基于理性思維 探究物理概念生成

蘇海建

(江蘇省如皋市江安鎮(zhèn)濱江初級中學(xué) 226534)

在物理核心素養(yǎng)中，理性思維是基本內(nèi)涵，物理學(xué)中的概念是構(gòu)建物理模型的基礎(chǔ).對概念的講解，一些教師重知識傳授，輕理性求知，導(dǎo)致學(xué)生概念辨析不清，影響對物理問題的有效解決.庫恩認為：“理性思維是智力發(fā)展的最終目標，教育的核心在于發(fā)展學(xué)生的理性思維”.崇尚事實與證據(jù)，啟發(fā)學(xué)生的實證意識，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度，從理性思維層面來提高學(xué)生觀察、比較、分析、判斷、質(zhì)疑等優(yōu)秀品質(zhì).面對物理學(xué)，概念是基本知識點，對概念的提出、建構(gòu)，直接關(guān)系到學(xué)生理性思維的認知能力.藉由此，就學(xué)生在物理概念生成中理性思維的培養(yǎng)提出幾點建議.

1 運用情景創(chuàng)設(shè)，形成正確物理觀念

物理概念具有抽象性，因而對初中生而言具有較高的學(xué)習難度.一來學(xué)生的生活閱歷有限，需要在教師的引導(dǎo)中才能發(fā)現(xiàn)生活中的物理細節(jié)和現(xiàn)象；二來部分教師圍繞教學(xué)重難點展開課堂，未能站在學(xué)生的角度以學(xué)生能理解的方式，對物理概念進行簡化和講解，致使教學(xué)效率不佳.基于此，教師應(yīng)當為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，讓學(xué)生主動積極融入到物理概念的分析和學(xué)習之中，使之形成正確的物理觀念.教師要保證教學(xué)情境與教學(xué)內(nèi)容之間的緊密聯(lián)系，這能為學(xué)生明確思考方向；教師還要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習現(xiàn)狀靈活的調(diào)整教學(xué)策略，保證學(xué)生能夠在思考的過程中，主動發(fā)現(xiàn)物理概念的深意.

以“額定電壓和額定功率概念”的教學(xué)內(nèi)容為例，首先，教師為學(xué)生演示實驗，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境.教師做實驗的過程中，讓學(xué)生將實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行記錄得出以下表格：

電壓U(V)電流I(A)電功率P(W)亮度情況1.00.210.21暗2.50.310.76亮3.00.340.34更亮

其次，教師提出問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習積極性，使其主動融入到學(xué)習情境之中.教師：“小燈泡兩端電壓數(shù)據(jù)的改變與其實際電功率的改變有什么關(guān)系？”意在讓學(xué)生察覺到燈泡銘牌標記數(shù)值的重要性.最后，引導(dǎo)學(xué)生對得出的結(jié)論進行歸納和總結(jié)，學(xué)生1：“燈泡兩端實際電壓增大時，燈泡的實際電功率也會增大.燈泡兩端實際電壓減小時，燈泡的實際電功率也會減小.由此可見，燈泡實際電功率隨加在它兩端實際電壓的變化而變化.”學(xué)生2：“燈泡銘牌上的2.5V，是燈泡正常工作時的電壓，也可以稱之為燈泡的額定電壓.”

2 善用畫圖模型，建構(gòu)抽象思維能力

對物理概念的認識，可以通過畫圖方式，來展示物理現(xiàn)象，或者引入物理模型，實現(xiàn)對物理某一特性的概括性描述.物理模型的構(gòu)建，是培養(yǎng)學(xué)生理性思維的重要途徑，物理建模過程，本身就是科學(xué)研究的必備能力.從物理學(xué)中的概念講解中，教師要多引入圖示法、模型法，讓物理概念直觀化、形象化.比如對于“重力”概念的揭示，什么是“重力”？“重力”表現(xiàn)為什么？單純從物理學(xué)知識來概括“重力”，“重力”方向的辨析，學(xué)生不易理解.怎樣理解“豎直向下”？為此，觀察圖1所示.

圖1

從甲圖中，當小球靜止時，垂線與水平線垂直，該小球受重力影響，其方向為“豎直向下”；從乙圖中，當鐵架傾斜后，小球再次靜止，此時小球受重力影響，其方向仍然與水平面垂直，即“豎直向下”.由此推斷，“重力”的方向始終是“豎直向下”.一些學(xué)生對“豎直向下”的理解，停留于“向下”，把“豎直”與“垂直”混淆.為了增進學(xué)生對“豎直向下”的深刻認知，我們通過布置任務(wù)，讓學(xué)生分組討論不同靜止的物體，其所受的重力及方向如何.如平放在桌面的“小汽車”，其重力方向與桌面垂直，其重力方向“豎直向下”；飛行中的飛機，其重力方向“豎直向下”；漂浮在水中的小木塊，其重力方向“豎直向下”；停放在斜面上的小木塊，其重力方向依然為“豎直向下”.

對“重力方向”的認識和探究無疑是一個難點，還要讓學(xué)生知道“豎直向下”與平時所說的“向下”也有所不同.對于“地球”上的任何物體，其受“重力”的方向始終是指向地球球心的.我們來觀察飛在空中的足球，足球受重力影響，如何畫出其重力方向？通過比較，無論是靜態(tài)還是動態(tài)物體，其重力所受的方向都是“豎直向下”，指向地心.借助于物理實例，讓學(xué)生畫出物理模型，找準關(guān)鍵點，加深對物理概念的正確理解.

