概念教学：经历过程 渗透思想 发展能力

梅建芬

摘 要： 概念教学是学生掌握物理知识、体会物理思想方法、形成正确物理观的重要载体.让学生经历概念的形成过程，渗透物理思想及方法，发展学生物理思维能力并积累物理活动经验成为提高课堂教学品质的内在要求.本文以“压强”一课为载体，从教学设想、教学实践及教学效果三个维度尝试总结概念课教学的核心关键与实施策略.

关键词： 经历过程;物理思想;思维能力

1 教学背景

概念是反映事物本质属性的思维形式，正确的概念是科学抽象的结果.物理概念是物理的逻辑起点，是学生认知的基础，是学生进行物理思维的核心，在物理的教与学中具有重要的地位.笔者2018年5月参加了江苏省教育学会组织的“初中物理优课评比”教学研究活动，设计并试教了苏科版八年级下册“压强”一课并获一等奖，本课例尝试对物理概念教学进行实践研究，通过让学生经历概念的形成过程，渗透物理思想与方法以期获得对物理概念教学最优化从而发展学生思维能力.

2 对教材内容的基本认识

压强作为一个比力更为抽象的概念，不仅有丰富的应用情境，而且是后续液体压强、气体压强、浮力等复杂知识的基础.尽管和压强相关的日常生活经验很多，但是很难与学生头脑中已有的图式联系起来，因为日常生活中用到“压力”一词的频率要比“压强”多，所以学生就容易形成错误的概念图式，即：“压力越大，压强越大”.为让学生建立正确的概念，教材从认识压力，探究影响压力的作用效果入手建立压强的概念，其中心是围绕压力与压强的概念的建立及应用展开的，教材编排的思路顺应了新课改倡导的理念，凸显了探究实验的重要性.但是，教材在得到定性结论后，直接过渡到压强的定义，显得有些突兀，忽视了压强概念建立的过程.事实上，压强概念的得出究竟是经由比值定义法还是控制变量法在实际教学中，一直是一个被教师含糊的问题.对此，笔者认为，显化压强概念建立背后的科学方法至关重要，而通过多轮教学实践证明比值定义法更能让学生获得压强概念建立过程中的核心与主线，因此也只有明晰这一比值定义法展开的过程，对概念的理解才能足够深刻，才能更深入地理解压强概念的内涵与外延.

3 教学设想、实践研究与教学效果

3.1 概念建构策略一：创设情境，获得感知

【教学设想】概念教学得以充分展开的根本原动力是学生已有认知结构与新概念之间是否平衡.根据皮亚杰的认知发展理论，学生遇到新概念时，总是先用已有认知结构去同化，如果获得成功，就得到了暂时的平衡.如果同化不成功，就会调节、改造已有认知结构，来顺应新概念以达到新的平衡.因此学生已有的认知结构对新概念的学习起着非常重要的作用，在本课引入环节中尝试利用新概念与学生已有认知结构之间的差异来设置相应的教学情境，以使学生能够意识到这种不平衡，从而引起学生的认知需要，促使学生展开积极主动的学习活动.

【教学实践】选两个力气较大的男同学进行PK，分别将两个易拉罐压入沙坑，在规定时间看谁压得深？再请一位力气较小的女同学PK赢的男同学（如图1所示），竟然产生了意想不到的作用女同学竟然把易拉压得更深（如图2所示）.揭秘：图3.

提出问题：（1）易拉罐陷入沙坑是受到了什么力？（2）易拉罐陷入沙坑的深度为什么不同？

【教学效果】通过活动设计让学生看到了意想不到的作用，让学生原有的认知——压力大，压力的作用效果就大与后来观察到的现象——压力大压力的作用效果不一定大两者产生强烈的冲突，学生快速进入求知状态.同时两个问题直指本节课要解决的重点压力与压力的作用效果.

3.2 概念建构策略二：思维加工，形成定义

【教学设想】概括是形成和掌握概念的前提.如果相关的概念始终停留在问题的具体情境，未能帮助学生实现必要的抽象概括，那就不能认为学生已经较好地掌握了概念.所以，在构建压力概念的过程中除了给学生提供适量的、具有代表性的的实例外，更重要的是引导学生发现它们的共同属性，并将共同的本质属性结合起来，形成概念的定义或用自己的语言来表述概念的本质属性，这样更有利于学生更好地习得概念.

【教学实践】感知作图：人站在地面上对地面有压力吗？手推竖直墙面对墙面有压力吗？引导学生通过观察足印与手印感知到“挤压”产生的压力的方向与作用点.

总结归纳：所画的力的示意图有何共同点？（如图4所示）.

这种垂直作用在物体表面并且指向被压物体的力叫压力.

模型强化：“垂直”“物体表面”（如图5所示）

灵活运用：人站在斜面上，画出人对斜面的压力.

压力与重力是不是同一个力，它们大小一定相同吗？

活动体验：让学生把文具盒平放在在掌心感受文具盒对手掌的压力，把手掌倾斜，对比感受文具盒对手掌的压力大小有没有变化.

