動(dòng)能概念構(gòu)建過(guò)程的剖析

高守凱

(青島第五十八中學(xué) 山東 青島 266100)

凡是概念必有概括性和抽象性，一些物理概念還具有復(fù)雜性，很不容易理解.要使得學(xué)生對(duì)概念有飽滿(mǎn)、生動(dòng)、具體的感性認(rèn)識(shí)，就必須重視概念的構(gòu)建過(guò)程；要讓學(xué)生全面、深刻、準(zhǔn)確地理解概念，就必須重視概念的構(gòu)建過(guò)程.所謂構(gòu)建，就是對(duì)抽象事物全方位、多角度、深層次地建立.

1 問(wèn)題的提出

現(xiàn)行課程正經(jīng)歷三維目標(biāo)向核心素養(yǎng)的進(jìn)階，但是,在一些課堂上仍然只見(jiàn)“知識(shí)與能力”，不見(jiàn)“過(guò)程與方法”.在一次省級(jí)優(yōu)質(zhì)課比賽中，參賽選手講授“§7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理”(人民教育出版社2010年4月第三版)，有的教師僅僅用了10 min時(shí)間就得出了“動(dòng)能”的概念和“動(dòng)能定理”的內(nèi)容，之后就開(kāi)始例題、練習(xí)、變式……直接上成了一節(jié)習(xí)題課.如此簡(jiǎn)化處理，把“物理”講成了“物理題”，無(wú)視學(xué)生作為“未知者”境況，無(wú)視能量(動(dòng)能)“這個(gè)最抽象的概念，卻是物理學(xué)中最重要，意義也最深遠(yuǎn)的概念之一”(費(fèi)恩曼語(yǔ))，以為學(xué)生的頭腦是空洞容器，可以隨意裝入知識(shí)；如此“灌輸”，即使學(xué)生勉強(qiáng)接受，由于不是根植于“理解”的基礎(chǔ)之上，并不知其所以然，學(xué)習(xí)效果并不會(huì)長(zhǎng)久，對(duì)物理的理解和熱愛(ài)更不會(huì)長(zhǎng)久；如此課堂結(jié)構(gòu)，解題是為了理解知識(shí)與掌握方法，還是學(xué)習(xí)概念和規(guī)律是為了解題呢？

回顧歷史上科學(xué)家們對(duì)“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論和探究可知，人們要建立這個(gè)復(fù)雜而抽象的概念是那么的艱辛；學(xué)生在此之前也是剛剛開(kāi)始接觸由幾個(gè)物理量來(lái)表示另一個(gè)物理量(勢(shì)能Ep=mgh)，所以在此處應(yīng)該謹(jǐn)慎地了解、分析和預(yù)測(cè)學(xué)情，進(jìn)行“過(guò)程與方法”教育，進(jìn)行物理觀(guān)念和科學(xué)思維教育.

2 引入新課

一些教師在課堂引入部分使用“巨浪吞沒(méi)輪船”的視頻(取自教材所附光盤(pán))，這一場(chǎng)景固然熱鬧、具有視覺(jué)沖擊力，但是，巨浪不可以看成質(zhì)點(diǎn)，其速度、質(zhì)量都很復(fù)雜，其實(shí)并不利于引向動(dòng)能的概念.

以高速飛行的子彈、呼嘯而過(guò)的列車(chē)或者飛奔的運(yùn)動(dòng)員等等來(lái)引入，都比“巨浪吞沒(méi)輪船”要好.他們也可以形成視覺(jué)沖擊力，并且還可以方便直觀(guān)地得到速度和質(zhì)量與動(dòng)能有關(guān)的結(jié)論，有利于定量地指向動(dòng)能概念.但是，不管以什么內(nèi)容和方式引入其實(shí)都不是關(guān)鍵，最重要、最有價(jià)值的應(yīng)該是，從“知識(shí)與能力、過(guò)程與方法”的角度引入本課題：初中物理已經(jīng)“定性”告訴我們動(dòng)能與物體的質(zhì)量m，速度v有關(guān)，上一節(jié)(§7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系)為了“定量”討論與動(dòng)能相關(guān)的問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，我們又得到了W∝v2，亦即Ek∝v2.那么動(dòng)能Ek的具體表達(dá)式到底應(yīng)該如何呢？

這樣，我們就循著教材的邏輯，當(dāng)然也是循著學(xué)生的前概念臺(tái)階和認(rèn)知規(guī)律，由感性認(rèn)知、定性了解，到理性認(rèn)知、定量理解，使得學(xué)生對(duì)此概念的來(lái)龍去脈有了較為堅(jiān)實(shí)的理解，這就叫實(shí)現(xiàn)“過(guò)程與方法”目標(biāo).

