初中物理概念學(xué)習(xí)進階的個案研究
——“壓強”教學(xué)實例

譚振興 莊中木

(1.廣東省湛江市湛江中學(xué) 524002;2.廣東省湛江經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)民安中學(xué) 524081)

壓強的概念是初中物理的三個核心概念之一.壓強知識與生活密切相關(guān).同時學(xué)好壓強對于進階學(xué)習(xí)高中氣體性質(zhì)將起到鋪墊作用.本文以初中物理的“壓強”為例，研究了初中物理核心概念教學(xué)的先進教學(xué)策略.

一、進階分析

學(xué)生已有事實經(jīng)驗：經(jīng)過一個學(xué)期物理學(xué)習(xí)，學(xué)生已初步具備了基本的實驗觀察、實驗分析、實驗歸納總結(jié)等多方面能力.

學(xué)生已有的知識及知識結(jié)構(gòu)：學(xué)生學(xué)習(xí)“力”和“力和運動關(guān)系”后，對重力、彈力、摩擦力及力的平衡等知識有所理解，也懂得受力分析方法.但“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的能力還不夠強，因此我們物理概念教學(xué)中應(yīng)注重過程探究、過程體驗、過程感悟和學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo).

學(xué)生的思維特點：初二學(xué)生具有心理好奇、心態(tài)好強、個性好動的特點，在發(fā)散思維、遷移能力方面不是很強，學(xué)生從形象思維到抽象思維過程需要一段時間訓(xùn)練.因此，激發(fā)學(xué)生的認識需要是我們在物理教學(xué)中應(yīng)注意的問題，通過激發(fā)使學(xué)生對物理產(chǎn)生強大驅(qū)動力，讓學(xué)生繼續(xù)提高他們在物理學(xué)研究中的物理核心素養(yǎng).

二、進階目標預(yù)設(shè)

在設(shè)計學(xué)習(xí)的高級起點和預(yù)設(shè)目標中，筆者為本課程設(shè)置了高級起點和目標，即壓力，如下表所示.

進階點進階起點預(yù)設(shè)目標對壓力的認識壓力與重力聯(lián)系與區(qū)別能夠舉例說出壓力來源于重力的情況,以及二者不相等的情況.對壓力作用效果影響因素的探究圍繞“壓力作用效果和什么因素有關(guān)”,能夠設(shè)計實驗?zāi)軌蛘f出控制不變量,并能說明改變哪個量、觀察什么現(xiàn)象.我們怎樣比較壓力作用效果?對壓強概念理解對壓強的認識當壓力和受力的面積不同時,我們?nèi)绾伪容^壓力的影響?會用壓強公式進行計算壓強公式理解能夠記住壓強公式.應(yīng)用能力的提升常見的生活中增大或減小壓強的方法依據(jù)壓強公式,分別說出增大壓強和減小壓強的方法,并能舉出多個相應(yīng)的具體實例

三、教學(xué)過程與方法策略

1.統(tǒng)一進階起點

游戲介紹，創(chuàng)造場景，激動人心的想法

設(shè)置目的：設(shè)置懸念，激發(fā)興趣，通過游戲的體驗活動引起學(xué)生的注意，使用在學(xué)生意識中不太可能的事情，激發(fā)學(xué)生探索其中的奧秘.

物理情景：游戲“氣球會破嗎”的物理情景，請幾位學(xué)生逐個站在氣球上，看看氣球會不會破？

物理情景：給你一個氣球，你用什么方法把氣球弄破？氣球受力一定會破嗎？

教師引導(dǎo)學(xué)生積極參與體驗活動，通過親身體驗，運用已學(xué)過物理知識解答當壓力較大時氣球不會破的原因.

2.認識壓力

起點分析：在學(xué)習(xí)“重力，彈性，摩擦力”之后，我們對三種常見力有了更全面的了解.但對壓力的三要素理解還是不夠透徹，我們先通過體驗實踐感受壓力的客觀存在，再通過運用受力分析方法再一次認識壓力，在理解后再逐步進階，對”壓力與重力的區(qū)別和聯(lián)系“的正確理解.

設(shè)置目的：學(xué)會用力的三要素認識”壓力“的概念以及“壓力與重力聯(lián)系與區(qū)別“，為壓力作用效果的影響因素探究做好知識鋪墊.

物理情景：什么叫做壓力？壓力的方向有什么共同點？壓力與重力有什么聯(lián)系區(qū)別？

評測反饋：本案例以學(xué)生前概念為出發(fā)點，先后經(jīng)歷“壓力”、“壓力與重力聯(lián)系與區(qū)別”的構(gòu)建過程，引導(dǎo)學(xué)生從原有生活經(jīng)驗出發(fā)，逐步搭建知識臺階，從而獲得新知的經(jīng)驗，完成了原始積累到知識提升的進階.

3.理解“壓強”概念

起點分析：由以上實驗得出的結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生思考：本實驗采用控制變量法探討壓力效應(yīng)的影響，但在現(xiàn)實生活中，壓力和受力面積往往會同時發(fā)生變化.如何比較壓力的影響，從而比較壓強.通過回顧速度的概念，遷移比值定義法理解壓強的概念，并加強學(xué)生對壓強公式的運用.