3 揭示因果論證，強化科學(xué)分析能力

在布魯姆認知理論中，分析、判斷、創(chuàng)造屬于高階思維.認識物理概念，不能停留于概念本身，要通過探究概念的因果關(guān)系，引領(lǐng)學(xué)生從概念分析中做出正確判斷，形成邏輯推理能力.物理概念，在課堂上，教師所列舉的事例，增強了學(xué)生的感性認識，但缺失嚴謹?shù)姆治?、論證和推理.舉例來講，對于“功率”的認識，可從一些生活事例中，結(jié)合“做功快慢”來辨析“功率”概念，學(xué)生有了初步感性的認識，但對于“功率”的本質(zhì)，仍然辨析不透徹.為此，我們結(jié)合具體實例，將1噸貨物，從地面運送到3樓，第一種采用人工方式，耗時3小時完成；第二種為小型起重機提升方式，耗時1分鐘完成；第三種為大型起重機吊裝方式，耗時30秒完成.分析對比這三種方式，請同學(xué)們思考：這三種方式，對貨物所做的功是否相等？所用時間是否相同？哪種方式做功快，哪種方式做功慢？

認識了“功率”概念，對于“功率”如何計算？舉例來講，一個人在走路時的功率是如何計算？在分析人的走路功率時，需要了解人走路做的功，以及所耗費的時間，假設(shè)人走路時，與地面的摩擦力為重力的0.1倍，則通過計算所走距離、時間，以及人的體重，就可以計算出走路的功率.由此，對于本節(jié)所探討的“功率”概念，學(xué)生能夠從生活中的“功率”現(xiàn)象入手，結(jié)合實例來對比“速度”概念，從感性認知，來體認、分析“功率”的計算方法，逐步建構(gòu)其“功率”的概念，增強學(xué)生科學(xué)思維與分析能力.

4 突出問題啟發(fā)，培養(yǎng)邏輯推理思維

學(xué)習物理，了解物理現(xiàn)象，融入所學(xué)的物理知識，來展開科學(xué)推理.科學(xué)推理是建立在事實依據(jù)基礎(chǔ)上，通過辨析客觀邏輯關(guān)系，來展開分析、判斷，得出物理結(jié)論的過程.教師在引領(lǐng)學(xué)生展開邏輯推理時，要巧用問題法，激活學(xué)生的問題意識.舉例來講，對于“動能”的學(xué)習，什么是“動能”？“動能”與“能量”有何關(guān)系？通常，從物體的能量入手，讓學(xué)生認識物體是否具有能量.在概念表述中，一個物體能對另一個物體做功，就表明這個物體具有能量.從生活中，流動的水、飄動的風，飛行中的子彈等等，是否具有能量？通過討論，當翻滾的河水將堤壩沖塌，河水使堤壩發(fā)生了變化；當風將雨傘掀翻，傘的形狀發(fā)生了變化；當子彈打向蘋果，蘋果被打碎.這些現(xiàn)象表明，流水、風、子彈都是具有能量的.對上述現(xiàn)象進行歸納，教師鼓勵學(xué)生用簡潔的語言來表述這些物理現(xiàn)象，最終概括為“運動的物體具有能量”.

同樣，在學(xué)習“功”時，前面所探討的是“功率”，而對于“功”，概念表述為“力與物體在力的方向上通過的距離的乘積”.如何理解“功”的本質(zhì)？我們可以搭建生活情境，從生活實例中來揭示“功”的內(nèi)涵.請同學(xué)對比，叉車提升重物，人用力推車，這兩種力與運動的關(guān)系，有何共同點？通過對力的分析，叉車提升重物，施力者為叉車，受力者為重物，受力方向為“豎直向上”，物體的運動方向也是“豎直向上”；對于人推車，施力者為人，受力者為車，受力方向為“水平向前”，小車運動方向為“水平向前”.對比兩種力的作用過程，顯然叉車對重物的作用，使得貨物在力的方向上運動了一段距離；人對車的作用，使得車在力的方向上運動了一段距離.說明這兩種力的作用，都對受力物體做了功.可見，對于“功”的理解，從生活實例中，引入對比分析，讓學(xué)生結(jié)合物理問題，展開理性思維，引領(lǐng)學(xué)生對生活現(xiàn)象進行辨析、歸納和推理，逐漸形成邏輯推理能力.

5 注重延遲評價，發(fā)展創(chuàng)新思維能力

學(xué)習物理，疑惑是必然存在的.面對疑問，要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑.在科學(xué)思維中，質(zhì)疑是一種學(xué)習品質(zhì)，也是發(fā)展學(xué)生理性思維的重要目標.在講解物理概念時，對于學(xué)生的迷思，教師可以通過延遲評價，留給學(xué)生思考的空間、時間，引領(lǐng)學(xué)生反思、質(zhì)疑，培養(yǎng)科學(xué)批判思維.舉例來講，對于“慣性”概念的學(xué)習，什么是“慣性”，怎樣理解“慣性”？從生活中，對“慣性”的分析，概念相對抽象，學(xué)生往往將“習慣性”作為“慣性”來解釋.認識“慣性”活動中，對于“慣性”與速度大小無關(guān)，而與物體質(zhì)量有關(guān)，很多學(xué)生感到難以理解.

總之，在物理學(xué)中，對理性思維的培養(yǎng)，要貫穿始終.物理概念的講解，教師要善于引入畫圖、分析物理邏輯關(guān)系，突出問題引領(lǐng)，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，將物理概念感性認識，轉(zhuǎn)換為理性的推理過程，逐步建構(gòu)學(xué)生科學(xué)思維.