聚焦物理概念建構 提升初中生學習力

唐來勇 葉成林

摘 要：教育的出發點和歸宿是學生學習，而學習力是決定學生學習的關鍵能力，學生的學習力水平直接決定著教育的質量.初中物理概念教學是初中物理教學的重要組成部分.根據比熱容概念的特點，教師采取創設情境、科學設計、分組協作、分析歸納、科學建構以及學以致用等方法、策略進行課堂教學，幫助學生正確地建構比熱容的概念，提升初中生的學習力.

關鍵詞：初中物理;比熱容;概念教學;學習力

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）16-0043-03

基金項目：江蘇省教育科學“十三五”規劃2020年度課題“聚焦物理概念建構的初中生學習力提升研究”（項目編號：D/2020/02/353）.

作者簡介：唐來勇（1968-），男，江蘇儀征人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理教學;

葉成林（1969-），男，江蘇儀征人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理課堂教學與實踐研究.

1 背景

學習力是人在學習活動中起作用的、由心理結構和身心能量組成的一種個性心理品質.學習力的三要素包括學習動力、學習毅力和學習能力.學習動力是指引發與維持學習者學習行為，并使之指向一定目標的動力傾向.學習動力是關鍵，學習動力包括外動力和內動力.學習毅力是學習者為達到預定的學習目標而自覺克服困難、努力實現目標的一種意志品質.學習毅力是保證;學習毅力與自信、自制、抗挫力等要素相關.學習能力是指學習者接受新知識、新信息，并用所接受的知識和信息認識問題、分析問題、解決問題的能力.學習能力是基礎，學習能力主要包括觀察能力、歸納能力、實驗能力、思維能力、推理能力、分析和解決問題能力等.提升初中生學習力的方法很多，在初中物理教學中聚焦物理概念建構的過程是提升學生學習力行之有效的方法.

物理概念是反映物理現象、過程、本質、特征的一種思維形式，物理概念常常以定義的形式出現.初中物理中有許多概念需要學生在認知事物的過程中把它們的特點抽象出來，加以概括形成概念.初中生在學習物理的過程中首先需要建立起物理概念，然后才能進一步學習其它物理知識，因此概念教學在初中物理教學中顯得尤為重要.教師要根據物理概念的特點和形成過程采取適當的方法、策略進行教學，幫助學生建構正確的概念，提升學生的學習力.

那么，在初中物理概念教學中如何提升學生的學習力呢？本文以“比熱容”概念建構為例具體說明如何提升學生的學習動力和學習能力.

2 科學建構概念提升學習力案例

比熱容是物質的一種特性，它是反映物質吸放熱（或容熱）本領的物理量，比熱容是初中階段比較難以建構、理解的概念.本節內容既是本章的重點也是本章的難點.在此之前，學生已經在初二學習了物質的一些特性（如密度、硬度等）.在本章前一節學習了內能、熱傳遞和熱量的相關知識，這些都為比熱容概念的建構做了知識上的鋪墊.

考慮到學生的實際認知水平和學習能力，在比熱容概念建構過程中我們將通過創設情境、提出問題、猜想假設、設計實驗、動手操作、搜集證據、分析討論、歸納總結等步驟循序漸進地引導學生進行科學探究，讓學生充分體驗科學探究的過程，逐漸形成科學探究的能力;通過分組實驗、合作交流培養學生的動手能力和協作能力;同時在學生探究過程中有機滲透控制變量法、轉換法等科學方法，學會設計表格并記錄實驗數據，學會用圖像法等方法分析處理數據、歸納結論.從而讓學生在概念建構過程中提升學習力.

本節課的教學理念是從生活走向物理，從物理回到社會，總體教學流程如圖1所示.

2.1 創設生活情境，引發學生提問，激發學習動力

情境教學即利用多種教學手段通過外顯的教學活動形式，營造一種學習氛圍，增強學生的感性認知，使學生形成良好的求知心理，積極參與到對所學知識的探索、發現和認識的過程.本節課具體創設生活情境如下：首先利用多媒體創設生活情境（如圖2所示）.

教師：看到這幅畫面及文字提示，你能提出什么問題？

學生：為什么海水和沙子在同一時刻的溫度不一樣呢？

教師：海水和沙子在同一時刻的溫度不一樣，請同學們作出合理的猜想與假設.

學生：可能是沙子吸熱升溫比水快的緣故.

教師：請提出一個科學且值得探究的問題.

學生：物質吸熱升溫的快慢與物質的種類有什么關系？

以上教學過程通過創設生活情境，激發學生的學習興趣，興趣是最好的老師，動機和興趣是促進認知發展的源泉和動力.良好的動機、濃厚的興趣能夠激發學生學習的內動力.進而引導學生發現并提出問題，愛因斯坦說：發現一個問題往往比解決一個問題更有價值.一切科學探究源于問題，問題是激發學生進一步學習的動力.

2.2 科學設計實驗，滲透研究方法，培養設計能力

物理是一門以實驗為基礎的學科，沒有實驗的物理課堂是缺乏靈魂的課堂.因此，需要設計實驗探究物質吸熱升溫的快慢與物質種類的關系.在前面學生提出問題的基礎上，教師進一步追問：影響水和沙子吸熱升溫快慢的因素，除了物質種類以外，還有哪些因素？此時教師可以引導學生聯想家中燒開水的情景，學生自然會提出還與質量、火焰的大小、容器的導熱性等因素有關.

教師：那么設計實驗的思想方法是什么呢？

學生：控制變量法.即取質量相等的不同物質（水和沙），放在相同的燒杯中，用相同的酒精燈進行加熱.

