學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的初中壓強(qiáng)概念教學(xué)

張興梅

[摘? ?要]概念教學(xué)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的概念教學(xué)，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)、整合五個(gè)層級(jí)。在壓強(qiáng)概念教學(xué)中，根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論分析學(xué)情，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的五個(gè)層級(jí)教學(xué)，尤其強(qiáng)調(diào)學(xué)生的前認(rèn)知與自主建構(gòu)的作用，可以讓學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)概念的理解更為深刻，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)品質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]學(xué)習(xí)進(jìn)階理論;壓強(qiáng);概念教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）02-0046-02

美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)（NRC）對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義是：學(xué)習(xí)進(jìn)階就是對(duì)學(xué)生連貫且逐漸深入的思維方式的描述。之所以采用進(jìn)階的概念，是因?yàn)檠芯空甙l(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，思維方式總表現(xiàn)出依次進(jìn)階的特征。由于物理教學(xué)中，概念是重要的基礎(chǔ)，因此在學(xué)習(xí)進(jìn)階理論被引入之后，概念學(xué)習(xí)進(jìn)階就受到了物理教學(xué)研究者的高度重視。顧名思義，概念學(xué)習(xí)進(jìn)階，就是研究學(xué)生在概念學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出來(lái)的思維進(jìn)階特征，并尋找最恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。本文以初中物理“壓強(qiáng)”概念的教學(xué)為例，闡述筆者的理解。

一、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論及學(xué)情的壓強(qiáng)概念分析

壓強(qiáng)概念是初中物理力學(xué)部分的核心概念。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論中有兩個(gè)重要認(rèn)識(shí)：一是學(xué)習(xí)進(jìn)階的起點(diǎn)是學(xué)生的前認(rèn)知，這意味著教師在設(shè)計(jì)教案時(shí)需要分析的學(xué)情，就是學(xué)生的前認(rèn)知;二是概念學(xué)習(xí)進(jìn)階通常分為經(jīng)驗(yàn)、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)、整合等五個(gè)層次。結(jié)合這兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，筆者認(rèn)為可以從五個(gè)層次分析學(xué)生的前認(rèn)知。

一看經(jīng)驗(yàn)。眾所周知，壓強(qiáng)在初中階段被表述為“描述壓力作用效果的物理量”，這是對(duì)壓強(qiáng)概念的基本界定。那么學(xué)生有哪些相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？其一，學(xué)生在生活中積累了力和壓力的經(jīng)驗(yàn)，加上壓力概念的教學(xué)，學(xué)生知道垂直作用在物體上的力可以使物體發(fā)生形變;其二，學(xué)生知道物體的形變大小可以反映力（包括壓力）的作用效果，且能想象出形變大小與壓力大小的關(guān)系;其三，學(xué)生在表述壓力作用效果的時(shí)候有可能出現(xiàn)語(yǔ)言使用上的困難，比如形變常用“大、小”來(lái)形容，而力的作用效果用“明顯、不明顯”來(lái)形容。經(jīng)驗(yàn)表明，這種語(yǔ)言選擇與運(yùn)用的困難，會(huì)對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)造成障礙。

二看映射。映射是指學(xué)生在受到信息刺激之后，將形成的認(rèn)識(shí)投射到自己的經(jīng)驗(yàn)之上，實(shí)際上就是新信息刺激前認(rèn)知的過(guò)程。比如說(shuō)教師在上課開(kāi)始時(shí)提出問(wèn)題：“力是有作用效果的，壓力是力的一種，也是有作用效果的，那么壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)呢？”學(xué)生在受到這一信息刺激之后，就會(huì)將這一表述映射到自己的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)中的壓力作用圖景上，比如說(shuō)當(dāng)學(xué)生舉出手指壓在臉頰上的例子，并以此說(shuō)明壓力作用效果與壓力大小有關(guān)時(shí)，就是一個(gè)映射過(guò)程。

