聚焦物理概念建構(gòu) 提升初中生學(xué)習(xí)力

唐來勇 葉成林

摘 要：教育的出發(fā)點(diǎn)和歸宿是學(xué)生學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)力是決定學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)鍵能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)力水平直接決定著教育的質(zhì)量.初中物理概念教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分.根據(jù)比熱容概念的特點(diǎn)，教師采取創(chuàng)設(shè)情境、科學(xué)設(shè)計(jì)、分組協(xié)作、分析歸納、科學(xué)建構(gòu)以及學(xué)以致用等方法、策略進(jìn)行課堂教學(xué)，幫助學(xué)生正確地建構(gòu)比熱容的概念，提升初中生的學(xué)習(xí)力.

關(guān)鍵詞：初中物理;比熱容;概念教學(xué);學(xué)習(xí)力

中圖分類號(hào)：G633.7 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ? ? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）16-0043-03

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題“聚焦物理概念建構(gòu)的初中生學(xué)習(xí)力提升研究”（項(xiàng)目編號(hào)：D/2020/02/353）.

作者簡(jiǎn)介：唐來勇（1968-），男，江蘇儀征人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué);

葉成林（1969-），男，江蘇儀征人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理課堂教學(xué)與實(shí)踐研究.

1 背景

學(xué)習(xí)力是人在學(xué)習(xí)活動(dòng)中起作用的、由心理結(jié)構(gòu)和身心能量組成的一種個(gè)性心理品質(zhì).學(xué)習(xí)力的三要素包括學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)毅力和學(xué)習(xí)能力.學(xué)習(xí)動(dòng)力是指引發(fā)與維持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為，并使之指向一定目標(biāo)的動(dòng)力傾向.學(xué)習(xí)動(dòng)力是關(guān)鍵，學(xué)習(xí)動(dòng)力包括外動(dòng)力和內(nèi)動(dòng)力.學(xué)習(xí)毅力是學(xué)習(xí)者為達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)而自覺克服困難、努力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一種意志品質(zhì).學(xué)習(xí)毅力是保證;學(xué)習(xí)毅力與自信、自制、抗挫力等要素相關(guān).學(xué)習(xí)能力是指學(xué)習(xí)者接受新知識(shí)、新信息，并用所接受的知識(shí)和信息認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題的能力.學(xué)習(xí)能力是基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力主要包括觀察能力、歸納能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、推理能力、分析和解決問題能力等.提升初中生學(xué)習(xí)力的方法很多，在初中物理教學(xué)中聚焦物理概念建構(gòu)的過程是提升學(xué)生學(xué)習(xí)力行之有效的方法.

物理概念是反映物理現(xiàn)象、過程、本質(zhì)、特征的一種思維形式，物理概念常常以定義的形式出現(xiàn).初中物理中有許多概念需要學(xué)生在認(rèn)知事物的過程中把它們的特點(diǎn)抽象出來，加以概括形成概念.初中生在學(xué)習(xí)物理的過程中首先需要建立起物理概念，然后才能進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它物理知識(shí)，因此概念教學(xué)在初中物理教學(xué)中顯得尤為重要.教師要根據(jù)物理概念的特點(diǎn)和形成過程采取適當(dāng)?shù)姆椒?、策略進(jìn)行教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)正確的概念，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)力.

那么，在初中物理概念教學(xué)中如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)力呢？本文以“比熱容”概念建構(gòu)為例具體說明如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)能力.

2 科學(xué)建構(gòu)概念提升學(xué)習(xí)力案例

比熱容是物質(zhì)的一種特性，它是反映物質(zhì)吸放熱（或容熱）本領(lǐng)的物理量，比熱容是初中階段比較難以建構(gòu)、理解的概念.本節(jié)內(nèi)容既是本章的重點(diǎn)也是本章的難點(diǎn).在此之前，學(xué)生已經(jīng)在初二學(xué)習(xí)了物質(zhì)的一些特性（如密度、硬度等）.在本章前一節(jié)學(xué)習(xí)了內(nèi)能、熱傳遞和熱量的相關(guān)知識(shí)，這些都為比熱容概念的建構(gòu)做了知識(shí)上的鋪墊.

考慮到學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，在比熱容概念建構(gòu)過程中我們將通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作、搜集證據(jù)、分析討論、歸納總結(jié)等步驟循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，讓學(xué)生充分體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，逐漸形成科學(xué)探究的能力;通過分組實(shí)驗(yàn)、合作交流培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和協(xié)作能力;同時(shí)在學(xué)生探究過程中有機(jī)滲透控制變量法、轉(zhuǎn)換法等科學(xué)方法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)表格并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)用圖像法等方法分析處理數(shù)據(jù)、歸納結(jié)論.從而讓學(xué)生在概念建構(gòu)過程中提升學(xué)習(xí)力.

