在初中物理概念教學中創(chuàng)設情境的思考

林雪榮 李品儀

【摘要】本文論述在初中物理概念教學中創(chuàng)設情境的策略，結合教學案例，從概念的引入、概念的形成、概念的應用以及概念與實際的聯(lián)系等四個方面入手，分析存在的問題并提出相應措施，以優(yōu)化初中物理概念教學，培養(yǎng)學生學科思維，發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】物理概念教學 創(chuàng)設情境 教學案例

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）13-0106-03

物理教學內容包括物理現(xiàn)象、事實、概念、規(guī)律和理論。如果物理概念是“點”，那么物理規(guī)律就是“線”，物理知識板塊就是“面”，初中物理知識方法的綜合形成“體”。無點不成線，無線不成面，無面不成體，牢固掌握概念是物理學習的基礎。物理概念是客觀事物關于物理的共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映，是對客觀事物和物理過程的抽象和概括化的思維形式。建構物理概念是非常復雜的認識與思維過程，物理概念教學不僅受教師對課程理念理解的影響，還受學生認知活動變化規(guī)律的影響。因此，教師選擇合適的教學方法來組織課程內容，能使物理概念建構過程成為培養(yǎng)學生科學思維的重要過程和載體。初中物理概念教學流程簡化如圖1所示。

然而在教學實踐中，重概念現(xiàn)象重現(xiàn)、輕概念建構過程，重知識教學、輕思維培養(yǎng)的現(xiàn)象普遍存在。缺少科學思維參與的概念建構就如同空中樓閣。因此，教師在物理概念教學中，需要運用豐富素材創(chuàng)設活動情境，引導學生通過觀察和實驗獲得必要的體驗，把原有概念與新知識聯(lián)系在一起，歸納出新概念。而活動式情境教學具有直觀、形象的特點和優(yōu)勢，教師精心創(chuàng)設的活動情境為學生設置認知梯度，讓學生眼看、耳聽、手摸、腦動，參與體驗，以幫助學生更透徹地理解概念。

一、概念引入階段，創(chuàng)設情境凸顯“共同屬性”和“本質特征”

建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境，即社會文化背景下，借助他人，包括教師和學習伙伴的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式獲得的。建構既是對新知識意義的建構，又是對原有經驗的改造和重組。

在物理概念的引入階段，學生以“注意”和“感知”活動為主。此階段的教學應注重趣味性和實踐性，宜采用趣味物理現(xiàn)象、物理故事、實驗等方式來創(chuàng)設情境引入概念，賦予抽象的物理概念鮮活的具體形象，從而更容易引起學生注意，激起學生的興趣，更快、更好地激發(fā)學生思考。

在物理概念引入中，教師所創(chuàng)設的活動情境應能夠突出概念的共同屬性和本質特征，這一點是教師在教學實踐中容易忽略的。下面是兩位教師在引導學生建立壓強概念時創(chuàng)設的情境。

案例1 學生閉上眼睛，在手掌上放質量相同的砝碼，其中一個砝碼墊在一托盤里，感受兩只手掌有什么不同感覺。

案例2 教師播放視頻：在沙灘上并排散步的男女青年留下一串腳印。男青年高大魁梧穿平底鞋，腳印很淺，女青年比男青年矮體重輕，穿高跟鞋，腳印較深。如圖2所示。

兩個案例取材于生活，力求讓學生感受看不見、摸不著的壓強，提升學生的感性認識，同時體現(xiàn)“物理來源于生活”的理念，能有效地吸引學生的注意，刺激學生的探索欲望。

材料的形變程度反映了壓強的作用效果，壓強越大則材料形變程度就越大，當壓強增大到一定程度后，材料就會遭到破壞。因此，在建立固體壓強概念過程中，應該讓學生觀察或感受物塊在壓力作用下的形變大小，或者壓力所造成的物體被破壞的程度。案例2極好地凸顯了壓強的本質特征，而案例1中，學生的感官不夠明顯，無法準確領悟壓強的本質特征。

