初中物理概念学习进阶的个案研究——“压强”教学实例

谭振兴 庄中木

(1.广东省湛江市湛江中学 524002;2.广东省湛江经济技术开发区民安中学 524081)

压强的概念是初中物理的三个核心概念之一.压强知识与生活密切相关.同时学好压强对于进阶学习高中气体性质将起到铺垫作用.本文以初中物理的“压强”为例，研究了初中物理核心概念教学的先进教学策略.

一、进阶分析

学生已有事实经验：经过一个学期物理学习，学生已初步具备了基本的实验观察、实验分析、实验归纳总结等多方面能力.

学生已有的知识及知识结构：学生学习“力”和“力和运动关系”后，对重力、弹力、摩擦力及力的平衡等知识有所理解，也懂得受力分析方法.但“透过现象看本质”的能力还不够强，因此我们物理概念教学中应注重过程探究、过程体验、过程感悟和学习方法的引导.

学生的思维特点：初二学生具有心理好奇、心态好强、个性好动的特点，在发散思维、迁移能力方面不是很强，学生从形象思维到抽象思维过程需要一段时间训练.因此，激发学生的认识需要是我们在物理教学中应注意的问题，通过激发使学生对物理产生强大驱动力，让学生继续提高他们在物理学研究中的物理核心素养.

二、进阶目标预设

在设计学习的高级起点和预设目标中，笔者为本课程设置了高级起点和目标，即压力，如下表所示.

进阶点进阶起点预设目标对压力的认识压力与重力联系与区别能够举例说出压力来源于重力的情况,以及二者不相等的情况.对压力作用效果影响因素的探究围绕“压力作用效果和什么因素有关”,能够设计实验能够说出控制不变量,并能说明改变哪个量、观察什么现象.我们怎样比较压力作用效果?对压强概念理解对压强的认识当压力和受力的面积不同时,我们如何比较压力的影响?会用压强公式进行计算压强公式理解能够记住压强公式.应用能力的提升常见的生活中增大或减小压强的方法依据压强公式,分别说出增大压强和减小压强的方法,并能举出多个相应的具体实例

三、教学过程与方法策略

1.统一进阶起点

游戏介绍，创造场景，激动人心的想法

设置目的：设置悬念，激发兴趣，通过游戏的体验活动引起学生的注意，使用在学生意识中不太可能的事情，激发学生探索其中的奥秘.

物理情景：游戏“气球会破吗”的物理情景，请几位学生逐个站在气球上，看看气球会不会破？

物理情景：给你一个气球，你用什么方法把气球弄破？气球受力一定会破吗？

教师引导学生积极参与体验活动，通过亲身体验，运用已学过物理知识解答当压力较大时气球不会破的原因.

2.认识压力

起点分析：在学习“重力，弹性，摩擦力”之后，我们对三种常见力有了更全面的了解.但对压力的三要素理解还是不够透彻，我们先通过体验实践感受压力的客观存在，再通过运用受力分析方法再一次认识压力，在理解后再逐步进阶，对”压力与重力的区别和联系“的正确理解.

设置目的：学会用力的三要素认识”压力“的概念以及“压力与重力联系与区别“，为压力作用效果的影响因素探究做好知识铺垫.

物理情景：什么叫做压力？压力的方向有什么共同点？压力与重力有什么联系区别？

评测反馈：本案例以学生前概念为出发点，先后经历“压力”、“压力与重力联系与区别”的构建过程，引导学生从原有生活经验出发，逐步搭建知识台阶，从而获得新知的经验，完成了原始积累到知识提升的进阶.

3.理解“压强”概念

起点分析：由以上实验得出的结论引导学生思考：本实验采用控制变量法探讨压力效应的影响，但在现实生活中，压力和受力面积往往会同时发生变化.如何比较压力的影响，从而比较压强.通过回顾速度的概念，迁移比值定义法理解压强的概念，并加强学生对压强公式的运用.

