动能概念构建过程的剖析

高守凯

(青岛第五十八中学 山东 青岛 266100)

凡是概念必有概括性和抽象性，一些物理概念还具有复杂性，很不容易理解.要使得学生对概念有饱满、生动、具体的感性认识，就必须重视概念的构建过程；要让学生全面、深刻、准确地理解概念，就必须重视概念的构建过程.所谓构建，就是对抽象事物全方位、多角度、深层次地建立.

1 问题的提出

现行课程正经历三维目标向核心素养的进阶，但是,在一些课堂上仍然只见“知识与能力”，不见“过程与方法”.在一次省级优质课比赛中，参赛选手讲授“§7.7 动能和动能定理”(人民教育出版社2010年4月第三版)，有的教师仅仅用了10 min时间就得出了“动能”的概念和“动能定理”的内容，之后就开始例题、练习、变式……直接上成了一节习题课.如此简化处理，把“物理”讲成了“物理题”，无视学生作为“未知者”境况，无视能量(动能)“这个最抽象的概念，却是物理学中最重要，意义也最深远的概念之一”(费恩曼语)，以为学生的头脑是空洞容器，可以随意装入知识；如此“灌输”，即使学生勉强接受，由于不是根植于“理解”的基础之上，并不知其所以然，学习效果并不会长久，对物理的理解和热爱更不会长久；如此课堂结构，解题是为了理解知识与掌握方法，还是学习概念和规律是为了解题呢？

回顾历史上科学家们对“运动量度”的争论和探究可知，人们要建立这个复杂而抽象的概念是那么的艰辛；学生在此之前也是刚刚开始接触由几个物理量来表示另一个物理量(势能Ep=mgh)，所以在此处应该谨慎地了解、分析和预测学情，进行“过程与方法”教育，进行物理观念和科学思维教育.

2 引入新课

一些教师在课堂引入部分使用“巨浪吞没轮船”的视频(取自教材所附光盘)，这一场景固然热闹、具有视觉冲击力，但是，巨浪不可以看成质点，其速度、质量都很复杂，其实并不利于引向动能的概念.

以高速飞行的子弹、呼啸而过的列车或者飞奔的运动员等等来引入，都比“巨浪吞没轮船”要好.他们也可以形成视觉冲击力，并且还可以方便直观地得到速度和质量与动能有关的结论，有利于定量地指向动能概念.但是，不管以什么内容和方式引入其实都不是关键，最重要、最有价值的应该是，从“知识与能力、过程与方法”的角度引入本课题：初中物理已经“定性”告诉我们动能与物体的质量m，速度v有关，上一节(§7.6 实验：探究功与速度变化的关系)为了“定量”讨论与动能相关的问题，通过实验探究，我们又得到了W∝v2，亦即Ek∝v2.那么动能Ek的具体表达式到底应该如何呢？

这样，我们就循着教材的逻辑，当然也是循着学生的前概念台阶和认知规律，由感性认知、定性了解，到理性认知、定量理解，使得学生对此概念的来龙去脉有了较为坚实的理解，这就叫实现“过程与方法”目标.

3 构建概念

(1)回顾定性结论,做功的过程必然伴随着能量转化(差值).

至此，我们才理解了课本为什么对这一个概念安排了一节实验课和一节理论课，就因为能量是最抽象、最重要、意义也最深远的概念之一.

再看教材用了“很可能……”“应该就是……”和“也印证了……”这样试探的语气、推测的语气、谨慎的语气来表达，应该就是为了回应100多年前科学家们的艰辛求索.

核心素养关注学生学习过程中的体悟，而非结果导向.仔细阅读教材可知，在给出任何概念时，教材总要做足够的铺叙，而非直接把概念点出来，即使“简单”如“质点”，都是举了大量实例来说明.还是那句话，概念的建立与学生背过有关定义、公式是两码事.学科知识并不能直接转化为素养，学科活动才是形成学科素养的渠道[3].

物理概念的建立，是学生学习入门的关键所在，是学习物理的起点和基础.能量观念又是物理学科核心素养中“物理观念”的重要要素.不能建立起清晰准确的物理概念，是许多学生被挡在物理学科门

外的重要原因.有些概念的建立，是源于生活体验，不知不觉就建立起来了.而更多的物理概念，是抽象思维的产物，需要循着严格的逻辑关系来构建.引领学生从不同的侧面、沿着不同的认知路径展开构建，也是他们训练物理思维和物理方法的难得经历.这正是以“三维目标”代替“双基”(基本知识与基本能力)的本意，也是从“三维目标”走向“核心素养”的要求.如果物理教学仅以知识为线索展开，容易导致教学设计聚焦于知识，仅仅专注于学生获得知识，而忽视对学生核心素养的培养.

总之，学习物理概念，大多要在定性感知和定量计算两个方面，深入研究并实施其构建过程.法国科学家庞加莱曾说过：“物理学是一系列事实、公式和法则建立起来的，就像房子是用砖砌成的一样.但是，如果把一系列事实、公式和法则就看成物理学，那就犹如把一堆砖看成房子一样.不，物理学要比组成它的事实、公式和法则要深刻得多！”[4]笔者通过对“动能”概念构建过程较为细致地剖析，正是试图让学生把握“房子”而不是认识“砖石”.