实验拓展：方案1：把重物放在钢锯条上，观察钢锯条的形变.（如图6所示）形变程度变小说明了什么？

方案2：把重物放在电子秤上称物体对支承面的压力，观察示数（将电子秤改装直接读出压力的大小）;将电子秤倾斜，观察示数的变化，引导学生思考两种情况人的重力有没有发生变化？电子秤示数会变小说明了什么？

说明：两个方案可以根据学生的学情不同进行选择性实施.如果学生基础较为薄弱，也可以不拓展.

【教学效果】设置水平面上踩足印和竖直面上压手印的活动情境，以问题驱动为导向，引导学生根据形变感受压力方向，得出压力的概念;利用画图比较、模型强化、活动体验来总结压力和重力的区别、联系，认识到水平面上受到的压力与放置物体重力的关系.为后面的探究与压强的应用作好铺垫.

3.3 概念建构策略三：提出问题，合作探究

【教学设想】丰富学生的学习方式、改进学生的学习方式，是初中物理课程追求的基本理念.学生自主探究是建立概念的一个重要环节.教师针对教材中的關键处，疑难点精心设计出符合学生实际能力的自主探究活动.通过学生的自主探究活动，既是暴露学生各种疑问、困难和矛盾的过程，又是展示学生的聪明才智、独特个性、创新成果的过程，同时也有利于澄清模糊认识，正确建立概念，理解物理概念.

【教学实践】

情景感知：如图7所示，小明在雪地寸步难行，踩着滑雪板的芳芳却行走自如，为什么？

思考分析：压力的作用效果是使物体发生形变.同样的受压面，陷入深浅不同，压力使物体发生形变的程度不同，压力的作用效果不同.

提出问题：对于相同材料的受压面，压力的作用效果与那些因素有关？

观察体验（选择性体验、分享、交流）：

（1）用右手食指的指尖压左手，用右手握拳压左手，体会两次实验有什么不同？每一次都尝试改变压力大小，比较感受.

（2）在橡皮泥上按压手印，手印的深浅不同与什么因素有关？

（3）你能用铅笔设计实验来支持你的观点吗？

（4）平时你是如何按图钉的？如果按不进你会怎样做？按压时手为什么会去接触钉帽一端，而不去选择钉尖一端？（请一位同学把帕斯卡的像用图钉钉起来）

提出猜想：压力作用效果与压力的大小、受力面积大小有关.

设计实验：以小组为单位，先根据问题讨论活动方案，然后进行学生实验，最后自主归纳实验结论.

提供的器材有（如图8所示）：小桌、砝码、海绵、装有沙子的容器、盛有适量水的矿泉水瓶、木板等选择合适的器材设计实验验证猜想，设计时思考以下问题：

a可以用什么方法来研究压力、受力面积大小对压力作用效果的影响？

b应该选择什么样的被压物体？

c实验中如何反映压力的作用效果？

d如何改变压力（受力面积）的大小？

e可以设计哪些不同的实验来证实猜想？

（在方案完善的基础上进行实验.要求：四人为一组进行实验探究，分工要明确，操作要有序，并及时记录实验结果.）

展示交流、得出结论：交流展示汇报本组的研究课题、实验方案、实验过程、实验结论.

【教学效果】通过引入大量感性材料，并创设良好的思维环境与活动体验环境，让学生逐渐从感性的体检到理性的思考，形成正确的物理图景，为学生形成概念积累经验.在这个环节，学生通过小组合作探讨出多种实验方案，笔者并没有急于求成推出正确的结论，而是给予学生更多的交流展示的机会（如图9所示），让全班同学针对问题进行质疑、补充，引导学生 同伴互助、思考解决，让学习真正发生.

3.4 概念建构策略四：建构概念，揭示本质

【教学设想】物理概念、物理方法与物理思想的起源与发展都是自然的.概念的形成实际上是水到渠成、浑然天成的产物，概念课就应该使概念得出自然、水到渠成.本环节的教学，力求使学生了解压强概念的背景和形成过程，了解为什么要引入这个概念，怎样定义这个概念.概念必须通过学生的思维才能把感性认识升华到理性认识，这是认识的飞跃，也是使学生形成概念的关键一步.为实现这一飞跃，就必须启动学生的思维，让学生通过比较、分析、判断、归纳等正确思维，揭示概念的本质，全面掌握概念，促进学生认知规律向更高水平发展.

【教学实践】

问题呈现：方案1：根据探究实验可知，受力面积相同时，通过比较压力的大小可以比较压力的作用效果，压力相同时，通过比较受力面积的大小可以比较压力的作用效果.如果压力和受力面积都不相同呢？

案例呈现：在四条腿的小桌上放2个钩码与16条腿的小桌上放4个钩码，哪一次对水平桌面的压力的作用效果更大？压力的作用效果该如何比较呢？（学生思考尝试解决，最后放在沙盘中验证）

方案2：一学生站在地板上，手捧重物后，学生对地面的压力的作用效果如何变化的？

一学生站在地板上，提起一只脚后，学生对地面压力的作用效果如何变化的？

两学生站在地板上，压力与受力面积都不同，如何比较两位学生对地面压力的作用效果呢？

类比建构见表1：

需要建立一个新的物理量来科学地表示压力的作用效果.