二、概念形成階段，創(chuàng)設實驗情境感知概念

以實驗為基礎是物理學科最大的特點，很多的物理概念是在實驗的基礎上加以分析推理而得?；诖?，在概念形成階段，教師應該創(chuàng)設實驗教學情境，將物理概念教學的難點融于實驗情境中，除了讓學生在自己動手操作的過程中有深刻的體驗和豐富的感性認識，還需要引導學生運用分析、抽象、概括、推理等思維方法進行細致而有邏輯的思維加工，發(fā)現(xiàn)事物變化的原因、規(guī)律，或事物之間的聯(lián)系;通過概括找到事物的共同屬性，通過抽象抓住事物本質特征，把物理概念還原到生活中去。這一階段是培養(yǎng)學生科學思維的大好時機，而教學實踐中，教師常常忽略引導學生對感知的現(xiàn)象進行思維加工，或者思維的加工很粗糙，跳躍性很強，在創(chuàng)設情境后就直接拋出定義。例如以下壓強概念教學片段。

環(huán)節(jié)一：學生動手實驗，感受壓強的大小，并記錄實驗現(xiàn)象如下：

1.受力面積相同時，壓力越大，作用效果越明顯。

2.在壓力相同時，受力面積越小，作用效果越明顯。

環(huán)節(jié)二：教師在學生總結出上述現(xiàn)象后，直接告知學生用“壓強”表示壓力的作用效果;緊接著提出問題：現(xiàn)實生活中有時候壓力和受力面積都不相同，如何表示壓強的大小呢？學生沉默許久后，有一學生回答：計算單位面積受到的壓力。教師便順水推舟給出教材上呈現(xiàn)的壓強的定義。

這一定義過程，基本沒有引導學生進行思維加工。

那么，教師應如何引導學生對這個定義進行細致而有邏輯的思維加工呢？

人教版物理教材中給出的壓強的定義是：單位面積上所受到的壓力。筆者認為，教師可以這樣設計問題引導學生進行思維加工。

教師根據(jù)學生總結的實驗現(xiàn)象提出問題：“在受力面積相同時可通過比較壓力大小來比較壓強，在壓力相同時可以比較受力面積的大小來比較壓強。那么在壓力和受力面積都不同時，如何比較壓強的大小呢？我們可以想辦法轉換成相同的受力面積進行比較。轉換成多大的受力面積最方便呢？”學生很容易想到用單位面積最方便。接著，教師給出受力面積和壓力均不相同的兩組數(shù)據(jù)，讓學生根據(jù)剛才的思路比較兩個壓強的大小。

以上對壓強的定義過程，包含細致而有邏輯的思維加工過程：首先是把不同的壓力和不同的受力面積轉換成相同的受力面積進行比較。其次，多大的受力面積最方便比較呢？單位面積最方便。因此，只要求出單位面積上的壓力大小就可比較壓強的大小。最后對受力面積和壓力不同的兩組數(shù)據(jù)進行演算。這個過程讓學生自己經歷壓強的定義過程。

粵教版、滬科版物理教材中壓強的定義是：物體表面受到的壓力與受力面積的比。教師可這樣設計問題引導學生進行思維加工。

教師提問：“以上實驗現(xiàn)象說明，壓強大小肯定跟受力面積和壓力大小有關系，到底有什么關系呢？我們已經學過了速度、密度，同學們能不能類比這些定義，思考壓強的定義呢？”

上述定義壓強的過程，把壓強物理現(xiàn)象與學生之前學過的速度、密度等內容聯(lián)系起來，學生通過類比得出結論，也是一個思維加工的過程。

又比如以下升華概念教學片段。

師：物體是否能從固態(tài)直接變成氣態(tài)呢？

生：能。

師：口說無憑，實驗為證。接下來，我們通過做實驗進行探究。

師：今天老師提供給大家的材料是碘。

（教師運用課件展示碘的性質：紫黑色晶體，吸熱可以熔化，熔點是113.7℃）

師：碘裝在玻璃管里，請大家利用桌上的器材（碘升華管、一杯熱水、一杯冷水），看能否使碘直接從固態(tài)變成氣態(tài)。

（學生分組進行實驗，教師巡堂指導）

師：有哪些小組成功地讓碘從固態(tài)直接變成了氣態(tài)呢？

（學生紛紛舉手，教師請其中一小組代表匯報）

生：我們小組是把碘升華管放到熱水當中，看到碘慢慢從固體變成紫紅色的氣體。我們再把碘升華管放到冷水當中，發(fā)現(xiàn)它慢慢恢復了原狀。

（其他學生紛紛表示贊同）

師：看來其他小組也是相同的結論。從剛才的實驗我們可以發(fā)現(xiàn)，碘真的可以直接從固體變成氣體，還可以從氣體直接變回固體。這就是本節(jié)課要學習的內容。（教師板書升華的定義）

