基于三類實例建構(gòu)“機械功”概念的嘗試與思考

摘 要：基于促進學生的行為、思維、情感參與，嘗試不同類情境的呈現(xiàn)，建立“功”的概念，逐步發(fā)展學生的科學思維.

關鍵詞：已有認知;情境;概念;和諧

作者簡介：李衛(wèi)軍（1978-），男，秦皇島盧龍人，本科，中學高級教師，研究方向：初中物理課堂教學.

物理概念的建立，需要在觀察、分析一系列事實、現(xiàn)象或?qū)嶒灥幕A上，運用邏輯思維方法、把事物共同的本質(zhì)特征加以抽象而形成的，離不開感知和抽象兩個過程.在人教版初中物理教材中，《功》位居第十一章《功和機械能》的第一節(jié)，包含“定性建立功的概念”與“定量計算功的大小”兩部分內(nèi)容.《物理課程標準（2011年版）》對科學內(nèi)容定位在“了解”水平，要求 “3.2.3知道機械功.用生活中的實例說明機械功的含義.”

因功的概念比較抽象，且生活中少有用到，學生很難認識.而對功概念的認識水平直接影響后續(xù)“能”概念的形成和功能關系的建立.故“功”概念的建立就是學習的重點和難點.那么，如何幫助學生建立物理學中“功”的概念呢？筆者曾N次換校、借班授課，對此進行探索，在選取實例方面有一些感悟.

1 經(jīng)驗實例，四步建“功”

1.1 理論依據(jù)

美國教育心理學家奧蘇貝爾提出有意義學習理論.有意義學習，是指在學習過程中，符號所代表的新知識能夠與學習者認知結(jié)構(gòu)中已有的知識建立實質(zhì)性的、非人為的聯(lián)系.也即，將要學習的新知識必須與學習者原有認知結(jié)構(gòu)中的適當知識建立實質(zhì)性的聯(lián)系才能獲得意義和理解.故此，對“功”的教學，定位在以“學生原有的認知和經(jīng)驗”為起點建構(gòu)概念.

1.2 教學背景

借班上課，教師處理完浮力練習題后，把學生和課堂交給筆者，于是有了建“功”的第一次嘗試.

其中，有這樣一道練習題：容器中裝水，氣球和小鐵塊用細線連接，懸浮在水中，剪斷細線……

1.3 “三例、四步”建立概念：

第一步，實例一

教師上課伊始，對同學們說：剛才，大家做了這樣一道練習題（一邊說，一邊在黑板上畫出圖）.當細線剪斷時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？

生：氣球上浮，小鐵塊下沉.

師：對.那么，氣球是在什么力的作用下上浮的？又是什么力讓小鐵塊下沉的呢？

生：思考，表達.

師板書：

氣球在浮力的作用下向上移動了一段距離，浮力有了成效.

鐵塊在重力作用下向下移動了一段距離，重力有了成效.

第二步，實例二：

師：請同學們注意這兒，將乒乓球按入水槽的水中，松開手，球會如何？

生：上浮，浮上來.

師：將球按入水中，請學生一句話描述發(fā)生的現(xiàn)象與原因.

生：思考，表達.

師板書：

乒乓球在浮力的作用下向上移動了一段距離，浮力有了成效.

乒乓球在重力的作用下向下移動了一段距離，重力有了成效.

第三步，實例三：

師：上一節(jié)，我們學了潛水艇和飛艇，那么，潛水艇下潛時，飛艇上升時，請你仿照以上，用一句話表達發(fā)生的過程.

生：思考，表達.

師板書：

潛水艇在重力作用下向下移動一段距離，重力有了成效.

飛艇在浮力作用下向上移動一段距離，浮力有了成效.

第四步，歸納建立：

師：同學們，根據(jù)分析的這些情況，請想一想，怎樣就叫力有了成效？

生：嘗試歸納.

師引導，生歸納：“力作用在物體上，物體沿著力的方向移動了一段距離，力有了成效”.

師：物理學中，就叫這個力對這個物體做了功，簡稱力對物體做功.

1.4 教后反思

以上4步，在內(nèi)容方面，以學生已有的知識和經(jīng)驗做為新知的生長點，對知識的結(jié)構(gòu)化形成具有積極意義;在過程方面，學生基于事實，經(jīng)歷了建構(gòu)功概念的抽象概括的思維參與過程，體驗了歸納的方法，對做功的本質(zhì)有了基本的認識.但是如此設計，有其不足：

首先，“剪斷細線”與“潛水艇”實例局限于課堂教學內(nèi)容，而疏離學生的實際生活;物體移動方向局限于豎直方向，影響歸納的普適性.其次，“剪斷細線”與“潛水艇”的兩個實例，教師語言描述，學生憑想象呈現(xiàn);水中按、放乒乓球，教師實際操作，但可見度小，且現(xiàn)象與分析對學生的思維缺乏沖擊力.

