(1. 江蘇省鹽城市鹽都區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 鹽城 224001；2. 江蘇省鹽城市第一中學(xué)，江蘇 鹽城 224005)

物理概念教學(xué)需首先通過實(shí)驗(yàn)、視頻、實(shí)例列舉等方法提供足夠且典型的表象材料，引導(dǎo)學(xué)生對這些表象材料進(jìn)行對比分析，從中抽取出共同的、本質(zhì)性的東西，然后用精煉的物理語言描述，建構(gòu)出物理概念，這是概念教學(xué)的前一部分程序，本文闡述的是概念教學(xué)中的其他關(guān)鍵點(diǎn)。

高中生在認(rèn)知發(fā)展還處于具體運(yùn)算階段，思維更多需要依托具體形象和表象進(jìn)行，而從眾多的典型表象中逐級抽取共同的本質(zhì)屬性對學(xué)生來說并不容易。但不少物理概念從邏輯和句法構(gòu)成上具有“種”“屬”特性，如果物理教師能引導(dǎo)學(xué)生按照“種”“屬”兩條線將概念有機(jī)剖析，則能完成對本質(zhì)屬性的首次抽取這一關(guān)鍵步驟。[1]

1 將概念按照“種”“屬”拆分，找出概念的特點(diǎn)

對于高中電學(xué)中電場一章，學(xué)生普遍反映抽象難學(xué)，其實(shí)電場概念從邏輯上看就是由“電”和“場”組成，場是大概念，有引力場、電場、磁場等形式，是傳遞不接觸物體間特定作用的媒介，在邏輯上叫“屬”；“電”規(guī)定了這種場的特有屬性，以區(qū)別于其他類別的場，在邏輯上叫“種”。再如電勢能的概念，能是“屬”，講解此概念時(shí)學(xué)生很難形成這種能的印象，教師可列舉不計(jì)重力的粒子在電場力作用下加速和減速運(yùn)動情況，引導(dǎo)學(xué)生思考動能變化必定是和其他能發(fā)生了轉(zhuǎn)化，這種能與位置及電場有關(guān)，故稱電勢能，這是電勢能的“種”性差異。

在教學(xué)過程中教師要引導(dǎo)學(xué)生按照“種”“屬”兩性拆分物理概念，先弄清這個(gè)概念的“種”性特點(diǎn)，圍繞它提供和組織典型的表象和實(shí)例材料，進(jìn)行對比分析，異中求同，從中抽象出此概念的本質(zhì)屬性。如在彈力概念的教學(xué)中，“種”性特點(diǎn)是彈性，做了彈簧形變實(shí)驗(yàn)，用視頻展示了射箭、撐竿跳實(shí)例后，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行對比分析，歸納出現(xiàn)象背后的共同點(diǎn)，后續(xù)教學(xué)活動如下。

設(shè)問一:上述例子中的彈簧、弓箭、撐桿形狀有沒有發(fā)生變化？

討論:這些物體的形狀都發(fā)生了改變，叫形變；形變分為彈性形變和永久形變(也有學(xué)生答范性形變)。

教師重做壓縮彈簧的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注彈簧對手的作用。

討論:發(fā)生壓縮形變的彈簧“不服氣”，它還要恢復(fù)原長。彈簧要恢復(fù)原長就會向外推手，對手產(chǎn)生力的作用。

設(shè)問二:同學(xué)們能否從射箭、撐竿跳的運(yùn)動項(xiàng)目中也能找到這種“不服氣”的物體？

歸納和總結(jié):弓箭和撐桿也發(fā)生了彈性形變，它們也“不服氣”，也要恢復(fù)原狀，對箭和運(yùn)動員施加了力的作用。這種力是由于物體發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的，叫做彈力。

學(xué)生對彈力有初步的認(rèn)識后，教師要進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考這種力產(chǎn)生的條件，進(jìn)而得出彈力的定義，這種定義可由學(xué)生用自己的語言敘述，精煉性不必過于強(qiáng)求。

2 根據(jù)“屬”性特征在核心內(nèi)涵的外周拓展物理概念

學(xué)生通過對概念表象的逐級抽取，從“種”差角度初步理解了所學(xué)物理概念特有的本質(zhì)屬性，清楚了概念本身的內(nèi)涵，但對物理概念的思維加工還未結(jié)束，教師須引導(dǎo)學(xué)生再認(rèn)物理概念，在核心內(nèi)涵的外周進(jìn)一步拓展物理概念(如圖1)。

圖1

學(xué)生對彈力“彈”的本質(zhì)有所認(rèn)識后，教師須引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)入“力”的教學(xué)，這就是“屬”特性在物理概念中的延伸。力的三要素有大小、方向和作用點(diǎn)，對彈力概念的掌握主要是抓住前兩要素。教學(xué)中以力學(xué)中常見的壓力、支持力和繩的拉力為例，講清三種力的產(chǎn)生機(jī)理，是由于物體發(fā)生形變，而對跟它接觸的物體施加了力的作用；在此基礎(chǔ)上教師要把教學(xué)的著力點(diǎn)放在彈力方向和大小的教學(xué)上，進(jìn)一步充實(shí)物理概念的內(nèi)涵，對其他力的教學(xué)也是如此，本單元教學(xué)活動如下。

