基于物理情境的思维发展型中考物理概念复习

摘   要：中考物理概念复习既需要帮助学生整合概念规律形成体系，也需要重视学生思维能力的发展。文章以学生思维发展为导向，创设有针对性的物理情境，高效率地完成了力的概念复习。

关键词：思维发展;中考复习;力;概念;情境

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）10-0012-5

1    传统概念复习课的不足

由于处在物理学习的起步阶段，初中物理的知识概念很多，且偏向定性的描述，初中学生对物理概念的理解存在很多困难，中考概念复习教学的困难也很大。目前，初中物理复习教学中主要存在以下几点不足。

第一，对知识概念的教学力度不够。中考物理复习课主要集中在规律的应用与计算、实验探究专题的处理等方面，在知识概念上投入的时间和精力不足，而且概念复习的策略相对匮乏，很容易回到做题的老路。

第二，概念复习缺乏物理情境的支撑。采用大量做题策略的概念复习课，缺乏情境支撐，不能解决学生在概念理解方面的困难，学生答题时仍然特别容易出错。在物理概念复习课中通常也很难见到实验的身影，实验对于物理教学的支撑作用在概念复习课中也并没有体现出来[1]。

第三，概念复习课在思维发展层面着墨不够。比如，常见的知识点梳理，只是触及到了记忆的低阶思维层次，而绘制概念图、概念表等，虽然思维层次提升了，但也缺乏质疑、创造等高阶思维。既然概念复习课不能在思维层面促进学生的发展，自然也就无法在思维层面解决学生面临的概念理解的困难。

第四，概念复习课对学生的吸引力很低。由于已经完成了初中物理的新课学习，复习阶段学生对知识概念的兴趣比新授课下降了很多。此时，学生的概念盲点参差不齐，对概念复习课的期望也不尽相同，教学往往很难做到兼顾性和针对性。

整体上看，如果没有调动学生的思维，只是被动接收和记忆，这样的概念复习课枯燥乏味，教学难以为继。基于此，有必要以思维发展为导向，以物理情境为支撑，重塑中考物理概念复习教学。

2    思维发展导向下的力的概念复习设计

在布鲁姆认知理论中，人的认知思维过程从低到高分为六个层次，即识记、理解、应用、分析、综合和评价。在物理学科核心素养中，科学思维则包含了推理、论证、质疑、创新、评价、迁移等更多细目化的要素[2]。一般认为，识记、理解、应用为低层次的思维，推理、论证、分析、综合、系统化等属于较高层次的思维，而评价、质疑、创新、迁移、建构、创造等则属于最高层次的思维。

传统的概念复习课中，学生的思维主要集中在识记、理解和应用三个低阶思维层面，高阶思维鲜有涉及。各阶层思维的全面发展，需要创设恰当的情境予以支持[3]，因此在力的概念复习课中，笔者始终将知识概念的辨析放置在学生熟悉的情境之中，充分调动学生分析、推理、论证、质疑、创造等高阶思维，用以解决学生面临的概念困难。

在力的概念复习中，笔者首先进行的是概念梳理的教学引入。通过处理课前让学生完成的知识概念填空，带领学生迅速熟悉力、重力、弹力的基本概念。然后进行具体情境下的概念辨析。给学生创设4个真实的力的情境，在情境中辨析施力物体、受力物体、力的产生原因、力与接触的关系、力的作用效果、相互作用力、力的三要素等特别容易出错的概念。接下来，在推箱子和地球重力的情境中进一步辨析受力分析、相互作用力、平衡力、重力方向等易错概念。

完成概念辨析之后，给学生提供实验器材，让学生自主创设情境去验证力的相关知识原理，或者自己通过实验发现现象，再用力的相关知识原理进行解释。在学生完成自主实验活动以后，小组发言交流分享，从而在短时间内让整个班级的学生经历足够多的物理情境，辨析足够多的知识概念。

最后，则是指向中考命题的中考对接环节，让学生在试题情境中练习证伪实验的设计与答题技巧，并创设重力消失的理想情境，让学生利用自己的所学推理分析，迁移建构失重情况下的物理情境，真正将力的概念融会贯通。

整节复习课教学环节中，思维水平呈现逐渐从低到高的层次分布。物理情境也从没有情境，到教师创设真实情境，到学生自创真实情境，再到实际考试命题情境，最后到非真实的想象情境，难度逐渐增大。整节课的设计如表1所示。

