基于三类实例建构“机械功”概念的尝试与思考

摘 要：基于促进学生的行为、思维、情感参与，尝试不同类情境的呈现，建立“功”的概念，逐步发展学生的科学思维.

关键词：已有认知;情境;概念;和谐

作者简介：李卫军（1978-），男，秦皇岛卢龙人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理课堂教学.

物理概念的建立，需要在观察、分析一系列事实、现象或实验的基础上，运用逻辑思维方法、把事物共同的本质特征加以抽象而形成的，离不开感知和抽象两个过程.在人教版初中物理教材中，《功》位居第十一章《功和机械能》的第一节，包含“定性建立功的概念”与“定量计算功的大小”两部分内容.《物理课程标准（2011年版）》对科学内容定位在“了解”水平，要求 “3.2.3知道机械功.用生活中的实例说明机械功的含义.”

因功的概念比较抽象，且生活中少有用到，学生很难认识.而对功概念的认识水平直接影响后续“能”概念的形成和功能关系的建立.故“功”概念的建立就是学习的重点和难点.那么，如何帮助学生建立物理学中“功”的概念呢？笔者曾N次换校、借班授课，对此进行探索，在选取实例方面有一些感悟.

1 经验实例，四步建“功”

1.1 理论依据

美国教育心理学家奥苏贝尔提出有意义学习理论.有意义学习，是指在学习过程中，符号所代表的新知识能够与学习者认知结构中已有的知识建立实质性的、非人为的联系.也即，将要学习的新知识必须与学习者原有认知结构中的适当知识建立实质性的联系才能获得意义和理解.故此，对“功”的教学，定位在以“学生原有的认知和经验”为起点建构概念.

1.2 教学背景

借班上课，教师处理完浮力练习题后，把学生和课堂交给笔者，于是有了建“功”的第一次尝试.

其中，有这样一道练习题：容器中装水，气球和小铁块用细线连接，悬浮在水中，剪断细线……

1.3 “三例、四步”建立概念：

第一步，实例一

教师上课伊始，对同学们说：刚才，大家做了这样一道练习题（一边说，一边在黑板上画出图）.当细线剪断时，会有什么现象发生呢？

生：气球上浮，小铁块下沉.

师：对.那么，气球是在什么力的作用下上浮的？又是什么力让小铁块下沉的呢？

生：思考，表达.

师板书：

气球在浮力的作用下向上移动了一段距离，浮力有了成效.

铁块在重力作用下向下移动了一段距离，重力有了成效.

第二步，实例二：

师：请同学们注意这儿，将乒乓球按入水槽的水中，松开手，球会如何？

生：上浮，浮上来.

师：将球按入水中，请学生一句话描述发生的现象与原因.

生：思考，表达.

師板书：

乒乓球在浮力的作用下向上移动了一段距离，浮力有了成效.

乒乓球在重力的作用下向下移动了一段距离，重力有了成效.

第三步，实例三：

师：上一节，我们学了潜水艇和飞艇，那么，潜水艇下潜时，飞艇上升时，请你仿照以上，用一句话表达发生的过程.

生：思考，表达.

师板书：

潜水艇在重力作用下向下移动一段距离，重力有了成效.

飞艇在浮力作用下向上移动一段距离，浮力有了成效.

第四步，归纳建立：

师：同学们，根据分析的这些情况，请想一想，怎样就叫力有了成效？

生：尝试归纳.

师引导，生归纳：“力作用在物体上，物体沿着力的方向移动了一段距离，力有了成效”.

师：物理学中，就叫这个力对这个物体做了功，简称力对物体做功.

1.4 教后反思

以上4步，在内容方面，以学生已有的知识和经验做为新知的生长点，对知识的结构化形成具有积极意义;在过程方面，学生基于事实，经历了建构功概念的抽象概括的思维参与过程，体验了归纳的方法，对做功的本质有了基本的认识.但是如此设计，有其不足：

首先，“剪断细线”与“潜水艇”实例局限于课堂教学内容，而疏离学生的实际生活;物体移动方向局限于竖直方向，影响归纳的普适性.其次，“剪断细线”与“潜水艇”的两个实例，教师语言描述，学生凭想象呈现;水中按、放乒乓球，教师实际操作，但可见度小，且现象与分析对学生的思维缺乏冲击力.

