基于理性思维 探究物理概念生成

摘 要：思维的理性是基于证据、逻辑推理，来认识事物，解决问题的一种思维方式，更是培养学生科学精神的基本任务.在初中物理概念教学中，倡导学生尊重事实和证据，培养学生严谨的科学态度，运用理性思维来展开观察、比较、分析、综合，促进学生对物理概念的深切理解.

关键词：初中物理;理性思维;概念教学

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2022）23-0107-03

收稿日期：2022-05-15

作者简介：苏海建（1983.12-），男，江苏省南通人，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

在物理核心素养中，理性思维是基本内涵，物理学中的概念是构建物理模型的基础.对概念的讲解，一些教师重知识传授，轻理性求知，导致学生概念辨析不清，影响对物理问题的有效解决.库恩认为：“理性思维是智力发展的最终目标，教育的核心在于发展学生的理性思维”.崇尚事实与证据，启发学生的实证意识，培养学生严谨的求知态度，从理性思维层面来提高学生观察、比较、分析、判断、质疑等优秀品质.面对物理学，概念是基本知识点，对概念的提出、建构，直接关系到学生理性思维的认知能力.藉由此，就学生在物理概念生成中理性思维的培养提出几点建议.

1 运用情景创设，形成正确物理观念

物理概念具有抽象性，因而对初中生而言具有较高的学习难度.一来学生的生活阅历有限，需要在教师的引导中才能发现生活中的物理细节和现象;二来部分教师围绕教学重难点展开课堂，未能站在学生的角度以学生能理解的方式，对物理概念進行简化和讲解，致使教学效率不佳.基于此，教师应当为学生创设相应的教学情境，让学生主动积极融入到物理概念的分析和学习之中，使之形成正确的物理观念.教师要保证教学情境与教学内容之间的紧密联系，这能为学生明确思考方向;教师还要根据学生的学习现状灵活的调整教学策略，保证学生能够在思考的过程中，主动发现物理概念的深意.

以“额定电压和额定功率概念”的教学内容为例，首先，教师为学生演示实验，为学生创设教学情境.教师做实验的过程中，让学生将实验数据和现象进行记录得出以下表格：

其次，教师提出问题，激发学生学习积极性，使其主动融入到学习情境之中.教师：“小灯泡两端电压数据的改变与其实际电功率的改变有什么关系？”意在让学生察觉到灯泡铭牌标记数值的重要性.最后，引导学生对得出的结论进行归纳和总结，学生1：“灯泡两端实际电压增大时，灯泡的实际电功率也会增大.灯泡两端实际电压减小时，灯泡的实际电功率也会减小.由此可见，灯泡实际电功率随加在它两端实际电压的变化而变化.”学生2：“灯泡铭牌上的2.5V，是灯泡正常工作时的电压，也可以称之为灯泡的额定电压.”

2 善用画图模型，建构抽象思维能力

对物理概念的认识，可以通过画图方式，来展示物理现象，或者引入物理模型，实现对物理某一特性的概括性描述.物理模型的构建，是培养学生理性思维的重要途径，物理建模过程，本身就是科学研究的必备能力.从物理学中的概念讲解中，教师要多引入图示法、模型法，让物理概念直观化、形象化.比如对于“重力”概念的揭示，什么是“重力”？“重力”表现为什么？单纯从物理学知识来概括“重力”，“重力”方向的辨析，学生不易理解.怎样理解“竖直向下”？为此，观察图1所示.

图1

从甲图中，当小球静止时，垂线与水平线垂直，该小球受重力影响，其方向为“竖直向下”;从乙图中，当铁架倾斜后，小球再次静止，此时小球受重力影响，其方向仍然与水平面垂直，即“竖直向下”.由此推断，“重力”的方向始终是“竖直向下”.一些学生对“竖直向下”的理解，停留于“向下”，把“竖直”与“垂直”混淆.为了增进学生对“竖直向下”的深刻认知，我们通过布置任务，让学生分组讨论不同静止的物体，其所受的重力及方向如何.如平放在桌面的“小汽车”，其重力方向与桌面垂直，其重力方向“竖直向下”;飞行中的飞机，其重力方向“竖直向下”;漂浮在水中的小木块，其重力方向“竖直向下”;停放在斜面上的小木块，其重力方向依然为“竖直向下”.

对“重力方向”的认识和探究无疑是一个难点，还要让学生知道“竖直向下”与平时所说的“向下”也有所不同.对于“地球”上的任何物体，其受“重力”的方向始终是指向地球球心的.我们来观察飞在空中的足球，足球受重力影响，如何画出其重力方向？通过比较，无论是静态还是动态物体，其重力所受的方向都是“竖直向下”，指向地心.借助于物理实例，让学生画出物理模型，找准关键点，加深对物理概念的正确理解.

