林雪榮 李品儀

【摘要】本文論述在初中物理概念教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境的策略，結(jié)合教學(xué)案例，從概念的引入、概念的形成、概念的應(yīng)用以及概念與實(shí)際的聯(lián)系等四個(gè)方面入手，分析存在的問題并提出相應(yīng)措施，以優(yōu)化初中物理概念教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理概念教學(xué) 創(chuàng)設(shè)情境 教學(xué)案例

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2021）13-0106-03

物理教學(xué)內(nèi)容包括物理現(xiàn)象、事實(shí)、概念、規(guī)律和理論。如果物理概念是“點(diǎn)”，那么物理規(guī)律就是“線”，物理知識(shí)板塊就是“面”，初中物理知識(shí)方法的綜合形成“體”。無點(diǎn)不成線，無線不成面，無面不成體，牢固掌握概念是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。物理概念是客觀事物關(guān)于物理的共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是對(duì)客觀事物和物理過程的抽象和概括化的思維形式。建構(gòu)物理概念是非常復(fù)雜的認(rèn)識(shí)與思維過程，物理概念教學(xué)不僅受教師對(duì)課程理念理解的影響，還受學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)變化規(guī)律的影響。因此，教師選擇合適的教學(xué)方法來組織課程內(nèi)容，能使物理概念建構(gòu)過程成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要過程和載體。初中物理概念教學(xué)流程簡化如圖1所示。

然而在教學(xué)實(shí)踐中，重概念現(xiàn)象重現(xiàn)、輕概念建構(gòu)過程，重知識(shí)教學(xué)、輕思維培養(yǎng)的現(xiàn)象普遍存在。缺少科學(xué)思維參與的概念建構(gòu)就如同空中樓閣。因此，教師在物理概念教學(xué)中，需要運(yùn)用豐富素材創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)獲得必要的體驗(yàn)，把原有概念與新知識(shí)聯(lián)系在一起，歸納出新概念。而活動(dòng)式情境教學(xué)具有直觀、形象的特點(diǎn)和優(yōu)勢，教師精心創(chuàng)設(shè)的活動(dòng)情境為學(xué)生設(shè)置認(rèn)知梯度，讓學(xué)生眼看、耳聽、手摸、腦動(dòng)，參與體驗(yàn)，以幫助學(xué)生更透徹地理解概念。

一、概念引入階段，創(chuàng)設(shè)情境凸顯“共同屬性”和“本質(zhì)特征”

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識(shí)不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境，即社會(huì)文化背景下，借助他人，包括教師和學(xué)習(xí)伙伴的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)方式獲得的。建構(gòu)既是對(duì)新知識(shí)意義的建構(gòu)，又是對(duì)原有經(jīng)驗(yàn)的改造和重組。

在物理概念的引入階段，學(xué)生以“注意”和“感知”活動(dòng)為主。此階段的教學(xué)應(yīng)注重趣味性和實(shí)踐性，宜采用趣味物理現(xiàn)象、物理故事、實(shí)驗(yàn)等方式來創(chuàng)設(shè)情境引入概念，賦予抽象的物理概念鮮活的具體形象，從而更容易引起學(xué)生注意，激起學(xué)生的興趣，更快、更好地激發(fā)學(xué)生思考。

在物理概念引入中，教師所創(chuàng)設(shè)的活動(dòng)情境應(yīng)能夠突出概念的共同屬性和本質(zhì)特征，這一點(diǎn)是教師在教學(xué)實(shí)踐中容易忽略的。下面是兩位教師在引導(dǎo)學(xué)生建立壓強(qiáng)概念時(shí)創(chuàng)設(shè)的情境。

案例1 學(xué)生閉上眼睛，在手掌上放質(zhì)量相同的砝碼，其中一個(gè)砝碼墊在一托盤里，感受兩只手掌有什么不同感覺。

案例2 教師播放視頻：在沙灘上并排散步的男女青年留下一串腳印。男青年高大魁梧穿平底鞋，腳印很淺，女青年比男青年矮體重輕，穿高跟鞋，腳印較深。如圖2所示。

兩個(gè)案例取材于生活，力求讓學(xué)生感受看不見、摸不著的壓強(qiáng)，提升學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)體現(xiàn)“物理來源于生活”的理念，能有效地吸引學(xué)生的注意，刺激學(xué)生的探索欲望。