設(shè)置目的：通過探究實驗，總結(jié)了壓力效應(yīng)的影響因素，使學(xué)生對壓力概念生成過程有了初步的了解，為壓力定義的理解奠定了基礎(chǔ).

物理情景：什么叫做壓強？公式？單位？常見物體對地面的壓強值？如：一張4開的報紙在展平時會在桌子上施加約0.5 Pa的壓力;西瓜種子平放在桌子上，桌子上的壓強約為20 Pa；中學(xué)生站立時的壓強約為1.5×104Pa.

評測反饋：壓力作用效果壓強概念形成壓強公式記憶壓強值，這是一個循環(huán)往復(fù)、螺旋上升的理解過程，通過學(xué)習(xí)的遷移，實現(xiàn)了知識的應(yīng)用，積累了新一輪的認知結(jié)構(gòu).這符合“從淺到深，越來越復(fù)雜的概念理解過程”的高級學(xué)習(xí)理論.

4.計算壓強大小

起點分析：學(xué)生對壓強有了初步的認識，接著要通過實例分析培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力，通過課堂檢測試題過關(guān)訓(xùn)練，提高學(xué)生對壓強公式的現(xiàn)運用能力.

設(shè)置目的：通過對具體問題的具體解決，整合、應(yīng)用有關(guān)物理知識，鞏固進階的效果.

物理情景：道路可承受的最大壓力為8×105Pa，10輪卡車的最大壓力為5噸.采用4立方米石材，石材密度為2.5×103kg/m3，恒速時的總阻力為總重力的0.05倍.設(shè)每個輪子的接觸面積為200 cm2，求：(1)問這輛卡車能否從該公路上通過？(需要通過計算來解釋，g取10N/kg)(2)從物理角度測試，如果卡車超載會造成什么危害？

評測反饋：在對壓強概念、公式理解后，讓學(xué)生對“壓強”的前概念的不準確理解有一個重新理解，通過以上例題的檢測使學(xué)生在原有的知識上進階，三個實際問題呈層式遞推進的進階的關(guān)系，一步一步，符合學(xué)生的認知特點和身心發(fā)展規(guī)律.

5.增大或減少壓強方法與實例

起點分析：物理來自生活又高于生活”，學(xué)會運用壓強公式解決簡單的物理問題，通過展示一些生活中的場景和實例，讓學(xué)生分析增加或減少壓力的方法，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社交熱點問題.

設(shè)置目的：通過設(shè)置壓強典型情景或事例，讓學(xué)生學(xué)會分析，進一步理解壓強的內(nèi)涵.

物理情景：隨著社會的發(fā)展和文明的進步，對人文關(guān)懷的要求越來越高.例如，為了便于盲人的行走，在街道的人行道上需要具有不均勻雕刻的盲道.請使用您學(xué)到的物理知識.

評測反饋：評測反饋本案例以學(xué)生前概念為出發(fā)點，先后經(jīng)歷壓力認識，壓力作用效果的探究，壓強概念理解，增大或減少壓強方法的構(gòu)建過程，引導(dǎo)學(xué)生從原有經(jīng)驗出發(fā)，逐步搭建臺階，從而獲得新的經(jīng)驗，完成從原始經(jīng)驗到科學(xué)知識的進階，用分組實驗.若不采用學(xué)習(xí)進階設(shè)計理念，直接給出方案，“一步到位，一桿插到底”教學(xué)方式呈現(xiàn)的是往往結(jié)果而不是過程，教的是死記硬背結(jié)論而不是啟迪思維，這樣教學(xué)難以激發(fā)學(xué)生的積極性，容易導(dǎo)致知識理解的斷裂.問題解決整合的實際問題屬于復(fù)雜系統(tǒng)，整合水平，學(xué)生的抽象思維和形象思維要求很高，特別是與數(shù)學(xué)知識相結(jié)合.更會使部分學(xué)生感受措手不及，措不清頭腦.

學(xué)生在學(xué)習(xí)“壓強”這一核心概念的過程中，運用學(xué)習(xí)進階理念分析，學(xué)生對壓強概念理解關(guān)鍵在對壓力作用效果探究的過程的體驗，激活學(xué)生的內(nèi)部動機，動員學(xué)習(xí)的主動性和主動性.通過學(xué)生認知壓力概念，分組探究壓力大小作用效果證明前概念的理解是正確的，通過分析總結(jié)，對壓強概念形成的理解，學(xué)生的思維也發(fā)生著順應(yīng)、同化、升華的不斷變化.創(chuàng)新階段關(guān)注社會熱點“盲人行道”，將這一知識應(yīng)用到實際的問題，既體現(xiàn)了物理學(xué)習(xí)的價值，又可以起到知識點之間的聯(lián)結(jié)作用.

綜上研究，如何高效認知發(fā)展階段實現(xiàn)對核心概念的整合和思維能力的培養(yǎng)，將是教育教學(xué)的主要研究方向 .學(xué)習(xí)進階研究作為物理教學(xué)提高核心素養(yǎng)的設(shè)計理念，是新的課題研究方向，以后會受到教師的廣泛研究和實踐.