3    教学具体环节

（1）教学引入

通过让学生课前完成填空，然后课上处理的方式，迅速唤醒学生头脑中的知识概念，包括力的产生、力的三要素、力与接触的关系、力的作用效果，以及重力和弹力的相关内容。这一环节主要指向记忆理解的低阶思维，旨在熟悉将要复习的内容，因此并没有给学生创设情境。部分具体的知识填空如表2所示。

（2）创设情境辨析概念

这一环节包括3个具体活动。在活动1 中，通过给学生创设物理情境进一步辨析物理概念，包括3个弹力情境和1个重力情境：桌面对书的支持作用（书静止）、绳子悬挂对小球的提拉作用（球静止）、脚对足球的踢的作用（球飞出）、光盘受到重力作用（盘下落）。概念辨析的具体设计如表3所示。

课堂上要求学生在具体的情境中去使用和辨析概念，在情境中去判断力的作用效果、力的产生是否需要接触、力的产生原因等，这样的设计对学生的思维调动非常充分，覆盖了学生的认知盲点。在完成辨析表格的填写之后，让学生在小组内部和小组之间进行交流，充分暴露班级整体的概念漏洞，创造机会让大家相互借鉴各自对概念的辨析和理解，依靠集体的智慧，克服个体的概念辨析不能面面俱到的不足。

将创设情境和思维发展相结合，可以有效提升课堂对学生的吸引力，让学生始终处于高效率的状态，这样既满足了不同需求的学生的期望，又做到了高效、全面且有针对性。

在活动2中，进一步针对“相互作用力与平衡力”和“重力的方向”这两个特别容易出错的概念创设情境进行受力分析。

关于受力分析和相互作用力以及平衡力，設计如图1所示的情境，在推箱子的过程中，如果没有推动，此时人、箱子、地面（地球）之间都有哪些作用力？哪些是相互作用力？哪些是平衡力？如果箱子被推动了，情况又是怎样的呢？这些都是学生特别容易出错误的受力关系，有必要通过受力分析带领学生深入细致地分析。

在活动3中，分析了关于重力的方向问题，主要是辨析竖直向下、垂直向下和指向地心三者之间的关系。教学中直接选用教室里面的学生为情境，分析他们自己的受力情况，再结合地球的形状并非标准的球体这一事实，帮助学生认识到引力和重力方向不相同（如图2中的A点所示）。最后启发学生的质疑和思考，地球表面物体受到的引力和重力的方向一定不同吗？学生在情境图中的不同位置寻找水平方向和竖直向下，最终找到赤道和两极位置处的物体引力和重力方向一致（如图2中的B点和C点所示）。

在这一教学环节中，始终坚持结合思维层次创设物理情境，让学生在情境中辨析易错概念，画受力分析图，利用受力分析解决力的关系问题。整个环节学生并没有刻意地记忆概念，而是在概念的不断使用过程中，自然加深了对概念的理解，丰富了概念情境，发展了科学思维，整个环节学生的参与度非常高。

（3）自主实验活动

在完成概念的深入梳理和辨析之后，让学生结合一些已经提供的实验器材，以及自己常见的生活物品，创设情境进行实验。在活动1中用力的相关知识原理去解释情境中观察到的现象（数据记录如表4所示），在活动2中针对某一个力的知识原理去创设情境进行验证（数据记录如表5所示），最终都需要阐述与实验现象和原理相关的生活中的应用。这一环节情境创设的难度进一步增加，学生从被动的情境接收者，转化为主动的情境创设者，实现了课堂角色的互换。

笔者给学生提供的器材中，主要包括2个乒乓球、2个气球、2个弹簧测力计、1盒钩码、2根弹簧、1个条形磁体、1根铁钉、1根铜丝和1个系有细线的重物，足够学生创设与力的概念相关的真实情境。实际教学中笔者发现，在这一环节中学生的思维水平差异尽显无疑。有的学生只能完成活动1，即随机地选择一些器材进行操作，观察到现象后再进行解释，比如拉伸弹簧观察形变、挤压气球发生形变等，这一过程涉及的思维水平较低。而有的学生则能够完成活动2，即针对自己想要验证的知识原理去创设情境，并完成检验，比如为了验证相互作用力大小相等，便使用2个弹簧测力计相互对拉，通过观察测力计的示数是否相等来完成验证，这一过程的思维水平明显高了很多。