材料的形變程度反映了壓強(qiáng)的作用效果，壓強(qiáng)越大則材料形變程度就越大，當(dāng)壓強(qiáng)增大到一定程度后，材料就會(huì)遭到破壞。因此，在建立固體壓強(qiáng)概念過程中，應(yīng)該讓學(xué)生觀察或感受物塊在壓力作用下的形變大小，或者壓力所造成的物體被破壞的程度。案例2極好地凸顯了壓強(qiáng)的本質(zhì)特征，而案例1中，學(xué)生的感官不夠明顯，無法準(zhǔn)確領(lǐng)悟壓強(qiáng)的本質(zhì)特征。

二、概念形成階段，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境感知概念

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是物理學(xué)科最大的特點(diǎn)，很多的物理概念是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以分析推理而得。基于此，在概念形成階段，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，將物理概念教學(xué)的難點(diǎn)融于實(shí)驗(yàn)情境中，除了讓學(xué)生在自己動(dòng)手操作的過程中有深刻的體驗(yàn)和豐富的感性認(rèn)識(shí)，還需要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析、抽象、概括、推理等思維方法進(jìn)行細(xì)致而有邏輯的思維加工，發(fā)現(xiàn)事物變化的原因、規(guī)律，或事物之間的聯(lián)系;通過概括找到事物的共同屬性，通過抽象抓住事物本質(zhì)特征，把物理概念還原到生活中去。這一階段是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的大好時(shí)機(jī)，而教學(xué)實(shí)踐中，教師常常忽略引導(dǎo)學(xué)生對(duì)感知的現(xiàn)象進(jìn)行思維加工，或者思維的加工很粗糙，跳躍性很強(qiáng)，在創(chuàng)設(shè)情境后就直接拋出定義。例如以下壓強(qiáng)概念教學(xué)片段。

環(huán)節(jié)一：學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，感受壓強(qiáng)的大小，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：

1.受力面積相同時(shí)，壓力越大，作用效果越明顯。

2.在壓力相同時(shí)，受力面積越小，作用效果越明顯。

環(huán)節(jié)二：教師在學(xué)生總結(jié)出上述現(xiàn)象后，直接告知學(xué)生用“壓強(qiáng)”表示壓力的作用效果;緊接著提出問題：現(xiàn)實(shí)生活中有時(shí)候壓力和受力面積都不相同，如何表示壓強(qiáng)的大小呢？學(xué)生沉默許久后，有一學(xué)生回答：計(jì)算單位面積受到的壓力。教師便順?biāo)浦劢o出教材上呈現(xiàn)的壓強(qiáng)的定義。

這一定義過程，基本沒有引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。

那么，教師應(yīng)如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這個(gè)定義進(jìn)行細(xì)致而有邏輯的思維加工呢？

人教版物理教材中給出的壓強(qiáng)的定義是：單位面積上所受到的壓力。筆者認(rèn)為，教師可以這樣設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。

教師根據(jù)學(xué)生總結(jié)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題：“在受力面積相同時(shí)可通過比較壓力大小來比較壓強(qiáng)，在壓力相同時(shí)可以比較受力面積的大小來比較壓強(qiáng)。那么在壓力和受力面積都不同時(shí)，如何比較壓強(qiáng)的大小呢？我們可以想辦法轉(zhuǎn)換成相同的受力面積進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)換成多大的受力面積最方便呢？”學(xué)生很容易想到用單位面積最方便。接著，教師給出受力面積和壓力均不相同的兩組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)剛才的思路比較兩個(gè)壓強(qiáng)的大小。

以上對(duì)壓強(qiáng)的定義過程，包含細(xì)致而有邏輯的思維加工過程：首先是把不同的壓力和不同的受力面積轉(zhuǎn)換成相同的受力面積進(jìn)行比較。其次，多大的受力面積最方便比較呢？單位面積最方便。因此，只要求出單位面積上的壓力大小就可比較壓強(qiáng)的大小。最后對(duì)受力面積和壓力不同的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行演算。這個(gè)過程讓學(xué)生自己經(jīng)歷壓強(qiáng)的定義過程。