本節(jié)課的教學(xué)理念是從生活走向物理，從物理回到社會(huì)，總體教學(xué)流程如圖1所示.

2.1 創(chuàng)設(shè)生活情境，引發(fā)學(xué)生提問，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

情境教學(xué)即利用多種教學(xué)手段通過外顯的教學(xué)活動(dòng)形式，營(yíng)造一種學(xué)習(xí)氛圍，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知，使學(xué)生形成良好的求知心理，積極參與到對(duì)所學(xué)知識(shí)的探索、發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)的過程.本節(jié)課具體創(chuàng)設(shè)生活情境如下：首先利用多媒體創(chuàng)設(shè)生活情境（如圖2所示）.

教師：看到這幅畫面及文字提示，你能提出什么問題？

學(xué)生：為什么海水和沙子在同一時(shí)刻的溫度不一樣呢？

教師：海水和沙子在同一時(shí)刻的溫度不一樣，請(qǐng)同學(xué)們作出合理的猜想與假設(shè).

學(xué)生：可能是沙子吸熱升溫比水快的緣故.

教師：請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)科學(xué)且值得探究的問題.

學(xué)生：物質(zhì)吸熱升溫的快慢與物質(zhì)的種類有什么關(guān)系？

以上教學(xué)過程通過創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，興趣是最好的老師，動(dòng)機(jī)和興趣是促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展的源泉和動(dòng)力.良好的動(dòng)機(jī)、濃厚的興趣能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力.進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，愛因斯坦說：發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更有價(jià)值.一切科學(xué)探究源于問題，問題是激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動(dòng)力.

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，滲透研究方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，沒有實(shí)驗(yàn)的物理課堂是缺乏靈魂的課堂.因此，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)吸熱升溫的快慢與物質(zhì)種類的關(guān)系.在前面學(xué)生提出問題的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步追問：影響水和沙子吸熱升溫快慢的因素，除了物質(zhì)種類以外，還有哪些因素？此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想家中燒開水的情景，學(xué)生自然會(huì)提出還與質(zhì)量、火焰的大小、容器的導(dǎo)熱性等因素有關(guān).

教師：那么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想方法是什么呢？

學(xué)生：控制變量法.即取質(zhì)量相等的不同物質(zhì)（水和沙），放在相同的燒杯中，用相同的酒精燈進(jìn)行加熱.

教師：用什么方法來比較水和沙子吸熱升溫的快慢呢？

學(xué)生：方法一，在加熱時(shí)間相同的情況下，觀察水和沙子升高的溫度.

學(xué)生：方法二，在升高相同溫度的情況下，觀察水和沙子加熱時(shí)間的長(zhǎng)短.

引導(dǎo)學(xué)生閱讀“信息快遞”： 如果加熱方法相同，就可以認(rèn)為單位時(shí)間內(nèi)物體吸收的熱量相等.加熱時(shí)間越長(zhǎng)，說明吸熱越多，本實(shí)驗(yàn)中把吸收熱量的多少轉(zhuǎn)換成加熱時(shí)間的長(zhǎng)短.即轉(zhuǎn)換法.

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)滲透了“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了研究物理的方法，而且有效培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力.

2.3 分組協(xié)作實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)動(dòng)手能力

聽來的不如看來的，看來的不如親自實(shí)踐得來的，只有實(shí)踐才能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力.

教師要求各實(shí)驗(yàn)小組首先通過討論明確實(shí)驗(yàn)步驟，并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄的表格.第1-13小組按方法一設(shè)計(jì)表格（見表1），第14-26小組按方法二設(shè)計(jì)表格（見表2）.

設(shè)計(jì)表格時(shí)，教師要講清表頭如何設(shè)計(jì)，相應(yīng)的物理量后面必須要有單位.接著同學(xué)們按照實(shí)驗(yàn)步驟并利用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并將數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中，這樣才能有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂^察能力和相互協(xié)作能力等.

2.4 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，科學(xué)描述結(jié)論，培養(yǎng)分析能力

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，我們身處信息時(shí)代.對(duì)信息分析處理能力成為當(dāng)代人適應(yīng)社會(huì)、緊跟時(shí)代的關(guān)鍵能力.

學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)，如何處理數(shù)據(jù)呢？教師引導(dǎo)學(xué)生以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)，利用表格中的數(shù)據(jù)分別作出水和沙子的溫度—時(shí)間圖像如圖4所示.

教師：質(zhì)量相等的水和沙子，哪一個(gè)升溫快？你是怎樣得到這一結(jié)論的？

引導(dǎo)學(xué)生利用圖像分析對(duì)水和沙子加熱相等的時(shí)間，比較水和沙子升溫的快慢.