在上述教學片段中，整個思維加工過程只是進行了觀察，忽視了引導學生對思維進行理論加工。學生只是按照課本的結論進行講述，教師聽到學生的答案就認為他們都已經理解升華的定義了。而事實上可能還有不少學生有這樣的疑惑：“在碘升華的過程中，為什么是直接從固態(tài)變成氣態(tài)了呢？也許還是從固態(tài)變成液態(tài)后再變成氣態(tài)，只是變成液態(tài)的過程非常短暫，我們沒有觀察到而已?！比绻處熀雎詫W生的疑惑，就會失去培養(yǎng)學生思維的絕佳機會。

筆者認為，上述案例可這樣引導學生從理論層面進行思維加工，培養(yǎng)學生邏輯思維與推理思維。

師（引起學生的思考）：同學們，我們剛才觀察到碘從固體直接變成了氣體，有沒有可能碘是從固體變成液體后才變成氣體的呢？

師（繼續(xù)啟發(fā)學生）：剛才老師介紹了碘的熔點是113.7℃，咱們把碘放到熱水中，碘能熔化嗎？

生（恍然大悟）：不能熔化。因為熱水最高溫度也只能到100℃，碘是無法達到熔點而變成液態(tài)的，所以我們看到的確實是碘從固態(tài)直接變成了氣態(tài)。

在物理概念建構過程中﹐創(chuàng)設實驗情境有助于豐富學生的體驗，培養(yǎng)學生的科學思維，實驗結束后，教師既要避免直接將結論灌輸給學生，又要避免學生直接參考書本或依賴優(yōu)等生得出結論。教師應該注重引導學生從理論層面進行思維加工，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理意識，喚醒學生的思維創(chuàng)造，正確建構物理概念，發(fā)展科學思維能力。

三、概念鞏固階段，創(chuàng)設生活情境開展練習

概念學習的目的之一是能夠正確應用。物理習題大多涉及物理概念，學生若能在習題中正確應用物理概念解決物理問題，或者能利用物理概念來解釋生產、生活中的有關現(xiàn)象，物理概念才不會是枯燥乏味的書本知識，才會變得充滿活力和生命力，才可以說學生已經把物理概念內化了。

在學生建立概念后，教師應緊扣概念的內涵和外延創(chuàng)設生活化情境引導學生進行練習，并且練習應該有遞進性，不能急于提升和拓展。例如，在學生建構了壓強概念后，教師設計下列基于生活情境的練習題。

一張報紙平放在桌面上對桌面的壓強為0.5Pa。若是將報紙對折，則對折后的報紙對桌面的壓強是? ?Pa。將報紙撕去一半，剩下的部分對桌面的壓強為? ?Pa。

此題非常簡單，概念非常清楚，計算要求低。平鋪對折，受力面積改變，壓力不變，只有一個變量;撕去一半，受力面積和壓力同時改變，有兩個變量。這種生活化的、遞進的練習題，有助于逐步深化學生思維。

隨后，教師可以繼續(xù)追問，培養(yǎng)學生逆向思維：體重相同、所穿鞋子相同的甲乙兩名同學站在水平地面上，要想使甲同學對地面的壓強迅速減少一半，該采取什么措施？為什么？要想使甲同學對地面的壓強迅速增大1倍，該采取什么措施？為什么？此生活化習題是上一題的逆向問題，需要學生在理解壓強概念內涵的基礎上，用外在的語言描述出來，可以有效地培養(yǎng)學生的遷移能力、論證能力和逆向思維。

