初中物理概念中的變式與遷移策略探析

程軍

物理知識概念多，且具有抽象性，學生不易理解和掌握，必將影響學生學習物理的積極性.物理概念應該如何教學？如何從概念的變式與遷移中剖析概念內(nèi)涵，幫助學生加深概念的理解和運用呢？下面我們主要從概念正反例變式、概念的階梯型表達、概念的多維化變化等方面來闡述.

一、從正反例概念的變式入手，來實現(xiàn)概念內(nèi)涵與外延的理解

在物理概念教學中，通常分為三個過程：一是聯(lián)系具體材料，搭建具象化情境;二是展開物理思維啟發(fā)，分析比較，形成抽象概念;三是通過變式遷移，鞏固概念的理解與認知.對于概念的內(nèi)涵與外延，內(nèi)涵反映的是概念的本質(zhì)屬性，外延反映物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的對象，多表現(xiàn)為概念成立的條件或范圍.如果不進行概念變式與遷移，學生在面對新問題時，可能會無法理解概念，喪失物理邏輯關系.如對于密度概念，密度是一種特性，與顏色、氣味相比更隱蔽，主要是描述物體疏密程度的一種物理量.密度的概念是物質(zhì)的本身性質(zhì)，與形狀、大小、體積、質(zhì)量等無關，但與狀態(tài)、溫度等有關.對于密度概念的講解，我們可從自然界多種物質(zhì)的不同密度關系對照中，讓學生理解密度概念.但是，對于密度公式ρ=mV，為什么要用質(zhì)量、體積來定義？很顯然，學生理解了密度的本質(zhì)特性，但對其表征的方法不理解.由此，我們展開變式與遷移：對于一杯水，倒掉一半后，其密度如何變化？同樣，對于一杯水，降低外界溫度，使其結冰，此時冰的密度有何變化？冰的質(zhì)量、體積有何變化？再如，一瓶氣體，抽掉一半，剩下質(zhì)量、體積、密度如何變化？由此，對于密度的概念，其定義由質(zhì)量、體積來確定.我們通過對照固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等不同狀態(tài)，來分析密度與質(zhì)量、體積的關系，從而深化對密度內(nèi)涵的理解.相反，我們也可以通過反例來辨析概念.如在學習力時，力看似很普遍，學生也很熟悉.但對力的理解是感性的，缺失具體的邏輯分析.在變式遷移中，我們引出：人在路上走、壓路機在路上行駛、磁鐵吸引等現(xiàn)象，來對照不同的力的作用形式;再如，利用推、壓、吸等不同方式來作用于一個氣球，觀察力的存在方式.顯然，對力的形式有很多種，但力的作用效果卻是一致的.

二、借助于階梯型變換來分層呈現(xiàn)概念

物理學中的概念，往往可以用多種方式來表述.在講解概念時，教師也要善用變式與遷移，從不同視角來展現(xiàn)物理概念，幫助學生由淺入深地理解概念.例如，對于重力概念，可以進行變式遷移：用橫桿與線懸掛一小球，當橫桿水平時，小球與線受重力作用而豎直向下;當橫桿傾斜時，小球與線仍然保持豎直向下.說明，重力的方向始終是豎直向下的.再進行變式遷移，將某物放于斜面上，物體受重力的方向是什么？有學生將重力方向看作與斜面垂直向下;有學生認為重力方向為沿斜面平行向下;有學生將重心放在斜面上豎直向下.正確的做法是將重心置于物體的中心，豎直向下.由此，來逐漸讓學生認識重力概念，理解重力的方向是豎直向下.同時，在講解新概念時，有時需要聯(lián)系已學概念，由此及彼來促進知識的遷移.如在學習“功”概念時，僅僅了解“功”的定義是不行的，還要認識“功”的特點，做功的條件，為解決問題做鋪墊.在變式遷移時，當人費力推汽車，而汽車不動，推力是否對汽車做功？汽車關閉發(fā)動機后繼續(xù)行駛一段距離，這個過程牽引力是否做功？汽車被吊車起吊后平移到另一個位置，汽車重力是否做功？這些變式遷移，能夠從多種情形下來讓學生認識“功”及“做功”的條件，從而把握概念的內(nèi)涵，不被干擾條件所影響.

三、引入多維度變換，加強概念的形象化呈現(xiàn)

學習物理，對概念的理解和掌握是基本要求.對于物理概念，其表現(xiàn)形式往往具有多樣性.如一個概念，可以是用文字表述，也可以是用公式來表示，從不同物理量的邏輯關系上來呈現(xiàn)概念，還可以引入圖像方式，利用數(shù)學函數(shù)或圖表來表達概念.如在學習“電阻”概念時，對“電阻”的理解，可以從不同的變式遷移入手，多維化呈現(xiàn)“電阻”的存在形式.根據(jù)定義，電阻R=UI，對電阻的計算可以從電壓與電流比值關系中獲得，但對于電壓和電流可以變化，其比值為常量，與導體自身材料、尺寸有關，與電壓無關.再者，對于電阻的描述，文字上表述為對電流的阻礙作用，對于任何導體，本身都有阻礙電流的性質(zhì).另外，電阻本身與電流、電壓之間具有一定關系，即對于同一電阻，電流與電壓成正比.這些不同的闡述方式，都能從不同方面來展現(xiàn)“電阻”的特性，讓學生全面了解“電阻”的含義及應用方法.

總之，在物理概念教學中，通過引入變式與遷移，可從不同層面剖析概念，增強學生對概念的深刻理解，循序漸進地提高物理教學質(zhì)量.