粵教版、滬科版物理教材中壓強(qiáng)的定義是：物體表面受到的壓力與受力面積的比。教師可這樣設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。

教師提問：“以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明，壓強(qiáng)大小肯定跟受力面積和壓力大小有關(guān)系，到底有什么關(guān)系呢？我們已經(jīng)學(xué)過了速度、密度，同學(xué)們能不能類比這些定義，思考?jí)簭?qiáng)的定義呢？”

上述定義壓強(qiáng)的過程，把壓強(qiáng)物理現(xiàn)象與學(xué)生之前學(xué)過的速度、密度等內(nèi)容聯(lián)系起來，學(xué)生通過類比得出結(jié)論，也是一個(gè)思維加工的過程。

又比如以下升華概念教學(xué)片段。

師：物體是否能從固態(tài)直接變成氣態(tài)呢？

生：能。

師：口說無憑，實(shí)驗(yàn)為證。接下來，我們通過做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

師：今天老師提供給大家的材料是碘。

（教師運(yùn)用課件展示碘的性質(zhì)：紫黑色晶體，吸熱可以熔化，熔點(diǎn)是113.7℃）

師：碘裝在玻璃管里，請(qǐng)大家利用桌上的器材（碘升華管、一杯熱水、一杯冷水），看能否使碘直接從固態(tài)變成氣態(tài)。

（學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡堂指導(dǎo)）

師：有哪些小組成功地讓碘從固態(tài)直接變成了氣態(tài)呢？

（學(xué)生紛紛舉手，教師請(qǐng)其中一小組代表匯報(bào)）

生：我們小組是把碘升華管放到熱水當(dāng)中，看到碘慢慢從固體變成紫紅色的氣體。我們再把碘升華管放到冷水當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)它慢慢恢復(fù)了原狀。

（其他學(xué)生紛紛表示贊同）

師：看來其他小組也是相同的結(jié)論。從剛才的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)，碘真的可以直接從固體變成氣體，還可以從氣體直接變回固體。這就是本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。（教師板書升華的定義）

在上述教學(xué)片段中，整個(gè)思維加工過程只是進(jìn)行了觀察，忽視了引導(dǎo)學(xué)生對(duì)思維進(jìn)行理論加工。學(xué)生只是按照課本的結(jié)論進(jìn)行講述，教師聽到學(xué)生的答案就認(rèn)為他們都已經(jīng)理解升華的定義了。而事實(shí)上可能還有不少學(xué)生有這樣的疑惑：“在碘升華的過程中，為什么是直接從固態(tài)變成氣態(tài)了呢？也許還是從固態(tài)變成液態(tài)后再變成氣態(tài)，只是變成液態(tài)的過程非常短暫，我們沒有觀察到而已。”如果教師忽略學(xué)生的疑惑，就會(huì)失去培養(yǎng)學(xué)生思維的絕佳機(jī)會(huì)。

筆者認(rèn)為，上述案例可這樣引導(dǎo)學(xué)生從理論層面進(jìn)行思維加工，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維與推理思維。

師（引起學(xué)生的思考）：同學(xué)們，我們剛才觀察到碘從固體直接變成了氣體，有沒有可能碘是從固體變成液體后才變成氣體的呢？

師（繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生）：剛才老師介紹了碘的熔點(diǎn)是113.7℃，咱們把碘放到熱水中，碘能熔化嗎？

生（恍然大悟）：不能熔化。因?yàn)闊崴罡邷囟纫仓荒艿?00℃，碘是無法達(dá)到熔點(diǎn)而變成液態(tài)的，所以我們看到的確實(shí)是碘從固態(tài)直接變成了氣態(tài)。

在物理概念建構(gòu)過程中﹐創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境有助于豐富學(xué)生的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師既要避免直接將結(jié)論灌輸給學(xué)生，又要避免學(xué)生直接參考書本或依賴優(yōu)等生得出結(jié)論。教師應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生從理論層面進(jìn)行思維加工，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)，喚醒學(xué)生的思維創(chuàng)造，正確建構(gòu)物理概念，發(fā)展科學(xué)思維能力。

三、概念鞏固階段，創(chuàng)設(shè)生活情境開展練習(xí)

