將電子秤改裝直接讀出壓力的大小）;將電子秤傾斜，觀察示數的變化，引導學生思考兩種情況人的重力有沒有發(fā)生變化？電子秤示數會變小說明了什么？

說明：兩個方案可以根據學生的學情不同進行選擇性實施.如果學生基礎較為薄弱，也可以不拓展.

【教學效果】設置水平面上踩足印和豎直面上壓手印的活動情境，以問題驅動為導向，引導學生根據形變感受壓力方向，得出壓力的概念;利用畫圖比較、模型強化、活動體驗來總結壓力和重力的區(qū)別、聯系，認識到水平面上受到的壓力與放置物體重力的關系.為后面的探究與壓強的應用作好鋪墊.

3.3 概念建構策略三：提出問題，合作探究

【教學設想】豐富學生的學習方式、改進學生的學習方式，是初中物理課程追求的基本理念.學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鍵處，疑難點精心設計出符合學生實際能力的自主探究活動.通過學生的自主探究活動，既是暴露學生各種疑問、困難和矛盾的過程，又是展示學生的聰明才智、獨特個性、創(chuàng)新成果的過程，同時也有利于澄清模糊認識，正確建立概念，理解物理概念.

【教學實踐】

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？

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？

（3）你能用鉛筆設計實驗來支持你的觀點嗎？

（4）平時你是如何按圖釘的？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.

設計實驗：以小組為單位，先根據問題討論活動方案，然后進行學生實驗，最后自主歸納實驗結論.

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計實驗驗證猜想，設計時思考以下問題：

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）的大小？

e可以設計哪些不同的實驗來證實猜想？

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

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

【教學效果】通過引入大量感性材料，并創(chuàng)設良好的思維環(huán)境與活動體驗環(huán)境，讓學生逐漸從感性的體檢到理性的思考，形成正確的物理圖景，為學生形成概念積累經驗.在這個環(huán)節(jié)，學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論，而是給予學生更多的交流展示的機會（如圖9所示），讓全班同學針對問題進行質疑、補充，引導學生 同伴互助、思考解決，讓學習真正發(fā)生.

3.4 概念建構策略四：建構概念，揭示本質

【教學設想】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、渾然天成的產物，概念課就應該使概念得出自然、水到渠成.本環(huán)節(jié)的教學，力求使學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.概念必須通過學生的思維才能把感性認識升華到理性認識，這是認識的飛躍，也是使學生形成概念的關鍵一步.為實現這一飛躍，就必須啟動學生的思維，讓學生通過比較、分析、判斷、歸納等正確思維，揭示概念的本質，全面掌握概念，促進學生認知規(guī)律向更高水平發(fā)展.

【教學實踐】

問題呈現：方案1：根據探究實驗可知，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：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？（學生思考嘗試解決，最后放在沙盤中驗證）

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

一學生站在地板上，提起一只腳后，學生對地面壓力的作用效果如何變化的？

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

類比建構見表1：

需要建立一個新的物理量來科學地表示壓力的作用效果.

根據相同受力面積比壓力，物理學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.

學生類比速度學生自主構建壓強的符號、表達式、單位、物理意義.在學生自學教材的基礎上，學生匯報學習所得，教師作適當點撥，整理壓強概念的相關內容.

【教學效果】實際進行教學時筆者采用了方案一，當直接比較壓力作用效果的時候，發(fā)現直接比較無法得出符合學生日常經驗的結論.即壓力大的物體產生的作用效果反而小，針對這一困惑和急驟的認知沖突，學生出現了較大的困惑，教師引導學生分析原因：導致直接比較出現困惑的原因是沒有選取相同的標準.于是，解決問題的方法就落腳于在比較時對相同標準的選取.

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

3.5 概念建構策略五：縱橫聯系、鞏固概念

【教學設想】學生對剛形成的概念的認識是不全面的，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，及時引導學生對新概念進行再認知，使學生從不同的角度去認識概念的本質，明確概念的內涵與外延.

【教學實踐】

計算應用：在水平雪地上如圖11所示，穿著雪橇的大明總質量為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：（1）壓強表達式中各個物理量名稱意義;（2）注意分析習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.

一個圖釘的尖端輕輕一壓氣球就破了.再把氣球放在很多釘的釘板上，氣球又會怎樣呢？

引導學生思考分析：如圖13所示壓力由一個S0來承擔，壓強大，如圖14所示壓力由將近50個S0來承擔，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，學生根據所學的知識進行解釋.

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）

【教學效果】學生先分組自主計算，再投影學生的解題過程，再對結果進行討論分析，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聯性.演示氣球實驗是為了引導學生從壓強的本質內涵上對壓強有進一步的深入理解.最后通過應用，幫助學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識，引導學生運用所學知識解決實際生活中遇到的問題，培養(yǎng)學生正確處理問題的能力，更讓學生體會到學習的目的在于應用，在于了解自然、認識自然和與自然和諧相處.

4 結束語：追求概念教學的本來面目

物理概念是物理學大廈的基石，也是中學物理教學實踐中遇到的困難最多的部分，概念教學的重點并不在于概念的本身，而在于引領學生建構概念的過程，在于學生的思維構造.所以概念不應僅僅作為一個名詞來接受，還應作為一個動詞來經歷.教師應在準確把握學科本質和概念內涵的基礎上，遵循學生認知規(guī)律，設計適恰的學習環(huán)境，創(chuàng)設有效的探究活動，滲透物理思想與方法，促使學生深切體驗、深入思考，從而發(fā)展思維提升能力，這樣的概念教學才會是自然的，順應規(guī)律的，值得為之追求的.

參考文獻：

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