三看關(guān)聯(lián)。其實(shí)映射與關(guān)聯(lián)密切相關(guān)，只不過(guò)前者接近經(jīng)驗(yàn)，而后者則更多地需要用物理語(yǔ)言描述映射結(jié)果，從而在物理概念認(rèn)知上能夠?qū)⑿抡J(rèn)識(shí)植根于原有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上。壓強(qiáng)概念教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)壓力的概念、壓力作用效果的物理圖景、壓力作用效果的描述等，將這些具有一定聯(lián)系的內(nèi)容關(guān)聯(lián)在一起建構(gòu)壓強(qiáng)概念，是這一教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。

四看系統(tǒng)。物理概念的形成不可能是孤立的，從知識(shí)體系上說(shuō)，壓強(qiáng)定義與壓力、力、受力面積相關(guān)，壓強(qiáng)單位與牛頓、平方米相關(guān)，壓強(qiáng)定義方式、單位的推導(dǎo)得出以及壓強(qiáng)的物理意義與前面的速度、密度等知識(shí)相關(guān)（這是方法上的相關(guān)性）。當(dāng)學(xué)生能夠從這些角度對(duì)壓強(qiáng)概念做出理解時(shí)，則系統(tǒng)這個(gè)層次就比較完善了。

五看整合。整合是在系統(tǒng)認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步刪繁就簡(jiǎn)、去粗取精的過(guò)程。新的物理概念的學(xué)習(xí)，必然用到大量的前概念，這些前概念有的是促進(jìn)概念學(xué)習(xí)正遷移的，有的是產(chǎn)生負(fù)遷移的，在整合的環(huán)節(jié)需要進(jìn)行精細(xì)化處理。如壓強(qiáng)概念的構(gòu)建過(guò)程中，運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)中部分學(xué)生形成的壓力作用對(duì)象的軟硬會(huì)影響壓強(qiáng)大小的認(rèn)識(shí)，就需要厘清——被壓對(duì)象的軟硬不影響壓力作用效果，壓強(qiáng)大小只與壓力大小和受力面積有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中用同一個(gè)易形變的物體來(lái)顯示更便于比較壓力的作用效果，那是為了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯而非意味著壓強(qiáng)大小與被壓對(duì)象的軟硬有關(guān)。

顯然，上述五個(gè)層次較好地描述了學(xué)生在包括壓強(qiáng)在內(nèi)的物理概念學(xué)習(xí)中的階梯性特征，因而物理概念的學(xué)習(xí)確實(shí)是一個(gè)進(jìn)階的過(guò)程。明白了這個(gè)過(guò)程，物理概念的教學(xué)就有了一個(gè)清晰的思路。

二、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的壓強(qiáng)概念的教學(xué)設(shè)計(jì)

基于上述分析，對(duì)照概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的五個(gè)層級(jí)，同時(shí)結(jié)合學(xué)生在概念學(xué)習(xí)中的思維發(fā)展，筆者對(duì)壓強(qiáng)概念的教學(xué)進(jìn)行了這樣的三個(gè)步驟的設(shè)計(jì)：

第一步，基于生活經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)物理圖景，建構(gòu)壓力概念。

壓強(qiáng)概念的建立以壓力概念為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)教學(xué)中通常是給出若干種壓力實(shí)例，讓學(xué)生作出壓力示意圖，然后總結(jié)壓力特點(diǎn)（垂直作用在物體表面上），然后給出壓力定義。筆者以為這樣的設(shè)計(jì)不盡合理，尤其是讓學(xué)生作壓力示意圖的過(guò)程過(guò)于突兀，學(xué)生難以尋找到經(jīng)驗(yàn)支撐。而概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的第一層級(jí)就是“經(jīng)驗(yàn)”，學(xué)生生活中有大量的壓力經(jīng)驗(yàn)，不應(yīng)該棄之不用。因此筆者的設(shè)計(jì)是：首先，根據(jù)生活中形成的壓力概念，尋找具有壓力的場(chǎng)景;其次，用示意圖表示你理解的壓力;再次，分析、歸納壓力特點(diǎn)，得出壓力定義。其中的關(guān)鍵是第一步，因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生首先有一個(gè)從經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)中尋找壓力實(shí)例的過(guò)程，而這個(gè)實(shí)例必然又與下面要研究的壓力作用效果有關(guān)，因此這一環(huán)節(jié)實(shí)際上起到了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)與探究間的橋梁作用，可以為后面“壓力作用效果”映射到實(shí)例上奠定基礎(chǔ)。

