葛漢洪 孫有花 朱林根

(1. 江蘇省高郵市車邏初級(jí)中學(xué),江蘇 高郵 225600； 2. 江蘇省高郵市教育局，江蘇 高郵 225600)

“壓強(qiáng)”教學(xué)的邏輯解析和突破策略

葛漢洪1孫有花1朱林根2

(1. 江蘇省高郵市車邏初級(jí)中學(xué),江蘇 高郵 225600； 2. 江蘇省高郵市教育局，江蘇 高郵 225600)

簡(jiǎn)要梳理了“壓強(qiáng)”教學(xué)的四種不同主張,解析了“壓強(qiáng)”的基本內(nèi)涵和教學(xué)邏輯,提出了突破“壓強(qiáng)”教學(xué)的策略．

控制變量法; 比值定義法; 教學(xué)邏輯; 突破策略

1 問(wèn)題的提出

課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“壓強(qiáng)”概念的教學(xué)要求是理解層次,可見(jiàn),壓強(qiáng)是初中物理課程中名副其實(shí)的重點(diǎn)．但饒有趣味的是:我們應(yīng)該基于怎樣的思想方法、通過(guò)怎樣的教學(xué)活動(dòng)幫助學(xué)生建構(gòu)、理解壓強(qiáng)概念,卻眾說(shuō)紛紜．邢紅軍教授[1]等人認(rèn)為是比值定義法;鄭淵方教授[2]認(rèn)為應(yīng)該是控制變量法;石堯老師[3]認(rèn)為控制變量法和比值定義法都可以,只是適合于不同認(rèn)知水平的學(xué)生;李正福教授[4]等人認(rèn)為“探究影響壓力作用效果的因素”時(shí)應(yīng)該采用控制變量法,而建立壓強(qiáng)概念時(shí)應(yīng)該采用比值定義法．對(duì)一個(gè)概念的教學(xué)抱有如此迥異的多種觀點(diǎn),在整個(gè)初中物理課程中都是絕無(wú)僅有的,這樣的局面與其說(shuō)是百花齊放,勿寧說(shuō)是各持一詞,加之教材(蘇科版)對(duì)“壓強(qiáng)”概念的形成過(guò)程只字未提,所以,對(duì)于“究竟應(yīng)該怎樣理解‘壓強(qiáng)’;究竟應(yīng)該遵循控制變量法還是比值定義法展開(kāi)壓強(qiáng)的教學(xué)”的問(wèn)題還有待進(jìn)一步澄清．本文力圖對(duì)此作一探討,不當(dāng)之處,請(qǐng)大家不吝賜教!

2 “壓強(qiáng)”教學(xué)的邏輯解析

要知道一個(gè)概念怎么教,需要準(zhǔn)確把握住這個(gè)概念的內(nèi)涵,即回答“是什么”、“為什么”、“怎么辦”3個(gè)問(wèn)題,而首先要回答的是“為什么”．(有些教學(xué)的弊端在于首先回答“是什么”,對(duì)“為什么”的問(wèn)題交代不清)對(duì)于我們?yōu)槭裁匆搿皦簭?qiáng)”的概念,很多教師都以為是“為了比較(反映)壓力的作用效果”,人教版和滬科版教材就持有這樣的觀點(diǎn)．實(shí)際上,“壓強(qiáng)”是流體力學(xué)中的一個(gè)概念,在固體力學(xué)中并沒(méi)有“壓強(qiáng)”的概念,只有“應(yīng)力”和“應(yīng)變”的概念,固體“壓強(qiáng)”脫胎于“應(yīng)力”的概念．所謂“壓力的作用效果”是承接之前“力的作用效果”的說(shuō)法,嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)該是“壓力使物體產(chǎn)生的形變程度”,其不但跟壓力的大小、受力面積有關(guān),還跟被壓物體的材料有關(guān),是“應(yīng)變”(物體形變的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的比值)的通俗說(shuō)法．根據(jù)胡克定律,“應(yīng)變”與“應(yīng)力”成正比(可參考相關(guān)文章,本文不再贅述)．故而“壓力的作用效果與壓強(qiáng)不能混為一談,壓強(qiáng)并不是描述壓力作用效果的物理量,但是,對(duì)于同一種材料來(lái)說(shuō),壓力的作用效果與壓強(qiáng)成正比,因此壓力的作用效果反映了物體所受壓強(qiáng)的大?。盵5]即“壓強(qiáng)描述的是作用于受壓物體的壓力強(qiáng)度,它是施力物體提供的,而壓力的作用效果,則是受壓物體在壓強(qiáng)的作用下被動(dòng)反映出來(lái)的”[5].