概念學(xué)習(xí)的目的之一是能夠正確應(yīng)用。物理習(xí)題大多涉及物理概念，學(xué)生若能在習(xí)題中正確應(yīng)用物理概念解決物理問題，或者能利用物理概念來解釋生產(chǎn)、生活中的有關(guān)現(xiàn)象，物理概念才不會(huì)是枯燥乏味的書本知識(shí)，才會(huì)變得充滿活力和生命力，才可以說學(xué)生已經(jīng)把物理概念內(nèi)化了。

在學(xué)生建立概念后，教師應(yīng)緊扣概念的內(nèi)涵和外延創(chuàng)設(shè)生活化情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，并且練習(xí)應(yīng)該有遞進(jìn)性，不能急于提升和拓展。例如，在學(xué)生建構(gòu)了壓強(qiáng)概念后，教師設(shè)計(jì)下列基于生活情境的練習(xí)題。

一張報(bào)紙平放在桌面上對(duì)桌面的壓強(qiáng)為0.5Pa。若是將報(bào)紙對(duì)折，則對(duì)折后的報(bào)紙對(duì)桌面的壓強(qiáng)是? ?Pa。將報(bào)紙撕去一半，剩下的部分對(duì)桌面的壓強(qiáng)為? ?Pa。

此題非常簡單，概念非常清楚，計(jì)算要求低。平鋪對(duì)折，受力面積改變，壓力不變，只有一個(gè)變量;撕去一半，受力面積和壓力同時(shí)改變，有兩個(gè)變量。這種生活化的、遞進(jìn)的練習(xí)題，有助于逐步深化學(xué)生思維。

隨后，教師可以繼續(xù)追問，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維：體重相同、所穿鞋子相同的甲乙兩名同學(xué)站在水平地面上，要想使甲同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)迅速減少一半，該采取什么措施？為什么？要想使甲同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)迅速增大1倍，該采取什么措施？為什么？此生活化習(xí)題是上一題的逆向問題，需要學(xué)生在理解壓強(qiáng)概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，用外在的語言描述出來，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力、論證能力和逆向思維。

又如基于生活情境的功率概念練習(xí)題教學(xué)。當(dāng)學(xué)生建構(gòu)了功率概念后，教師設(shè)計(jì)了這樣的學(xué)生分組練習(xí)——探究“1瓦有多大”，為每組學(xué)生提供50克的砝碼2個(gè)、米尺1把。

師（設(shè)問1）：2個(gè)50克砝碼多重？豎直舉起2個(gè)50克的砝碼需要多大的力？

生：2個(gè)50克砝碼重100克;豎直舉起2個(gè)50克的砝碼需要1牛的力。

師（設(shè)問2）：把2個(gè)50克的砝碼豎直舉高1米做功是多少焦耳？

生：1焦耳。

師（設(shè)問3）：用多長時(shí)間將2個(gè)50克的砝碼豎直舉高1米的功率是1瓦？

生：1秒。

師：下面請(qǐng)同學(xué)們利用桌上的器材體驗(yàn)1瓦有多大。

此練習(xí)題的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)如下：第一，取材簡單。該題是在學(xué)生建立功率概念之后進(jìn)行的初步訓(xùn)練，涉及重要且基礎(chǔ)的問題，砝碼是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常見的器材，取材非常簡便。第二，概念明確清晰。學(xué)生對(duì)力、距離、時(shí)間等量進(jìn)行詳細(xì)的分析，也對(duì)功率概念進(jìn)行了具體的闡釋，學(xué)生參與感強(qiáng)。學(xué)生通過親自操作，體驗(yàn)到1瓦的大小，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)。確定力學(xué)中的1瓦的大小后，教師可以結(jié)合燈泡上的“25W”標(biāo)志，讓學(xué)生意識(shí)到25瓦是25個(gè)小組團(tuán)隊(duì)同時(shí)進(jìn)行這一體驗(yàn)活動(dòng)的總功率，既豐富了學(xué)生的認(rèn)知，深化了功率概念的學(xué)習(xí)，又發(fā)展了學(xué)生節(jié)能減排的意識(shí)。

四、概念聯(lián)系實(shí)際階段，創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)情境促進(jìn)遷移