學(xué)生：沙子升溫快.因?yàn)榧訜釙r(shí)間相等（即吸收相等的熱量）沙子比水升高的溫度多.

教師：質(zhì)量相等的水和沙子升高相同的溫度，哪一個(gè)吸收的熱量多？

你是怎樣得到這一結(jié)論的？

引導(dǎo)學(xué)生利用圖像分析水和沙子升高相同的溫度，比較加熱時(shí)間的長(zhǎng)短.

學(xué)生：水吸收的熱量多.因?yàn)樯呦嗤臏囟龋壬臣訜釙r(shí)間長(zhǎng)，即水吸收的熱量多.

這樣，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理得出結(jié)論：質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，在升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量不相等.

利用圖像法分析處理具有形象、直觀的特點(diǎn).能培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形結(jié)合的思想.歸納結(jié)論時(shí)，也要強(qiáng)調(diào)用控制變量的方式敘述，以培養(yǎng)學(xué)生使用規(guī)范語言表述能力.

2.5 點(diǎn)撥升華，科學(xué)建構(gòu)概念，培養(yǎng)歸納能力

物理概念是物理現(xiàn)象和物理過程的共同屬性和本質(zhì)特征在人腦中的反映，是對(duì)物理現(xiàn)象和物理過程的抽象化和概括化的思維形式.以上的結(jié)論還不是概念，必須在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提煉升華.于是教師給出示例：經(jīng)測(cè)定，2kg的水溫度升高10℃吸收的熱量是8.4×104J，2kg的沙子溫度升高10℃吸收的熱量是1.84×104J，那么1kg的水和沙子溫度升高1℃吸收的熱量分別是多少？學(xué)生計(jì)算：Q吸水=8.4×104J/（2kg×10℃）=4.2×103J/（kg·℃）;Q吸沙=1.84×104J/（2kg×10℃）=0.92×103J/（kg·℃）.

教師：?jiǎn)挝毁|(zhì)量（1kg）的某種物質(zhì)升高1℃所吸收的熱量反映物質(zhì)的一種特性，在物理學(xué)中用“比熱容”來描述，回想密度的定義，那“比熱容”該如何定義呢？表達(dá)式又是什么呢？

學(xué)生：將物體溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的乘積之比，叫比熱容.

表達(dá)式c=Q吸/（m·Δt）.

接著教師介紹比熱容的單位和物理意義.

教師：請(qǐng)同學(xué)們查看比熱容表，你能找出哪些規(guī)律？

學(xué)生：（1）不同物質(zhì)的比熱容一般不同.（2）同種物質(zhì)的比熱容跟狀態(tài)有關(guān).（3）水的比熱容最大.

這里的教學(xué)可以與密度的概念加以比較，強(qiáng)調(diào)都是利用“比值法”來定義的.如果學(xué)生不易找出規(guī)律，可提醒學(xué)生回憶密度表中的規(guī)律，比較它們有哪些相似之處.這樣幫助學(xué)生把學(xué)習(xí)密度的方法進(jìn)行遷移.通過以上的方法幫助學(xué)生比較自然地建構(gòu)比熱容的概念，從而培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力、知識(shí)遷移能力.

2.6 靈活運(yùn)用知識(shí)，解釋生活現(xiàn)象，培養(yǎng)應(yīng)用能力

學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)是應(yīng)用知識(shí)解決問題，知識(shí)只有在實(shí)際應(yīng)用中才能真正體現(xiàn)其價(jià)值和意義，學(xué)以致用就是要聯(lián)系實(shí)際，緊密結(jié)合自然或生活現(xiàn)象.

教師：為什么海水和沙子在同一時(shí)刻的溫度不一樣？為什么內(nèi)陸地區(qū)比沿海地區(qū)溫差大？

學(xué)生：因?yàn)楹Ｋc沙子受光照的時(shí)間完全相同，可以理解為它們吸收的熱量相同，但沙子的比熱容比海水的比熱容小，所以沙子吸熱升溫比海水快.同理，內(nèi)陸地區(qū)沙子、泥土多，它們的比熱容小，白天吸熱升溫快，而夜晚放熱降溫也快，所以晝夜溫差大.

對(duì)日常生活中的現(xiàn)象作出解釋，回應(yīng)了本節(jié)課開頭的物理情景，又從物理回到社會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力，分析問題、解決問題能力.

在初中物理教學(xué)中，我們要聚焦物理概念建構(gòu)過程，注重物理概念建構(gòu)方法，促進(jìn)初中生形成正確的物理觀念，并以此為載體提升初中生的學(xué)習(xí)力，為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展、終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ).

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（收稿日期：2021-04-21）