設(shè)問一:力是矢量，包含哪三個(gè)要素？

討論:力的三要素為大小、方向和作用點(diǎn)，彈力是力的一種，也有三要素。在力學(xué)中常見的彈力有壓力、支持力和繩的拉力。

教師演示木塊放在桌面上，桌子被擠壓，發(fā)生了微小形變，引導(dǎo)學(xué)生思考桌面要向哪個(gè)方向恢復(fù)原狀。

設(shè)問二:說桌面要向上恢復(fù)原狀是否具體到位，這個(gè)方向跟接觸面有什么關(guān)系？

概括:彈力方向總是和接觸面垂直，支持力方向垂直于接觸面指向被支持物體。

師：電燈被電線懸掛于天花板上，繩子被拉伸，要向哪個(gè)方向恢復(fù)原狀？

觀察思考:繩對電燈的拉力方向沿著繩、并指向繩收縮的方向。

歸納總結(jié):上述三種力的方向又有什么共同點(diǎn)？

請同學(xué)回到彈力概念的起點(diǎn)，即彈力產(chǎn)生的原因——形變，引導(dǎo)學(xué)生概括：彈力的方向跟形變的方向相反。

彈力的方向分析結(jié)束后，再分析彈力的大小，特別是彈簧彈力遵循的規(guī)律——胡克定律。至于彈力的作用點(diǎn)要讓學(xué)生知道是在接觸面處、并作用于被壓物體、被支持物體、被拉物體上。

按照彈力的“種”“屬”特性，概念本質(zhì)部分的教學(xué)內(nèi)容如圖2所示。

圖2

3 根據(jù)概念“種”特性進(jìn)行變式訓(xùn)練，根據(jù)“屬”特性進(jìn)行比較分析

在概念形成的過程中，教師要抓住物理概念“種”特性的本質(zhì)，給出直觀材料和實(shí)例進(jìn)行變式訓(xùn)練，使學(xué)生理解這些材料和實(shí)例的本質(zhì)特性。通過變式訓(xùn)練，學(xué)生能準(zhǔn)確把握概念的內(nèi)涵，防止形成錯(cuò)誤的概念。如在彈力概念的形成過程中，針對彈力的產(chǎn)生條件可呈現(xiàn)以下實(shí)例，讓學(xué)生理解彈力產(chǎn)生的兩個(gè)條件缺一不可。

例1:在圖3中,物體a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，它們間一定有彈力的是( )。

圖3

解析:本題中除了B圖物體a、b間既接觸又發(fā)生了壓縮形變外，其他圖中物體a、b都屬于“虛接觸”，物體間無擠壓，故無彈力產(chǎn)生。

在概念教學(xué)過程中還要按照概念類屬將相同類型的概念進(jìn)行比較，比較這些概念共同的屬性和本質(zhì)的差異。只有通過比較才能對其共有的特點(diǎn)加以綜合和概括，從而準(zhǔn)確把握概念的內(nèi)涵和外延，加深對概念整體的理解；[2]運(yùn)用綜合貫通策略，通過新舊知識的相互作用，加強(qiáng)概念間的橫向聯(lián)系，消除學(xué)生認(rèn)識中表面的或?qū)嶋H存在的不一致之處。如彈力屬于力的一種，其他力還有重力、摩擦力、電場力、磁場力等，這些力從類屬角度來看都屬于力的范疇，但其產(chǎn)生、大小、方向、作用點(diǎn)的情況都有所不同，通過比較可加深對這些概念本質(zhì)的理解。

4 按照“種”“屬”特性將物理概念納入概念體系，并運(yùn)用于具體實(shí)際

物理概念的形成并不是概念教學(xué)的終點(diǎn)，教師還必須按照“種”“屬”特性將物理概念納入概念體系，幫助學(xué)生建立完整的知識結(jié)構(gòu)。一個(gè)個(gè)孤立、分散的概念不利于利用概念間的有機(jī)聯(lián)系去理解新的概念，教育心理學(xué)家布魯納說過：不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解各門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。這是在運(yùn)用知識方面的最低要求，它有助于解決學(xué)生在課外所遇到的問題和事件，或者在日后訓(xùn)練中所遇到的問題。

學(xué)生形成彈力的概念后，教師需引導(dǎo)他們按照力的“屬”的特性整理知識體系，將彈力這個(gè)新的力納入到力的知識結(jié)構(gòu)中,這個(gè)知識結(jié)構(gòu)中還包括重力、摩擦力、電場力、磁場力等。這些概念都屬于力這個(gè)包攝性更高廣的概念體系，其內(nèi)容都包含大小、方向、作用點(diǎn)，但“種”性特質(zhì)各異。將一個(gè)個(gè)相關(guān)概念按照邏輯特征整理后就形成一個(gè)知識板塊，學(xué)生識記的有效容量增加了，而識記的難度卻降低了。如果采用下位學(xué)習(xí)的方式不能將某概念納入知識體系，則要通過順應(yīng)的方法修改和擴(kuò)充原有知識體系。

學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成后還需強(qiáng)化和固化，否則一方面容易遺忘，另一方面也無法在需要提取的時(shí)候有效地檢索。這就需要將概念應(yīng)用于具體實(shí)際，解決實(shí)際問題。解決實(shí)際問題的思維程序和概括概念不同，概念的形成是根據(jù)大量表象進(jìn)行概括，從中總結(jié)共同的本質(zhì)特征；而解決實(shí)際問題時(shí)課題的本質(zhì)特征是隱含的，需學(xué)生進(jìn)行課題的類化，在知識結(jié)構(gòu)(包括概念、原理和方法)中檢索可用的模型，逐步縮小問題起點(diǎn)和終點(diǎn)的差異，最終獲得問題的解決。教師圍繞知識體系設(shè)置問題和編制練習(xí)，學(xué)生通過概念訓(xùn)練，彌補(bǔ)了概念學(xué)習(xí)過程中的缺陷，強(qiáng)化和固化了知識結(jié)構(gòu)，活化了物理概念，概念學(xué)習(xí)達(dá)到了新的境界。