设置目的：通过探究实验，总结了压力效应的影响因素，使学生对压力概念生成过程有了初步的了解，为压力定义的理解奠定了基础.

物理情景：什么叫做压强？公式？单位？常见物体对地面的压强值？如：一张4开的报纸在展平时会在桌子上施加约0.5 Pa的压力;西瓜种子平放在桌子上，桌子上的压强约为20 Pa；中学生站立时的压强约为1.5×104Pa.

评测反馈：压力作用效果压强概念形成压强公式记忆压强值，这是一个循环往复、螺旋上升的理解过程，通过学习的迁移，实现了知识的应用，积累了新一轮的认知结构.这符合“从浅到深，越来越复杂的概念理解过程”的高级学习理论.

4.计算压强大小

起点分析：学生对压强有了初步的认识，接着要通过实例分析培养学生应用知识的能力，通过课堂检测试题过关训练，提高学生对压强公式的现运用能力.

设置目的：通过对具体问题的具体解决，整合、应用有关物理知识，巩固进阶的效果.

物理情景：道路可承受的最大压力为8×105Pa，10轮卡车的最大压力为5吨.采用4立方米石材，石材密度为2.5×103kg/m3，恒速时的总阻力为总重力的0.05倍.设每个轮子的接触面积为200 cm2，求：(1)问这辆卡车能否从该公路上通过？(需要通过计算来解释，g取10N/kg)(2)从物理角度测试，如果卡车超载会造成什么危害？

评测反馈：在对压强概念、公式理解后，让学生对“压强”的前概念的不准确理解有一个重新理解，通过以上例题的检测使学生在原有的知识上进阶，三个实际问题呈层式递推进的进阶的关系，一步一步，符合学生的认知特点和身心发展规律.

5.增大或减少压强方法与实例

起点分析：物理来自生活又高于生活”，学会运用压强公式解决简单的物理问题，通过展示一些生活中的场景和实例，让学生分析增加或减少压力的方法，引导学生关注社交热点问题.

设置目的：通过设置压强典型情景或事例，让学生学会分析，进一步理解压强的内涵.

物理情景：随着社会的发展和文明的进步，对人文关怀的要求越来越高.例如，为了便于盲人的行走，在街道的人行道上需要具有不均匀雕刻的盲道.请使用您学到的物理知识.

评测反馈：评测反馈本案例以学生前概念为出发点，先后经历压力认识，压力作用效果的探究，压强概念理解，增大或减少压强方法的构建过程，引导学生从原有经验出发，逐步搭建台阶，从而获得新的经验，完成从原始经验到科学知识的进阶，用分组实验.若不采用学习进阶设计理念，直接给出方案，“一步到位，一杆插到底”教学方式呈现的是往往结果而不是过程，教的是死记硬背结论而不是启迪思维，这样教学难以激发学生的积极性，容易导致知识理解的断裂.问题解决整合的实际问题属于复杂系统，整合水平，学生的抽象思维和形象思维要求很高，特别是与数学知识相结合.更会使部分学生感受措手不及，措不清头脑.

学生在学习“压强”这一核心概念的过程中，运用学习进阶理念分析，学生对压强概念理解关键在对压力作用效果探究的过程的体验，激活学生的内部动机，动员学习的主动性和主动性.通过学生认知压力概念，分组探究压力大小作用效果证明前概念的理解是正确的，通过分析总结，对压强概念形成的理解，学生的思维也发生着顺应、同化、升华的不断变化.创新阶段关注社会热点“盲人行道”，将这一知识应用到实际的问题，既体现了物理学习的价值，又可以起到知识点之间的联结作用.

综上研究，如何高效认知发展阶段实现对核心概念的整合和思维能力的培养，将是教育教学的主要研究方向 .学习进阶研究作为物理教学提高核心素养的设计理念，是新的课题研究方向，以后会受到教师的广泛研究和实践.