2 科技、生产实例，两步建“功”

2.1 理论依据

要关注学生对概念的认知程度，更要重视学生学习概念的过程和方法，使学生在概念学习的过程中，培养良好的情感态度和正确的价值观，加强概念知识与科学技术、社会的联系.

2.2 教学背景

在第一次尝试基础上，笔者思考：选用什么样的实例，可见度大，易引起学生的思维冲突呢？采用最近发生的科技大事件为背景，引入概念的建立.授课当时是2017年4月底，于是在网上查找4月20日“天舟一号”发射的视频，用手机翻录下来，作为课件，进行第二次授课尝试.

2.3 “两例、两步”建立概念

第一步，实例一：

师：同学们，前几天，4月20号19点43分我国在科技方面发生了一件大事，大家知道吗？

生：惊奇地看看师，又看看同学.

某生小声说：天舟一号发射！

师：是的，这位同学比较关心国家大事和科技的发展，为你点赞.

师：这是天舟一号发射时的情境.同学们，你是否想过，是什么推动着巨大的火箭升空的呢？（一边说，一边点开视频）

生：水蒸气，空气……

师：有的同学观察到了，发射台的下面，燃料在燃烧.燃料燃烧生成燃气，产生巨大的内能，进而产生巨大的推力，推动着火箭向上运动！

第二步，实例二：

师：用课件演示叉车举高货物的现象，建立做功概念.

2.3 教后反思

利用“天舟一号”发射情境，与第一次授课相比，提高了可见度，形成了视觉冲击，同时激发兴趣，也应激活思维.但是，抛出这个实例后，看學生的反应，笔者感觉学生的思维并未被激活.究其原因是发射情境超出了学生日常的了解，难度较大，所以，会有比较多的干扰因素，影响针对“力做功”的分析.

由此，笔者想，这类素材适用于提出问题的情境，而不适合做建构概念的实例.若用于建构概念，应让学生在课前了解发射情境，为课上的分析做铺垫.

3 生活实例，三步建“功”

3.1 理论依据与教学背景

遵循物理课程的教学理念，回归物理的本源，从生活走向物理，生成实例建构概念.录播室授课.开始第三次建“功”尝试.

3.2 “二例、三步”建立概念

第一步，实例一：

为了避免室外马路上的嘈杂声影响录课效果，教师一边关闭窗户，一边演示讲解“窗户受到拉力的作用，沿着拉力的方向移动了一段距离，我们就说力对窗户有了成效，力做了功”.

第二步，实例二：

避免第一排靠窗户的学生看不清黑板一侧的字，师推、生拉桌子，使其后移.教师演示讲解“推并拉桌子时，桌子受到推力和拉力的作用，在力的方向上移动了一段距离，就说力有了成效，推力和拉力对桌子做了功”.

第三步，归纳：

师导生叙述：力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一段距离.就说力对物体做了功.

3.3 教后反思

本着从生活走向物理的教学理念，利用身边的事和物，创设情境.学生有实实在在的体验，感觉亲切、舒服，容易接纳现象中涉及的物理过程，学生在观察和分析一系列事实的基础上，抽象概括一系列具体现象的共同特征，抓住其中的本质特征，初步建立做功的概念.

4 建“功”之感悟

建立“功”的概念所选取实例，修改为以上生活实例之后，笔者深切体验到“从生活走向物理”教学理念的正确性与重要性，并对选取哪些实例作为情境素材来建构做功概念，有了如下思考：

建立“功”的概念，所用实例过于熟悉，则不足以激起学生的认知冲突;实例过于高远，则不能激活学生的思维.应选择学生能看得到的，可以体验的，或曾经体验过的实例.在原有体验的基础上，关注新的视角，形成新认知，这对学生的思维发展和知识结构的建构，具有积极的促进意义.

特别提出一点，情境的选取和创设如能动态生成才好，就似原本镶嵌于我们的课堂中，自然呈现，从而使课堂拥有生命的张力.长期进行这样的教学，必能使学生体会课堂、生活、物理、人这一系统的和谐之美，才有可能帮助学生形成物理观念，发展学科核心素养.

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：北京师范大学出版集团，2012.

[2]朱铁成.中学物理教学案例研究与分析[M].浙江：浙江大学出版社，2012.

[3]郭玉英.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M]. 北京：北京师范大学出版社，2017.

（收稿日期：2019-08-31）