根据相同受力面积比压力，物理学上引入压强这个物理量表示压力作用效果.

说明：在同一受压面上，压强越大，则压力的作用效果越明显;被压物的材料不同形变不同时，就不能以形变大小来比较压强大小.

学生类比速度学生自主构建压强的符号、表达式、单位、物理意义.在学生自学教材的基础上，学生汇报学习所得，教师作适当点拨，整理压强概念的相关内容.

【教学效果】实际进行教学时笔者采用了方案一，当直接比较压力作用效果的时候，发现直接比较无法得出符合学生日常经验的结论.即压力大的物体产生的作用效果反而小，针对这一困惑和急骤的认知冲突，学生出现了较大的困惑，教师引导学生分析原因：导致直接比较出现困惑的原因是没有选取相同的标准.于是，解决问题的方法就落脚于在比较时对相同标准的选取.

在此基础上再通过类比迁移的方法，唤醒学生已有的认知，建立新旧知识的联系，学生像科学家一样经历概念建立的过程，自主寻找更具普遍性的比较压强的方法.通过类比，还让学生感受到比值定义法在物理学中的应用，促进学生在方法上的迁移，从而真正促进学生智力的发展.

3.5 概念建构策略五：纵横联系、巩固概念

【教学设想】学生对刚形成的概念的认识是不全面的，不巩固、不完全、不深刻的，甚至是有偏差的，这就需要合理运用各种变式，及时引导学生对新概念进行再认知，使学生从不同的角度去认识概念的本质，明确概念的内涵与外延.

【教学实践】

计算应用：在水平雪地上如图11所示，穿着雪橇的大明总质量为80kg，每只雪橇与雪地的接触面积为0.2m2;而穿着运动鞋的小明总质量为50kg，每只脚与雪地的接触面积約为200cm2，比较大明与小明对雪地的压强.

分析强调：（1）压强表达式中各个物理量名称意义;（2）注意分析习题情境中包含的隐含条件：两只雪橇，站立时两只脚同时与雪地接触;（3）运用公式时的单位统一性.

概念深化：

比较压力的作用效果可以通过计算压力与受力面积的比值来比较，也可以像图12所示那样，直接通过同一受压面形变的程度来进行比较.

一个图钉的尖端轻轻一压气球就破了.再把气球放在很多钉的钉板上，气球又会怎样呢？

引导学生思考分析：如图13所示压力由一个S0来承担，压强大，如图14所示压力由将近50个S0来承担，压强小.压强其实就是压力的作用强度，是压力在受力面积上的分配.

生活应用：

每一物体能承受的压强都有一定限度，超过这一限度，物体就会损坏.

显示图片、视频、动画，学生根据所学的知识进行解释.

指出：生活中有些事例需要破坏物体表面，形变大一点（增大压强），如刀切菜、斧劈柴、啄木鸟吃虫子、壓路机压路面等;而有些事例中又要防止物体表面被破坏，形变小一点（减小压强），如滑雪、背书包、铺铁轨等.

学生举例生活中增大压强与减少压强的例子.（眼镜托、饮料盖、喝饮料饮料管等）

【教学效果】学生先分组自主计算，再投影学生的解题过程，再对结果进行讨论分析，通过本例题还起到另一个作用，再次强化压力作用效果比较的两种方法之间的关联性.演示气球实验是为了引导学生从压强的本质内涵上对压强有进一步的深入理解.最后通过应用，帮助学生从抽象概念上升为具体概念，从而巩固对概念的理解与认识，引导学生运用所学知识解决实际生活中遇到的问题，培养学生正确处理问题的能力，更让学生体会到学习的目的在于应用，在于了解自然、认识自然和与自然和谐相处.

4 结束语：追求概念教学的本来面目

物理概念是物理学大厦的基石，也是中学物理教学实践中遇到的困难最多的部分，概念教学的重点并不在于概念的本身，而在于引领学生建构概念的过程，在于学生的思维构造.所以概念不应仅仅作为一个名词来接受，还应作为一个动词来经历.教师应在准确把握学科本质和概念内涵的基础上，遵循学生认知规律，设计适恰的学习环境，创设有效的探究活动，渗透物理思想与方法，促使学生深切体验、深入思考，从而发展思维提升能力，这样的概念教学才会是自然的，顺应规律的，值得为之追求的.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]钱洪.基于创新教育探析初中物理教学的有效策略[J].中学物理，2017，35（7）：3.

[3]孟拥军.深度教学理念下的高中物理概念教学策略研究[J].中学物理教学参考，2017（10）：5-8.