知識(shí)鑲嵌在情境中，當(dāng)學(xué)生初步建立物理概念后，教師還應(yīng)該創(chuàng)設(shè)凸顯概念本質(zhì)特征的實(shí)踐活動(dòng)情境，給學(xué)生搭建在實(shí)踐中運(yùn)用物理概念的舞臺(tái)，讓學(xué)生在生活實(shí)踐中運(yùn)用概念解決實(shí)際問題，從而更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)概念的價(jià)值，也讓學(xué)生深刻體會(huì)到所學(xué)的物理概念并不是枯燥的物理符號(hào)，而是可以解決問題的鮮活力量，從而達(dá)到廣泛遷移和靈活應(yīng)用物理概念的目的，使學(xué)生思維得到發(fā)散。

例如學(xué)生構(gòu)建壓強(qiáng)概念后，教師創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)情境——增大和減小壓強(qiáng)的辦法。教師運(yùn)用課件展示圖釘、縫衣服用的頂針、大頭針以及線切蛋糕圖片：“在生活中，我們有時(shí)候需要增大壓強(qiáng)，有時(shí)候需要減小壓強(qiáng)，堅(jiān)韌的刀能切割食物，柔軟的線也能切割物體，是怎么做到的呢？請(qǐng)同學(xué)們利用老師提供的器材體驗(yàn)一下?！苯處熣故镜母鞣N現(xiàn)象是壓強(qiáng)概念本質(zhì)特征的直觀反映，是增大和減小壓強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)在生活中直接且單純的應(yīng)用，這些案例通俗易懂且是學(xué)生喜聞樂見的，既能很好地鞏固學(xué)生剛學(xué)習(xí)的壓強(qiáng)概念，又能通過實(shí)際應(yīng)用增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)。

慣性現(xiàn)象在生活中司空見慣，在學(xué)生學(xué)完慣性內(nèi)容后，教師設(shè)計(jì)了如下有趣的生活情境。

首先回答問題：乘坐公交車時(shí)，如果司機(jī)急剎車或急轉(zhuǎn)彎，你有何感受？為什么？如何預(yù)防受傷？接著開展體驗(yàn)性活動(dòng)：模擬坐公交車的情形，一人當(dāng)司機(jī)站著最前面，其余5人作為乘客隨著司機(jī)的口令，如啟動(dòng)、剎車、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎等，做出相應(yīng)的肢體動(dòng)作。

在上述體驗(yàn)性活動(dòng)中，倘若有“乘客”做出的動(dòng)作與其他“乘客”的動(dòng)作不同，其他學(xué)生會(huì)捧腹大笑，同時(shí)也會(huì)進(jìn)行思考——到底是哪里做錯(cuò)了。教師構(gòu)建生活場景來呈現(xiàn)物理知識(shí)，并讓學(xué)生將公交車上的慣性現(xiàn)象展現(xiàn)得形象生動(dòng)，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與生活情境相融合，建立起實(shí)際問題與書本知識(shí)的紐帶，讓學(xué)生真正把物理原理運(yùn)用于生活當(dāng)中，更好地掌握與靈活運(yùn)用物理概念，提高思維能力。思維由理性到感性的轉(zhuǎn)變，是學(xué)生自我認(rèn)識(shí)的又一次提升。

物理概念的建構(gòu)和思維的發(fā)展，是一個(gè)持續(xù)的進(jìn)程，每堂物理概念課都起著舉足輕重的作用。在情境教學(xué)與活動(dòng)教學(xué)的理論指導(dǎo)下，對(duì)概念教學(xué)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)布局，關(guān)注促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展，將情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性活動(dòng)等多種方式相結(jié)合，運(yùn)用學(xué)生喜聞樂見的方式進(jìn)行引導(dǎo)、交流和分享，必將有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的構(gòu)建以及學(xué)科思維的發(fā)展。

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注：本文系廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度A類課題“科技活動(dòng)室支持下的物理活動(dòng)教學(xué)研究”（課題編號(hào)：2019A068）的研究成果。

【作者簡介】林雪榮（1974— ），女，廣西桂林人，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)教師，特級(jí)教師，研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理教學(xué)研究;李品儀（1969— ），女，廣西靈川人，大學(xué)本科學(xué)歷，正高級(jí)教師，研究方向?yàn)橹袑W(xué)地理教學(xué)、情境教學(xué)設(shè)計(jì)、中學(xué)德育。

（責(zé)編 秦越霞）