教師：用什么方法來比較水和沙子吸熱升溫的快慢呢？

學生：方法一，在加熱時間相同的情況下，觀察水和沙子升高的溫度.

學生：方法二，在升高相同溫度的情況下，觀察水和沙子加熱時間的長短.

引導學生閱讀“信息快遞”： 如果加熱方法相同，就可以認為單位時間內物體吸收的熱量相等.加熱時間越長，說明吸熱越多，本實驗中把吸收熱量的多少轉換成加熱時間的長短.即轉換法.

在設計實驗的同時滲透了“控制變量法”“轉換法”，使學生不僅學會了研究物理的方法，而且有效培養學生設計實驗的能力.

2.3 分組協作實驗，記錄實驗數據，培養動手能力

聽來的不如看來的，看來的不如親自實踐得來的，只有實踐才能培養學生動手能力.

教師要求各實驗小組首先通過討論明確實驗步驟，并設計數據記錄的表格.第1-13小組按方法一設計表格（見表1），第14-26小組按方法二設計表格（見表2）.

設計表格時，教師要講清表頭如何設計，相應的物理量后面必須要有單位.接著同學們按照實驗步驟并利用如圖3所示的實驗器材進行實驗并將數據記錄在自己設計的表格中，這樣才能有效培養學生的動手實驗能力、觀察能力和相互協作能力等.

2.4 處理實驗數據，科學描述結論，培養分析能力

當今世界，科學技術迅速發展，我們身處信息時代.對信息分析處理能力成為當代人適應社會、緊跟時代的關鍵能力.

學生通過分組實驗獲得了相關數據，如何處理數據呢？教師引導學生以時間為橫坐標，溫度為縱坐標，利用表格中的數據分別作出水和沙子的溫度—時間圖像如圖4所示.

教師：質量相等的水和沙子，哪一個升溫快？你是怎樣得到這一結論的？

引導學生利用圖像分析對水和沙子加熱相等的時間，比較水和沙子升溫的快慢.

學生：沙子升溫快.因為加熱時間相等（即吸收相等的熱量）沙子比水升高的溫度多.

教師：質量相等的水和沙子升高相同的溫度，哪一個吸收的熱量多？

你是怎樣得到這一結論的？

引導學生利用圖像分析水和沙子升高相同的溫度，比較加熱時間的長短.

學生：水吸收的熱量多.因為升高相同的溫度，水比沙加熱時間長，即水吸收的熱量多.

這樣，通過對數據的分析處理得出結論：質量相等的不同物質，在升高相同的溫度時，吸收的熱量不相等.

利用圖像法分析處理具有形象、直觀的特點.能培養學生數形結合的思想.歸納結論時，也要強調用控制變量的方式敘述，以培養學生使用規范語言表述能力.

2.5 點撥升華，科學建構概念，培養歸納能力

物理概念是物理現象和物理過程的共同屬性和本質特征在人腦中的反映，是對物理現象和物理過程的抽象化和概括化的思維形式.以上的結論還不是概念，必須在此基礎上進一步提煉升華.于是教師給出示例：經測定，2kg的水溫度升高10℃吸收的熱量是8.4×104J，2kg的沙子溫度升高10℃吸收的熱量是1.84×104J，那么1kg的水和沙子溫度升高1℃吸收的熱量分別是多少？學生計算：Q吸水=8.4×104J/（2kg×10℃）=4.2×103J/（kg·℃）;Q吸沙=1.84×104J/（2kg×10℃）=0.92×103J/（kg·℃）.

教師：單位質量（1kg）的某種物質升高1℃所吸收的熱量反映物質的一種特性，在物理學中用“比熱容”來描述，回想密度的定義，那“比熱容”該如何定義呢？表達式又是什么呢？

學生：將物體溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高溫度的乘積之比，叫比熱容.

表達式c=Q吸/（m·Δt）.

接著教師介紹比熱容的單位和物理意義.

教師：請同學們查看比熱容表，你能找出哪些規律？

學生：（1）不同物質的比熱容一般不同.（2）同種物質的比熱容跟狀態有關.（3）水的比熱容最大.

這里的教學可以與密度的概念加以比較，強調都是利用“比值法”來定義的.如果學生不易找出規律，可提醒學生回憶密度表中的規律，比較它們有哪些相似之處.這樣幫助學生把學習密度的方法進行遷移.通過以上的方法幫助學生比較自然地建構比熱容的概念，從而培養學生的歸納能力、知識遷移能力.

2.6 靈活運用知識，解釋生活現象，培養應用能力

學習的最終目標是應用知識解決問題，知識只有在實際應用中才能真正體現其價值和意義，學以致用就是要聯系實際，緊密結合自然或生活現象.

教師：為什么海水和沙子在同一時刻的溫度不一樣？為什么內陸地區比沿海地區溫差大？

學生：因為海水與沙子受光照的時間完全相同，可以理解為它們吸收的熱量相同，但沙子的比熱容比海水的比熱容小，所以沙子吸熱升溫比海水快.同理，內陸地區沙子、泥土多，它們的比熱容小，白天吸熱升溫快，而夜晚放熱降溫也快，所以晝夜溫差大.

對日常生活中的現象作出解釋，回應了本節課開頭的物理情景，又從物理回到社會，培養學生學以致用能力，分析問題、解決問題能力.

在初中物理教學中，我們要聚焦物理概念建構過程，注重物理概念建構方法，促進初中生形成正確的物理觀念，并以此為載體提升初中生的學習力，為學生可持續發展、終身發展奠定良好的基礎.

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（收稿日期：2021-04-21）