理性思維視域下初中物理概念教學(xué)
——以“升華和凝華”教學(xué)為例

■江蘇省海安市海陵中學(xué) 張 震

一、借助生活經(jīng)驗(yàn)，引出物理概念，喚醒學(xué)生理性思維

教學(xué)中教師要利用學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象、并將情境與問題有機(jī)結(jié)合起來，為理性思維創(chuàng)造一個生長機(jī)遇，讓學(xué)生的好奇心被調(diào)動起來，產(chǎn)生求知憤懣感，激活學(xué)生理性思維。如“升華和凝華”一課，在引入教學(xué)內(nèi)容之前，筆者先借助多媒體展示日常生活中的一些現(xiàn)象。現(xiàn)象一：冬天，掛在室外潮濕的衣服中的水結(jié)成了冰，可是，冰凍的衣服干了。現(xiàn)象二：寒冷的冬天，早晨站在窗前，看到屋外的物體上經(jīng)常會掛著一層霜。現(xiàn)象三：家庭衣柜中，人們會放一些樟腦球，隨著時間的推移，樟腦球逐漸變小，到最后不見了。在學(xué)生觀看這些現(xiàn)象，生發(fā)出驚訝之態(tài)時，因勢提出問題：為什么冰凍的衣服也會干？室外物體上的霜是哪里來的？衣柜中的樟腦球去了哪里？在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)的知識，調(diào)動生活經(jīng)驗(yàn)，提出自己的猜想。然后教師利用投影儀揭示答案：冰升華為水蒸氣；水蒸氣直接凝華成小冰粒（霜）；樟腦球升華變?yōu)檎魵狻Ｔ诮沂敬鸢笗r，教師有意識突出“升華”和“凝華”兩個關(guān)鍵詞，將學(xué)生的注意力和思維集中到需要建構(gòu)的物理概念。教師將問題和情境的有機(jī)相生，又引導(dǎo)學(xué)生將思維焦點(diǎn)從現(xiàn)象轉(zhuǎn)向本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜測，從而在揭開答案的過程中自然地引出物理概念，做足物理概念建構(gòu)的準(zhǔn)備。

二、實(shí)驗(yàn)還原事實(shí)，生成物理概念，引發(fā)深度理性思考

物理概念提出后，學(xué)生對物理概念的理解還停留在語言文字符號層面。因此要使學(xué)生的對物理概念有進(jìn)一步的認(rèn)知，就需要教師引導(dǎo)學(xué)生還原事實(shí)，讓學(xué)生從物理現(xiàn)象的“旁觀者”進(jìn)入物理現(xiàn)象。教學(xué)中，教師要基于所要建構(gòu)的物理概念，精心設(shè)計物理實(shí)驗(yàn)，既要保證物理實(shí)驗(yàn)與概念的高度匹配度，又要關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)的顯性效果，從而引領(lǐng)學(xué)生調(diào)動理性思維，進(jìn)行分析推理，自主生成物理概念。

“升華和凝華”一課，在引出新概念后，進(jìn)入新知探究環(huán)節(jié)，筆者設(shè)計了一個典型而常見的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)之前，先引導(dǎo)學(xué)生觀察試管中的物質(zhì)，并提出問題：這是什么物質(zhì)？現(xiàn)在是怎樣的狀態(tài)？學(xué)生很快說出是固態(tài)，但對“碘”的認(rèn)知不了解，筆者通過資料鏈接的方式，向?qū)W生展示了一段關(guān)于“碘”的資料。然后，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：給燒杯中注入一些熱水，然后給試管加熱，觀察試管中物質(zhì)的狀態(tài)變化；再將試管從熱水中拿出來，觀察現(xiàn)象是怎樣的。實(shí)驗(yàn)操作時，教師要改變演示的做法，讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和觀察，在最后，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合導(dǎo)入環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生說說實(shí)驗(yàn)中涉及的物理概念。學(xué)生很快說出“升華”和“凝華”現(xiàn)象。物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)造了一個還原事實(shí)的機(jī)會，學(xué)生由于親自參與實(shí)驗(yàn)操作的過程，并獲得了直觀的體驗(yàn)，學(xué)生對“升華”和“凝華”的認(rèn)知熱情就更加高漲。