第二步，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究壓力作用效果與哪些因素有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不要急于追求正確的步驟，更不能忽視前面的基礎(chǔ)性工作而讓學(xué)生直接操作（或觀看操作），而應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生先在大腦中構(gòu)思實(shí)驗(yàn)。從概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的角度來(lái)看，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)著其中的關(guān)聯(lián)與系統(tǒng)層級(jí)，而教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也告訴我們，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成功之后，學(xué)生大腦中便會(huì)有一個(gè)完整的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)想象表象——真正的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是想象表象轉(zhuǎn)換為實(shí)際操作的過(guò)程;當(dāng)然，反過(guò)來(lái)理解就是，如果學(xué)生的想象表象不清晰，那就意味著對(duì)這些學(xué)生而言，還沒(méi)有達(dá)到關(guān)聯(lián)與系統(tǒng)層級(jí)。筆者在教學(xué)中重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注三個(gè)問(wèn)題：一是如何控制壓力大小相同而受力面積不同;二是如何控制受力面積相同而壓力大小不同;三是如何體現(xiàn)壓力作用效果。這三個(gè)問(wèn)題須由學(xué)生自主解決，教師的任務(wù)是幫助學(xué)生將零散的思路關(guān)聯(lián)起來(lái)并系統(tǒng)化。筆者常用的方法是跟學(xué)生一起想象實(shí)驗(yàn)過(guò)程，。

第三步，借助邏輯推理，自主建構(gòu)壓力概念。

這一步主要是幫助學(xué)生回顧速度、密度的定義模式、單位推導(dǎo)模式、物理意義的表述模式等。由于有了前面的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思與操作為基礎(chǔ)，學(xué)生的認(rèn)識(shí)已經(jīng)形成，因此到了這里的整合，就沒(méi)有太大的挑戰(zhàn)了，不再贅述。

三、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的壓強(qiáng)概念的教學(xué)反思

在上述三步設(shè)計(jì)中，概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的五個(gè)層級(jí)得到了體現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)歷的是一個(gè)進(jìn)階式的物理概念建構(gòu)過(guò)程。實(shí)踐表明，這樣的過(guò)程，保證了學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)概念的認(rèn)識(shí)是全面的、完整的、牢固的。

這讓筆者陷入了深深的反思：日常教學(xué)中，概念的教學(xué)其實(shí)并不是總能得到重視，因?yàn)樵嚲砩贤ǔ](méi)有對(duì)概念的直接考查;但概念掌握不牢固又會(huì)讓學(xué)生在解題中被掣肘。于是概念教學(xué)就游走在重視與不重視之間，這顯然背離了物理教學(xué)的初衷。而概念學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的運(yùn)用表明，基于學(xué)生的前認(rèn)知，讓學(xué)生經(jīng)歷概念進(jìn)階的五個(gè)層級(jí)，不僅可以讓物理概念植根于學(xué)生的原認(rèn)知，還可以讓學(xué)生在五個(gè)層級(jí)進(jìn)階的過(guò)程中形成良好的物理學(xué)習(xí)品質(zhì)。

因此，學(xué)習(xí)進(jìn)階理論對(duì)初中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，有著極強(qiáng)的理論指導(dǎo)與引領(lǐng)作用，再加上其理解起來(lái)并不復(fù)雜，故而筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)成為更多物理教師的選擇。

（責(zé)任編輯 易志毅）