2 科技、生產(chǎn)實例，兩步建“功”

2.1 理論依據(jù)

要關注學生對概念的認知程度，更要重視學生學習概念的過程和方法，使學生在概念學習的過程中，培養(yǎng)良好的情感態(tài)度和正確的價值觀，加強概念知識與科學技術、社會的聯(lián)系.

2.2 教學背景

在第一次嘗試基礎上，筆者思考：選用什么樣的實例，可見度大，易引起學生的思維沖突呢？采用最近發(fā)生的科技大事件為背景，引入概念的建立.授課當時是2017年4月底，于是在網(wǎng)上查找4月20日“天舟一號”發(fā)射的視頻，用手機翻錄下來，作為課件，進行第二次授課嘗試.

2.3 “兩例、兩步”建立概念

第一步，實例一：

師：同學們，前幾天，4月20號19點43分我國在科技方面發(fā)生了一件大事，大家知道嗎？

生：驚奇地看看師，又看看同學.

某生小聲說：天舟一號發(fā)射！

師：是的，這位同學比較關心國家大事和科技的發(fā)展，為你點贊.

師：這是天舟一號發(fā)射時的情境.同學們，你是否想過，是什么推動著巨大的火箭升空的呢？（一邊說，一邊點開視頻）

生：水蒸氣，空氣……

師：有的同學觀察到了，發(fā)射臺的下面，燃料在燃燒.燃料燃燒生成燃氣，產(chǎn)生巨大的內(nèi)能，進而產(chǎn)生巨大的推力，推動著火箭向上運動！

第二步，實例二：

師：用課件演示叉車舉高貨物的現(xiàn)象，建立做功概念.

2.3 教后反思

利用“天舟一號”發(fā)射情境，與第一次授課相比，提高了可見度，形成了視覺沖擊，同時激發(fā)興趣，也應激活思維.但是，拋出這個實例后，看學生的反應，筆者感覺學生的思維并未被激活.究其原因是發(fā)射情境超出了學生日常的了解，難度較大，所以，會有比較多的干擾因素，影響針對“力做功”的分析.

由此，筆者想，這類素材適用于提出問題的情境，而不適合做建構(gòu)概念的實例.若用于建構(gòu)概念，應讓學生在課前了解發(fā)射情境，為課上的分析做鋪墊.

3 生活實例，三步建“功”

3.1 理論依據(jù)與教學背景

遵循物理課程的教學理念，回歸物理的本源，從生活走向物理，生成實例建構(gòu)概念.錄播室授課.開始第三次建“功”嘗試.

3.2 “二例、三步”建立概念

第一步，實例一：

為了避免室外馬路上的嘈雜聲影響錄課效果，教師一邊關閉窗戶，一邊演示講解“窗戶受到拉力的作用，沿著拉力的方向移動了一段距離，我們就說力對窗戶有了成效，力做了功”.

第二步，實例二：

避免第一排靠窗戶的學生看不清黑板一側(cè)的字，師推、生拉桌子，使其后移.教師演示講解“推并拉桌子時，桌子受到推力和拉力的作用，在力的方向上移動了一段距離，就說力有了成效，推力和拉力對桌子做了功”.

第三步，歸納：

師導生敘述：力作用在物體上，物體在力的方向上移動了一段距離.就說力對物體做了功.

3.3 教后反思

本著從生活走向物理的教學理念，利用身邊的事和物，創(chuàng)設情境.學生有實實在在的體驗，感覺親切、舒服，容易接納現(xiàn)象中涉及的物理過程，學生在觀察和分析一系列事實的基礎上，抽象概括一系列具體現(xiàn)象的共同特征，抓住其中的本質(zhì)特征，初步建立做功的概念.

4 建“功”之感悟

建立“功”的概念所選取實例，修改為以上生活實例之后，筆者深切體驗到“從生活走向物理”教學理念的正確性與重要性，并對選取哪些實例作為情境素材來建構(gòu)做功概念，有了如下思考：

建立“功”的概念，所用實例過于熟悉，則不足以激起學生的認知沖突;實例過于高遠，則不能激活學生的思維.應選擇學生能看得到的，可以體驗的，或曾經(jīng)體驗過的實例.在原有體驗的基礎上，關注新的視角，形成新認知，這對學生的思維發(fā)展和知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)，具有積極的促進意義.

特別提出一點，情境的選取和創(chuàng)設如能動態(tài)生成才好，就似原本鑲嵌于我們的課堂中，自然呈現(xiàn)，從而使課堂擁有生命的張力.長期進行這樣的教學，必能使學生體會課堂、生活、物理、人這一系統(tǒng)的和諧之美，才有可能幫助學生形成物理觀念，發(fā)展學科核心素養(yǎng).

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版集團，2012.

[2]朱鐵成.中學物理教學案例研究與分析[M].浙江：浙江大學出版社，2012.

[3]郭玉英.基于學生核心素養(yǎng)的物理學科能力研究[M]. 北京：北京師范大學出版社，2017.

（收稿日期：2019-08-31）