三、建立物理模型，理解物理概念，促進(jìn)理性思維生長

模型的選擇需要對接物理概念教學(xué)的實(shí)際，兼顧物理教學(xué)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生在建模過程中調(diào)動理性思維，在思維活動中理解物理概念。“升華”和“凝華”的概念建構(gòu)，是筆者利用模擬仿真技術(shù)建構(gòu)過程模型和狀態(tài)模型建構(gòu)的。筆者先利用3D技術(shù)，將“碘”加熱后，從固態(tài)變化為氣態(tài)的過程模擬出來，讓學(xué)生直觀感受到從固態(tài)到氣態(tài)的發(fā)展過程；再將加熱后的試管從熱水中抽出來，借助3D技術(shù)模擬紫色氣體消失的過程。學(xué)生借助模型形成的理想化效果，對“升華”和“凝華”概念的理解就從淺層向深層推進(jìn)。

四、有機(jī)關(guān)聯(lián)生活，深化物理概念，引領(lǐng)理性思維深入

初步接觸物理的初中學(xué)生，需要對物理概念進(jìn)行反復(fù)地了解，需要從淺層逐步地走向深入。學(xué)生物理概念形成后，教師可以將物理概念再放置生活大場景下，引導(dǎo)學(xué)生借助相關(guān)生活現(xiàn)象、場景等，對形成的物理概念進(jìn)行“反芻式”消化，在二次乃至多次消化過程中調(diào)動并發(fā)展理性思維，讓物理概念理解更加透徹。“升華”和“凝華”在模擬演示的基礎(chǔ)上，教師再引導(dǎo)學(xué)生將視線投向生活，列舉生活中還有哪些“升華”和“凝華”現(xiàn)象，并對這些現(xiàn)象進(jìn)行深入的思考：除了物質(zhì)形態(tài)的變化之外，伴隨著“升華”和“凝華”，還有沒有其他現(xiàn)象的發(fā)生？此時，教師再借助“碘”的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生探究分析升華和凝華過程中還伴隨的現(xiàn)象。很快，學(xué)生得出新的發(fā)現(xiàn)：升華需要吸熱，凝華需要放熱。這個環(huán)節(jié)基于學(xué)生的思維，學(xué)生從生活大場景中梳理了種種現(xiàn)象，使其認(rèn)識到升華和凝華伴隨著吸熱和放熱的現(xiàn)象，學(xué)生對“升華”和“凝華”的認(rèn)識，從顯性的狀態(tài)變化逐步深入學(xué)習(xí)吸放熱，因此學(xué)生對物理概念的理解就更加全面，也為物理概念的運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。而且學(xué)生的思維也經(jīng)歷了從現(xiàn)象到本質(zhì)，從感性到理性深入過程。

五、歸向?qū)嵺`運(yùn)用，活用物理概念，促發(fā)理性思維創(chuàng)造

物理學(xué)科的目的在于探索物質(zhì)運(yùn)動的客觀規(guī)律，從而在掌握客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)人們運(yùn)用物理規(guī)律指導(dǎo)生活實(shí)踐。物理概念教學(xué)的價值取向也是如此，物理教師要基于理性思維視域，將物理概念教學(xué)指向?qū)嵺`運(yùn)用，引領(lǐng)學(xué)生在生活實(shí)踐的基礎(chǔ)上，活用物理概念，讓物理概念促進(jìn)學(xué)生理性思維發(fā)展，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的物理素養(yǎng)。當(dāng)前“升華”和“凝華”物理概念建構(gòu)還停留在兩種現(xiàn)象的判斷層次。理性視域下，筆者改變傳統(tǒng)建構(gòu)做法，在實(shí)踐運(yùn)用環(huán)節(jié)，布置學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)踐活動：用自己的語言給“升華”和“凝華”下一個定義，并根據(jù)你對“升華”和“凝華”概念的認(rèn)識，結(jié)合生活實(shí)踐，運(yùn)用“升華”“凝華”知識設(shè)計一個應(yīng)用方案，并運(yùn)用所學(xué)的知識闡述方案的可行性。實(shí)踐運(yùn)用讓學(xué)生物理概念與理性思維有機(jī)結(jié)合起來，在設(shè)計方案的實(shí)踐活動中，學(xué)生對物理概念的理解更加靈活，學(xué)生理性思維也借助實(shí)踐活動得到較好的發(fā)展。

總之，物理概念唯有借助理性思維，物理概念教學(xué)才能走向深入，才能使物理概念從符號走向有意義的自主建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與理解科學(xué)概念，構(gòu)建與拓展其整體的知識網(wǎng)絡(luò)。