感性入手，理性辨析，系統(tǒng)建構(gòu)

物理概念是人們?cè)诟杏X(jué)、知覺(jué)和表象有效積累的基礎(chǔ)上，對(duì)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(dòng)形成的，所以物理概念給人們的感覺(jué)是抽象的。但是它并非憑空產(chǎn)生，離開(kāi)了感覺(jué)、知覺(jué)和表象的有效積累，人們也就無(wú)法科學(xué)、有效地建構(gòu)物理概念，因此從這個(gè)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(shí)踐中，相對(duì)而言，教師對(duì)理性辨析過(guò)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(duì)于感性入手和系統(tǒng)建構(gòu)的落實(shí)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(shí)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(duì)物理深入、高效的學(xué)習(xí)。

本文借“壓強(qiáng)”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(shí)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(duì)象”之間建立起自然的有機(jī)鏈接，從而使得包括知識(shí)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(guò)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(shí)。

教學(xué)設(shè)計(jì)1：壓力概念的引入

活動(dòng)1：觀察與作圖

在圖1中畫出運(yùn)動(dòng)員對(duì)平衡木的作用力

在圖2中畫出釘錘對(duì)釘子的作用力

在圖3中畫出物體對(duì)斜面的作用力

圖1 圖2 圖3

請(qǐng)學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上分別畫出這3個(gè)圖，教師巡視。

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

設(shè)計(jì)分析1：概念的形成是人的認(rèn)識(shí)從感性到理性的升華過(guò)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(shí)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(jì)2：壓強(qiáng)概念的引入

師：壓力作用在物體上會(huì)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(huì)發(fā)生怎樣的變化？你能得到怎樣的結(jié)論？

生：木板形變?cè)龃?，說(shuō)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(huì)陷入及膝深的雪中，滑雪者卻不會(huì)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(shí)可以利用身邊的物品探究體驗(yàn)。

活動(dòng)2：體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)用左右兩手指壓鉛筆（圖7），觀察現(xiàn)象。

圖6 圖7

師：靜止時(shí)兩手指對(duì)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(gè)壓力相等，筆尖處皮膚凹陷較深。

師：通過(guò)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(yàn)證你的猜想是否正確，我們應(yīng)該進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，首先要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(dòng)3：探究壓力作用效果與什么因素有關(guān)？

師：下面，請(qǐng)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(jì)劃，明確實(shí)驗(yàn)步驟。教師請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)步驟。全體學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。接著完成課本77頁(yè)的結(jié)論填空。

設(shè)計(jì)分析2：從生活實(shí)際出發(fā)，合理地設(shè)置物理問(wèn)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(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)了用左右兩手指按壓鉛筆兩端的活動(dòng)，親身體驗(yàn)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(dòng)手能力，并為猜想提供了現(xiàn)實(shí)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(qiáng)。

教學(xué)設(shè)計(jì)3：壓強(qiáng)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(shí)，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(shí)，受力面積越小壓力作用效果越明顯。

師：請(qǐng)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(duì)桌面的壓力作用效果明顯，因?yàn)槭芰γ娣e相同時(shí)，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(duì)桌面的壓力作用效果明顯，因?yàn)閴毫ο嗤瑫r(shí)，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(qǐng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)桌面壓力的作用效果呢？方法是什么？

生：B對(duì)桌面壓力的作用效果明顯，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)相同受力面積比較壓力大小的方法來(lái)判斷。

師：現(xiàn)實(shí)世界中壓力和物體受力面積千差萬(wàn)別，為了定量表示壓力的作用效果，我們引入了壓強(qiáng)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(hào)是p。

教師引導(dǎo)學(xué)生得出壓強(qiáng)公式。

壓強(qiáng)公式：p=F/s（板書）

師：根據(jù)公式，壓強(qiáng)與壓力和物體受力面積都有關(guān)系，它是用兩個(gè)物理量的比值來(lái)定義一個(gè)新的物理量，這種方法叫比值定義法。壓強(qiáng)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(guó)著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家帕斯卡，國(guó)際計(jì)量大會(huì)于1971年將壓強(qiáng)的單位命名為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)Pa，1Pa=1N/m■。希望同學(xué)們也能像帕斯卡一樣，成為一名對(duì)社會(huì)有所作為的人。

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

設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)程的特征與壓力的大小和受力面積這兩個(gè)物理量有關(guān)，但是壓力和受力面積這兩個(gè)物理量都不能單獨(dú)予以表征。為此需要引用一個(gè)新的物理量，就是壓強(qiáng)。壓強(qiáng)概念的建立借助速度的引入方法，從探究實(shí)驗(yàn)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(jì)4：壓強(qiáng)概念的鞏固與深化

形成的概念應(yīng)遷移到具體問(wèn)題中，理解運(yùn)用階段。

師：壓強(qiáng)概念在生活、社會(huì)中應(yīng)用比較廣泛。有時(shí)我們需要增大它，有時(shí)則需要減小它。請(qǐng)你們根據(jù)壓強(qiáng)公式p=F/s思考，怎樣增大或減小壓強(qiáng)呢？

生：通過(guò)增大壓力或減小受力面積可以增大壓強(qiáng)，通過(guò)減小壓力或增大受力面積可以減小壓強(qiáng)。

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

學(xué)生觀察四張圖片，說(shuō)出增減壓強(qiáng)及改變壓強(qiáng)的方法。

圖13 圖14 圖15 圖16

活動(dòng)4：改變?nèi)梭w自身對(duì)地面的壓強(qiáng)。

師：同學(xué)們站在地面上對(duì)地面有壓強(qiáng).讓自身對(duì)地面的壓強(qiáng)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(tái)上來(lái)增大壓強(qiáng)；有的提起一只腳來(lái)增大壓強(qiáng)；有的脫去外套來(lái)減小壓強(qiáng)；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(lái)減小壓強(qiáng)。

點(diǎn)評(píng)學(xué)生在表演中，通過(guò)探究合作獲取了增大、減小壓強(qiáng)方法的新知識(shí)。

教師播放人睡釘子床的視頻。

設(shè)計(jì)分析4：完成壓強(qiáng)概念的建構(gòu)后，將概念遷移到具體問(wèn)題的解決中，不失為強(qiáng)化概念的好方法。所選的圖片和視頻來(lái)自生活實(shí)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(guò)壓力三張示意圖歸納出壓力的概念，特別是對(duì)研究壓力作用效果實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、探究過(guò)程、分析引導(dǎo)、定義壓強(qiáng)概念等科學(xué)探究思想是這堂課的一個(gè)亮點(diǎn)。教學(xué)形式上，筆者注重“以趣促學(xué)”，用最簡(jiǎn)單的器材完成多個(gè)學(xué)生自主探究的活動(dòng)，如“手指壓錢筆”、“增大和減小壓強(qiáng)”等，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了生動(dòng)的物理學(xué)習(xí)情境；教學(xué)內(nèi)容上，筆者注重知識(shí)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(dòng)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(tái)階，讓學(xué)生體會(huì)成功的喜悅及運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的成就感。

概念教學(xué)不僅是對(duì)學(xué)生知識(shí)的傳授，還伴隨著對(duì)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(gè)分層遞進(jìn)的有機(jī)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(shí)踐中智慧地加以運(yùn)用。

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