又如基于生活情境的功率概念練習題教學。當學生建構了功率概念后，教師設計了這樣的學生分組練習——探究“1瓦有多大”，為每組學生提供50克的砝碼2個、米尺1把。

師（設問1）：2個50克砝碼多重？豎直舉起2個50克的砝碼需要多大的力？

生：2個50克砝碼重100克;豎直舉起2個50克的砝碼需要1牛的力。

師（設問2）：把2個50克的砝碼豎直舉高1米做功是多少焦耳？

生：1焦耳。

師（設問3）：用多長時間將2個50克的砝碼豎直舉高1米的功率是1瓦？

生：1秒。

師：下面請同學們利用桌上的器材體驗1瓦有多大。

此練習題的設計優(yōu)點如下：第一，取材簡單。該題是在學生建立功率概念之后進行的初步訓練，涉及重要且基礎的問題，砝碼是學生學習過程中常見的器材，取材非常簡便。第二，概念明確清晰。學生對力、距離、時間等量進行詳細的分析，也對功率概念進行了具體的闡釋，學生參與感強。學生通過親自操作，體驗到1瓦的大小，增強了學生的實踐意識。確定力學中的1瓦的大小后，教師可以結合燈泡上的“25W”標志，讓學生意識到25瓦是25個小組團隊同時進行這一體驗活動的總功率，既豐富了學生的認知，深化了功率概念的學習，又發(fā)展了學生節(jié)能減排的意識。

四、概念聯(lián)系實際階段，創(chuàng)設實踐活動情境促進遷移

知識鑲嵌在情境中，當學生初步建立物理概念后，教師還應該創(chuàng)設凸顯概念本質特征的實踐活動情境，給學生搭建在實踐中運用物理概念的舞臺，讓學生在生活實踐中運用概念解決實際問題，從而更進一步認識概念的價值，也讓學生深刻體會到所學的物理概念并不是枯燥的物理符號，而是可以解決問題的鮮活力量，從而達到廣泛遷移和靈活應用物理概念的目的，使學生思維得到發(fā)散。

例如學生構建壓強概念后，教師創(chuàng)設實踐活動情境——增大和減小壓強的辦法。教師運用課件展示圖釘、縫衣服用的頂針、大頭針以及線切蛋糕圖片：“在生活中，我們有時候需要增大壓強，有時候需要減小壓強，堅韌的刀能切割食物，柔軟的線也能切割物體，是怎么做到的呢？請同學們利用老師提供的器材體驗一下。”教師展示的各種現(xiàn)象是壓強概念本質特征的直觀反映，是增大和減小壓強知識點在生活中直接且單純的應用，這些案例通俗易懂且是學生喜聞樂見的，既能很好地鞏固學生剛學習的壓強概念，又能通過實際應用增強學生的實踐意識。

慣性現(xiàn)象在生活中司空見慣，在學生學完慣性內容后，教師設計了如下有趣的生活情境。

首先回答問題：乘坐公交車時，如果司機急剎車或急轉彎，你有何感受？為什么？如何預防受傷？接著開展體驗性活動：模擬坐公交車的情形，一人當司機站著最前面，其余5人作為乘客隨著司機的口令，如啟動、剎車、左轉彎、右轉彎等，做出相應的肢體動作。

在上述體驗性活動中，倘若有“乘客”做出的動作與其他“乘客”的動作不同，其他學生會捧腹大笑，同時也會進行思考——到底是哪里做錯了。教師構建生活場景來呈現(xiàn)物理知識，并讓學生將公交車上的慣性現(xiàn)象展現(xiàn)得形象生動，讓學生將所學知識與生活情境相融合，建立起實際問題與書本知識的紐帶，讓學生真正把物理原理運用于生活當中，更好地掌握與靈活運用物理概念，提高思維能力。思維由理性到感性的轉變，是學生自我認識的又一次提升。

物理概念的建構和思維的發(fā)展，是一個持續(xù)的進程，每堂物理概念課都起著舉足輕重的作用。在情境教學與活動教學的理論指導下，對概念教學進行總體設計布局，關注促進科學思維發(fā)展，將情境創(chuàng)設、實驗、實踐性活動等多種方式相結合，運用學生喜聞樂見的方式進行引導、交流和分享，必將有效促進學生對概念的構建以及學科思維的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]馮敬文.不可輕視的“點”——淺談物理概念教學的重要性和應對措施[J].教育教學研究，2019（2）.

[2]閻金鐸，查有梁.物理教學論[M].南寧：廣西教育出版社，1996.

[3]王蕊濤.小學信息技術課堂教學的幾點做法[J].山西電教，2009（2）.

注：本文系廣西教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度A類課題“科技活動室支持下的物理活動教學研究”（課題編號：2019A068）的研究成果。

【作者簡介】林雪榮（1974— ），女，廣西桂林人，大學本科學歷，高級教師，特級教師，研究方向為中學物理教學研究;李品儀（1969— ），女，廣西靈川人，大學本科學歷，正高級教師，研究方向為中學地理教學、情境教學設計、中學德育。

（責編 秦越霞）