本文認(rèn)為,壓強(qiáng)是為了定量比較壓力強(qiáng)度而引入的物理量,應(yīng)該通過(guò)比值定義法得到．不過(guò)要說(shuō)明的是,邢紅軍教授提出的比值定義的核心思想是“通過(guò)選取相同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較”[1]的觀點(diǎn)值得商榷:一方面,這里的“標(biāo)準(zhǔn)”容易讓學(xué)生與單位(統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn))相混淆,另一方面選取的標(biāo)準(zhǔn)和用來(lái)比較的物理量是不同的(比如研究壓強(qiáng)時(shí),選取的標(biāo)準(zhǔn)是受力面積,用來(lái)比較的是壓力的大小),會(huì)割裂比較對(duì)象的物理意義,不利于學(xué)生理解．比值定義法的核心思想應(yīng)該是“利用比值對(duì)物質(zhì)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)或相互作用度、率等方面進(jìn)行比較”,[6]更加簡(jiǎn)潔、明了．建立壓強(qiáng)概念的教學(xué)過(guò)程就要回到觀察現(xiàn)象確定差異——利用比值比較差異——定義概念描述差異的邏輯路線上來(lái),而通過(guò)控制變量法探究壓力的作用效果跟哪些因素有關(guān)就沒(méi)有必要了．

3 “壓強(qiáng)”教學(xué)的突破策略

3.1 觀察現(xiàn)象確定差異

在研究了壓力之后,回顧已有知識(shí)點(diǎn)力的作用效果是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或改變物體的形狀．然后進(jìn)行壓氣球的活動(dòng)顯示壓力改變物體的形狀:如圖1所示,改變手指對(duì)氣球壓力的大小,觀察對(duì)比氣球右側(cè)前后兩次形變程度,再對(duì)比同一次左手使氣球發(fā)生的形變與右手使氣球發(fā)生的形變．幫助學(xué)生明白:被壓物體表現(xiàn)出來(lái)的形變程度不單單由壓力的大小決定,而是由壓力的大小和接觸(受力)面積共同決定,可得:一定的壓力作用在一定的面積上形成的壓力的強(qiáng)度一般不同．然后學(xué)生列舉生活中顯示壓力強(qiáng)度不同的事例,并說(shuō)明如何判斷,解釋為什么不等．比如:如圖2所示壓鉛筆的例子,是通過(guò)手的感受得出壓力的強(qiáng)度不等,不等的原因是壓力的大小相等,受力面積不等．

圖1

圖2

3.2 利用比值比較差異

以上通過(guò)被壓物體來(lái)比較壓力強(qiáng)度的方法主要靠人的視覺(jué)、感覺(jué)進(jìn)行判斷,難以做到精確,并且受到一定的限制(需要被壓物體易于形變),如果被壓物體不易形變(如木板),要比較壓力的強(qiáng)度,有哪些方法?學(xué)生之前學(xué)過(guò)速度、密度,已經(jīng)具備比值定義法的認(rèn)知范式,經(jīng)討論可以得到: (1) 當(dāng)壓力的大小相同、比較受力面積,受力面積大的壓力的強(qiáng)度??； (2) 當(dāng)受力面積相同時(shí),比較壓力的大小,壓力大的壓力的強(qiáng)度大．這兩種方法同樣受到很大的限制,如果要精確描述壓力的強(qiáng)度以便于比較,就需要知道壓力和受力面積的數(shù)值,用到壓力與受力面積的比值,比值才能在本質(zhì)上反映壓力的強(qiáng)度．

3.3 引入概念描述差異

因?yàn)閴毫偸亲饔迷谝欢ǖ氖芰γ娣e上形成壓力的強(qiáng)度問(wèn)題,并且不同的壓力的強(qiáng)度一般不等(概括),用壓力的大小和受力面積的比值可以精確描述壓力的強(qiáng)度(抽象),即是說(shuō)有必要針對(duì)壓力與受力面積的比值引入新的概念,“壓強(qiáng)”(在字面上也好理解)就應(yīng)運(yùn)而生,壓強(qiáng)的國(guó)際單位是N/m2,物理意義是作用在物體單位面積上的壓力的大?。?/p>