3 揭示因果论证，强化科学分析能力

在布鲁姆认知理论中，分析、判断、创造属于高阶思维.认识物理概念，不能停留于概念本身，要通过探究概念的因果关系，引领学生从概念分析中做出正确判断，形成逻辑推理能力.物理概念，在课堂上，教师所列举的事例，增强了学生的感性认识，但缺失严谨的分析、论证和推理.举例来讲，对于“功率”的认识，可从一些生活事例中，结合“做功快慢”来辨析“功率”概念，学生有了初步感性的认识，但对于“功率”的本质，仍然辨析不透彻.为此，我们结合具体实例，将1吨货物，从地面运送到3楼，第一种采用人工方式，耗时3小时完成;第二种为小型起重机提升方式，耗时1分钟完成;第三种为大型起重机吊装方式，耗时30秒完成.分析对比这三种方式，请同学们思考：这三种方式，对货物所做的功是否相等？所用时间是否相同？哪种方式做功快，哪种方式做功慢？

从题意来看，对于1吨货物，从地面到3楼，无论是何种方式，其结果是做的功是相等的，但所用时间不同，说明大型起重机做功快，小型起重机次之，人工方式最慢.针对三种不同做功方式，请同学们比较，对于做功，不仅要考虑做功多少，还要考虑做功快慢，如何来衡量某种方式做功的快慢？我们来回顾“速度”概念及定义方法，速度v=St，对比“做功”的快慢.可见，与速度相关的两个物理量，一个是路程，另一个是时间;与“做功”快慢相关的物理量，一个是做功的大小，另一个是做功所用时间，即P=Wt.由此，通过对单位时间内所完成功的多少来表示“做功”的快慢，即“功率”概念.

认识了“功率”概念，对于“功率”如何计算？举例来讲，一个人在走路时的功率是如何计算？在分析人的走路功率时，需要了解人走路做的功，以及所耗费的时间，假设人走路时，与地面的摩擦力为重力的0.1倍，则通过计算所走距离、时间，以及人的体重，就可以计算出走路的功率.由此，对于本节所探讨的“功率”概念，学生能够从生活中的“功率”现象入手，结合实例来对比“速度”概念，从感性认知，来体认、分析“功率”的计算方法，逐步建构其“功率”的概念，增强学生科学思维与分析能力.

4 突出问题启发，培养逻辑推理思维

学习物理，了解物理现象，融入所学的物理知识，来展开科学推理.科学推理是建立在事实依据基础上，通过辨析客观逻辑关系，来展开分析、判断，得出物理结论的过程.教师在引领学生展开逻辑推理时，要巧用问题法，激活学生的问题意识.举例来讲，对于“动能”的学习，什么是“动能”？“动能”与“能量”有何关系？通常，从物体的能量入手，让学生认识物体是否具有能量.在概念表述中，一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量.从生活中，流动的水、飘动的风，飞行中的子弹等等，是否具有能量？通过讨论，当翻滚的河水将堤坝冲塌，河水使堤坝发生了变化;当风将雨伞掀翻，伞的形状发生了变化;当子弹打向苹果，苹果被打碎.这些现象表明，流水、风、子弹都是具有能量的.对上述现象进行归纳，教师鼓励学生用简洁的语言来表述这些物理现象，最终概括为“运动的物体具有能量”.

同样，在学习“功”时，前面所探讨的是“功率”，而对于“功”，概念表述为“力与物体在力的方向上通过的距离的乘积”.如何理解“功”的本质？我们可以搭建生活情境，从生活实例中来揭示“功”的内涵.请同学对比，叉车提升重物，人用力推车，这两种力与运动的关系，有何共同点？通过对力的分析，叉车提升重物，施力者为叉车，受力者为重物，受力方向为“竖直向上”，物体的运动方向也是“竖直向上”;对于人推车，施力者为人，受力者为车，受力方向为“水平向前”，小车运动方向为“水平向前”.对比两种力的作用过程，显然叉车对重物的作用，使得货物在力的方向上运动了一段距离;人对车的作用，使得车在力的方向上运动了一段距离.说明这两种力的作用，都对受力物体做了功.可见，对于“功”的理解，从生活实例中，引入对比分析，让学生结合物理问题，展开理性思维，引领学生对生活现象进行辨析、归纳和推理，逐渐形成逻辑推理能力.

5 注重延迟评价，发展创新思维能力

学习物理，疑惑是必然存在的.面对疑问，要鼓励学生大胆质疑.在科学思维中，质疑是一种学习品质，也是发展学生理性思维的重要目标.在讲解物理概念时，对于学生的迷思，教师可以通过延迟评价，留给学生思考的空间、时间，引领学生反思、质疑，培养科学批判思维.举例来讲，对于“惯性”概念的学习，什么是“惯性”，怎样理解“惯性”？从生活中，对“惯性”的分析，概念相对抽象，学生往往将“习惯性”作为“惯性”来解释.认识“惯性”活动中，对于“惯性”与速度大小无关，而与物体质量有关，很多学生感到难以理解.

总之，在物理学中，对理性思维的培养，要贯穿始终.物理概念的讲解，教师要善于引入画图、分析物理逻辑关系，突出问题引领，鼓励学生质疑，将物理概念感性认识，转换为理性的推理过程，逐步建构学生科学思维.

参考文献：

[1] 陈懋.基于理性思维的初中物理概念教学[J].物理教师，2020（5）：37-39+42.

[2] 王桂華.初中物理教学中思维能力的培养对策[J].中学物理，2016（2）：72-73.

[3] 岳守凯.在理性思维过程中克服物理前概念的干扰[J].教学与管理，2011（10）：60-61.

[责任编辑：李 璟]