不论是哪一种思维层次，学生在这一环节都完成了创设情境和原理分析，各自都有收获和进步。教学中设计这样的自主实验环节是很有必要的，它既能够有效锻炼学生的实验技能，又能够启发学生的情境创设能力，还能够满足不同思维层次的学生对课堂教学的需求，进一步让复习课的教学既全面又有针对性。

（4）中考对接

这一环节的设计与北京中考物理命题直接相关，针对证伪实验题和分析阐述题。这两类命题对学生而言难度都很大，对学生的情境创设能力和语言文字阐述交流能力要求都非常高，所以在以思维发展为导向的复习课教学中，有必要带领学生去辨析自己创设的情境的合理性，以及表述语言的逻辑性和规范性。

首先是证伪实验题（活动1），这类命题针对一个错误的观点，让学生设计实验情境，并根据实验现象证明这一观点是错误的，这类命题给学生限定了情境创设的目标，类似于上述自主实验中为了验证某一物理原理自主创设情境的情况，对学生的思维要求非常高。笔者课上给学生举例分析。

例题1：用手挤压盛满水的玻璃瓶（图3），发现细玻璃管内的液面升高了，小明认为用手挤压瓶子的时候，由于手温度高会向瓶子和内部的液体传热，液体主要是因为受热膨胀才导致了液面的变化，请设计实验并分析证明小明的观点是不正确的。

学生在答题的时候，很容易创设逻辑错误的实验情境。比如“戴手套”“装热水”这些实验方案，完全断绝了手对玻璃瓶和水的热传递，这样即使挤压瓶子发现液面升高，也只能证明挤压形变可以让液面升高，并不能否定题干情境中“主要靠热传递让液面升高”的可能性，所以这一类答案的逻辑都不合适。

此时，应该直接针对题干的要求设计实验情境（即一定要让手握住玻璃瓶，继续给玻璃瓶和水进行热传递），但却得不到题干叙述的实验现象（即不挤压玻璃瓶，发现液面不升高;或者先以较大的力挤压，再以较小的力挤压，发现液面先升高后降低），从而达到证伪的目的。

然后是分析阐述题（活动2），这类命题针对一个真实或者想象的情境，让学生利用所学的知识推理分析并阐述可能的现象结果。笔者课上给学生举例分析。

例题2：如果重力突然消失，会发生什么现象？为什么会发生这些现象？请至少列举出2个案例现象（表6）。

学生在处理这一例题的时候，需要十分清楚与重力相关联的现象，需要认识到其背后的重力作用机制，才能够在“重力消失”的情境下，明确相应的机制已经不再起作用，从而阐述清楚相关联的现象。重力的相关概念认识不清，很容易导致答题出现问题。比如，有学生混淆了重力和质量，认为重力消失以后，物体的质量也变为零;再比如，有学生没有明白重力和支持力的平衡关系，认为重力消失时我们会因为支持力的作用立即离开地面向上飞去。

可见，在概念复习教学中，很有必要有针对性地结合中考命题，以思维发展为导向，对学生创设情境的能力进行培养，这样既提升了学生的内在素养，又兼顾了中考的要求，一举两得。

4    结束语

在物理学科核心素养理念下，中考物理的知识概念复习课，不能只是完成知识概念的梳理，更应该在科学思维层面促进学生的发展。借助物理实验和生活情景创设真实的物理情境，让学生在情境中使用知识原理去解决问题，从而有效满足不同思维层次学生的期望要求，提升课堂的吸引力。

此外，中考复习课的教学中不能够一味地让学生被动接收物理情境，还应该结合中考的要求和命题，给学生提供自主创设情境的机会，从而培养学生主动去提出问题、思考问题和解决问题的思维能力，兼顾物理教学和物理中考，切实培养学生的高层次思维。

参考文献：

[1]蒋炜波，王宏.物理实验的设计如何指向学生科学思维的培养[J].物理教学，2019，41（12）：10-12+9.

[2]郭玉英，苏明义.新版课程标准解析与教学指导——高中物理[M].北京：北京师范大学出版社，2018.

[3]蒋炜波，赵坚.试题情境：实现“四层”“四翼”承载作用的重要载体[J].物理教学，2020，42（10）：2-5+36.

（栏目编辑    赵保钢）