3.4 結(jié)合生活理解概念

以上所做的努力旨在讓學(xué)生明白我們?yōu)槭裁葱枰皦簭?qiáng)”的概念,“壓強(qiáng)”的概念是怎么來(lái)的,“壓強(qiáng)”的概念是什么,教學(xué)除了通過(guò)這樣的“來(lái)龍”幫學(xué)生明白概念的內(nèi)涵,還要通過(guò)“去脈”清楚概念的外延,即讓學(xué)生知道生活中“什么是”壓強(qiáng)．所以壓強(qiáng)教學(xué)的后階段還要通過(guò)估測(cè)人站立在水平地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)和生活中增大、減小壓強(qiáng)的事例(學(xué)生具有豐富的經(jīng)驗(yàn),可以給教學(xué)提供強(qiáng)有力的支撐),以活化、深化、鞏固對(duì)概念的理解,在有限的時(shí)空內(nèi)盡可能全面把握概念的意義．(未必在一課時(shí)內(nèi)完成)

4 教學(xué)感悟

要取得教學(xué)的結(jié)果善,首先需要教學(xué)的目的善,更重要的是教學(xué)的過(guò)程善．教師都有讓學(xué)生成人成才的良好愿望,但通過(guò)怎樣的教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo),卻需要傾注全部的熱情和專注．教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”以教材內(nèi)容為中介,然而教材上的知識(shí)本身是中立、無(wú)味、價(jià)值無(wú)涉的,只有教者對(duì)所教內(nèi)容加以細(xì)致地咀嚼,生發(fā)出自已的創(chuàng)造性理解,才能達(dá)成對(duì)教材內(nèi)容的視界融合甚至超越,這是成功教學(xué)的第一重基礎(chǔ)．然后基于自身的教學(xué)價(jià)值取向,將看似“冰冷僵硬”的知識(shí)“解凍激活”,賦予知識(shí)以生命力,讓知識(shí)變得有滋有味,使其成為能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培育和提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的的東西,逐漸形成通過(guò)怎樣的活動(dòng)可以將外在知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為學(xué)生內(nèi)在知識(shí)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的育人價(jià)值的方案,即確立起自己的教學(xué)主張,構(gòu)建起自己的教學(xué)邏輯,這是成功教學(xué)的第二重基礎(chǔ)．

教學(xué)邏輯揭示的是教學(xué)之所以這樣而不是那樣的“道理”,而物理學(xué)科的任務(wù)是要揭示自然界萬(wàn)物之所以這樣而不是那樣的“原理”,所以,物理學(xué)科教學(xué)更要講究特別的邏輯性,教學(xué)需通過(guò)“曉之以理”、“以理服人”,培養(yǎng)學(xué)生的理性思維,發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)——教學(xué)的有效性在于邏輯性[7]．教學(xué)邏輯崇尚理性精神,需要教者對(duì)教學(xué)活動(dòng)的每一步進(jìn)行不斷地追問(wèn)、嚴(yán)密地質(zhì)詢、反復(fù)地推敲,它是教學(xué)策略的基礎(chǔ),在教學(xué)邏輯上的“深入”,是為了教學(xué)策略的“淺出”．教學(xué)邏輯的宗旨在于:讓教學(xué)在變得越來(lái)越精準(zhǔn)、深刻、良善、優(yōu)美的過(guò)程中成為藝術(shù)．其精髓在于:教學(xué)活動(dòng)的每一步都力求無(wú)懈可擊,無(wú)論是從知識(shí)的角度,還是從學(xué)生的角度．其價(jià)值在于,讓知識(shí)通過(guò)簡(jiǎn)約、高效、有趣的方式在學(xué)生那里展開(kāi),讓學(xué)生不但學(xué)有所得,而且學(xué)有所思,學(xué)有所樂(lè)．

1 邢紅軍,胡揚(yáng)陽(yáng),石堯,王慧.壓強(qiáng)概念教學(xué)的高端備課[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2013(10)：18-21.

2 鄭淵方.壓強(qiáng)概念的辨析與教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教師,2014(12)：32-34.

3 石堯.壓強(qiáng)表達(dá)式的兩種教學(xué)方法[J].教學(xué)與管理,2016(4)：64-66.

4 李正福,劉超,李超,陳清梅.p=F/S:控制變量法還是比值定義法?[J].物理教師,2007(6):28-29.

5 陳衛(wèi)春.例談物理教學(xué)的科學(xué)性問(wèn)題[J].物理之友,2015(5):7-9.

6 葛漢洪,孫有花.摭談初中物理課程中的“比值定義法”[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016(7)：13-16.

7 朱德全,張家瓊.論教學(xué)邏輯[J].教育研究,2007(11)：47-52.

本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度立項(xiàng)課題“學(xué)科素養(yǎng)下初中物理‘意義生成課堂’建構(gòu)研究”(課題編號(hào)XC-c/2016/50)的階段性研究成果之一.

2017-04-12)