3 構(gòu)建概念

(1)回顧定性結(jié)論,做功的過(guò)程必然伴隨著能量轉(zhuǎn)化(差值).

至此，我們才理解了課本為什么對(duì)這一個(gè)概念安排了一節(jié)實(shí)驗(yàn)課和一節(jié)理論課，就因?yàn)槟芰渴亲畛橄蟆⒆钪匾?、意義也最深遠(yuǎn)的概念之一.

再看教材用了“很可能……”“應(yīng)該就是……”和“也印證了……”這樣試探的語(yǔ)氣、推測(cè)的語(yǔ)氣、謹(jǐn)慎的語(yǔ)氣來(lái)表達(dá)，應(yīng)該就是為了回應(yīng)100多年前科學(xué)家們的艱辛求索.

核心素養(yǎng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的體悟，而非結(jié)果導(dǎo)向.仔細(xì)閱讀教材可知，在給出任何概念時(shí)，教材總要做足夠的鋪敘，而非直接把概念點(diǎn)出來(lái)，即使“簡(jiǎn)單”如“質(zhì)點(diǎn)”，都是舉了大量實(shí)例來(lái)說(shuō)明.還是那句話(huà)，概念的建立與學(xué)生背過(guò)有關(guān)定義、公式是兩碼事.學(xué)科知識(shí)并不能直接轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)，學(xué)科活動(dòng)才是形成學(xué)科素養(yǎng)的渠道[3].

物理概念的建立，是學(xué)生學(xué)習(xí)入門(mén)的關(guān)鍵所在，是學(xué)習(xí)物理的起點(diǎn)和基礎(chǔ).能量觀(guān)念又是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“物理觀(guān)念”的重要要素.不能建立起清晰準(zhǔn)確的物理概念，是許多學(xué)生被擋在物理學(xué)科門(mén)

外的重要原因.有些概念的建立，是源于生活體驗(yàn)，不知不覺(jué)就建立起來(lái)了.而更多的物理概念，是抽象思維的產(chǎn)物，需要循著嚴(yán)格的邏輯關(guān)系來(lái)構(gòu)建.引領(lǐng)學(xué)生從不同的側(cè)面、沿著不同的認(rèn)知路徑展開(kāi)構(gòu)建，也是他們訓(xùn)練物理思維和物理方法的難得經(jīng)歷.這正是以“三維目標(biāo)”代替“雙基”(基本知識(shí)與基本能力)的本意，也是從“三維目標(biāo)”走向“核心素養(yǎng)”的要求.如果物理教學(xué)僅以知識(shí)為線(xiàn)索展開(kāi)，容易導(dǎo)致教學(xué)設(shè)計(jì)聚焦于知識(shí)，僅僅專(zhuān)注于學(xué)生獲得知識(shí)，而忽視對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

總之，學(xué)習(xí)物理概念，大多要在定性感知和定量計(jì)算兩個(gè)方面，深入研究并實(shí)施其構(gòu)建過(guò)程.法國(guó)科學(xué)家龐加萊曾說(shuō)過(guò)：“物理學(xué)是一系列事實(shí)、公式和法則建立起來(lái)的，就像房子是用磚砌成的一樣.但是，如果把一系列事實(shí)、公式和法則就看成物理學(xué)，那就猶如把一堆磚看成房子一樣.不，物理學(xué)要比組成它的事實(shí)、公式和法則要深刻得多！”[4]筆者通過(guò)對(duì)“動(dòng)能”概念構(gòu)建過(guò)程較為細(xì)致地剖析，正是試圖讓學(xué)生把握“房子”而不是認(rèn)識(shí)“磚石”.