初中物理概念學習進階的個案研究
——“壓強”教學實例

譚振興 莊中木

(1.廣東省湛江市湛江中學 524002;2.廣東省湛江經濟技術開發區民安中學 524081)

壓強的概念是初中物理的三個核心概念之一.壓強知識與生活密切相關.同時學好壓強對于進階學習高中氣體性質將起到鋪墊作用.本文以初中物理的“壓強”為例，研究了初中物理核心概念教學的先進教學策略.

一、進階分析

學生已有事實經驗：經過一個學期物理學習，學生已初步具備了基本的實驗觀察、實驗分析、實驗歸納總結等多方面能力.

學生已有的知識及知識結構：學生學習“力”和“力和運動關系”后，對重力、彈力、摩擦力及力的平衡等知識有所理解，也懂得受力分析方法.但“透過現象看本質”的能力還不夠強，因此我們物理概念教學中應注重過程探究、過程體驗、過程感悟和學習方法的引導.

學生的思維特點：初二學生具有心理好奇、心態好強、個性好動的特點，在發散思維、遷移能力方面不是很強，學生從形象思維到抽象思維過程需要一段時間訓練.因此，激發學生的認識需要是我們在物理教學中應注意的問題，通過激發使學生對物理產生強大驅動力，讓學生繼續提高他們在物理學研究中的物理核心素養.

二、進階目標預設

在設計學習的高級起點和預設目標中，筆者為本課程設置了高級起點和目標，即壓力，如下表所示.

進階點進階起點預設目標對壓力的認識壓力與重力聯系與區別能夠舉例說出壓力來源于重力的情況,以及二者不相等的情況.對壓力作用效果影響因素的探究圍繞“壓力作用效果和什么因素有關”,能夠設計實驗能夠說出控制不變量,并能說明改變哪個量、觀察什么現象.我們怎樣比較壓力作用效果?對壓強概念理解對壓強的認識當壓力和受力的面積不同時,我們如何比較壓力的影響?會用壓強公式進行計算壓強公式理解能夠記住壓強公式.應用能力的提升常見的生活中增大或減小壓強的方法依據壓強公式,分別說出增大壓強和減小壓強的方法,并能舉出多個相應的具體實例

三、教學過程與方法策略

1.統一進階起點

游戲介紹，創造場景，激動人心的想法

設置目的：設置懸念，激發興趣，通過游戲的體驗活動引起學生的注意，使用在學生意識中不太可能的事情，激發學生探索其中的奧秘.

物理情景：游戲“氣球會破嗎”的物理情景，請幾位學生逐個站在氣球上，看看氣球會不會破？

物理情景：給你一個氣球，你用什么方法把氣球弄破？氣球受力一定會破嗎？

教師引導學生積極參與體驗活動，通過親身體驗，運用已學過物理知識解答當壓力較大時氣球不會破的原因.

2.認識壓力

起點分析：在學習“重力，彈性，摩擦力”之后，我們對三種常見力有了更全面的了解.但對壓力的三要素理解還是不夠透徹，我們先通過體驗實踐感受壓力的客觀存在，再通過運用受力分析方法再一次認識壓力，在理解后再逐步進階，對”壓力與重力的區別和聯系“的正確理解.

設置目的：學會用力的三要素認識”壓力“的概念以及“壓力與重力聯系與區別“，為壓力作用效果的影響因素探究做好知識鋪墊.

物理情景：什么叫做壓力？壓力的方向有什么共同點？壓力與重力有什么聯系區別？

評測反饋：本案例以學生前概念為出發點，先后經歷“壓力”、“壓力與重力聯系與區別”的構建過程，引導學生從原有生活經驗出發，逐步搭建知識臺階，從而獲得新知的經驗，完成了原始積累到知識提升的進階.

3.理解“壓強”概念

起點分析：由以上實驗得出的結論引導學生思考：本實驗采用控制變量法探討壓力效應的影響，但在現實生活中，壓力和受力面積往往會同時發生變化.如何比較壓力的影響，從而比較壓強.通過回顧速度的概念，遷移比值定義法理解壓強的概念，并加強學生對壓強公式的運用.

設置目的：通過探究實驗，總結了壓力效應的影響因素，使學生對壓力概念生成過程有了初步的了解，為壓力定義的理解奠定了基礎.

物理情景：什么叫做壓強？公式？單位？常見物體對地面的壓強值？如：一張4開的報紙在展平時會在桌子上施加約0.5 Pa的壓力;西瓜種子平放在桌子上，桌子上的壓強約為20 Pa；中學生站立時的壓強約為1.5×104Pa.

評測反饋：壓力作用效果壓強概念形成壓強公式記憶壓強值，這是一個循環往復、螺旋上升的理解過程，通過學習的遷移，實現了知識的應用，積累了新一輪的認知結構.這符合“從淺到深，越來越復雜的概念理解過程”的高級學習理論.

4.計算壓強大小

起點分析：學生對壓強有了初步的認識，接著要通過實例分析培養學生應用知識的能力，通過課堂檢測試題過關訓練，提高學生對壓強公式的現運用能力.

設置目的：通過對具體問題的具體解決，整合、應用有關物理知識，鞏固進階的效果.

物理情景：道路可承受的最大壓力為8×105Pa，10輪卡車的最大壓力為5噸.采用4立方米石材，石材密度為2.5×103kg/m3，恒速時的總阻力為總重力的0.05倍.設每個輪子的接觸面積為200 cm2，求：(1)問這輛卡車能否從該公路上通過？(需要通過計算來解釋，g取10N/kg)(2)從物理角度測試，如果卡車超載會造成什么危害？

評測反饋：在對壓強概念、公式理解后，讓學生對“壓強”的前概念的不準確理解有一個重新理解，通過以上例題的檢測使學生在原有的知識上進階，三個實際問題呈層式遞推進的進階的關系，一步一步，符合學生的認知特點和身心發展規律.

5.增大或減少壓強方法與實例

起點分析：物理來自生活又高于生活”，學會運用壓強公式解決簡單的物理問題，通過展示一些生活中的場景和實例，讓學生分析增加或減少壓力的方法，引導學生關注社交熱點問題.

設置目的：通過設置壓強典型情景或事例，讓學生學會分析，進一步理解壓強的內涵.

物理情景：隨著社會的發展和文明的進步，對人文關懷的要求越來越高.例如，為了便于盲人的行走，在街道的人行道上需要具有不均勻雕刻的盲道.請使用您學到的物理知識.

評測反饋：評測反饋本案例以學生前概念為出發點，先后經歷壓力認識，壓力作用效果的探究，壓強概念理解，增大或減少壓強方法的構建過程，引導學生從原有經驗出發，逐步搭建臺階，從而獲得新的經驗，完成從原始經驗到科學知識的進階，用分組實驗.若不采用學習進階設計理念，直接給出方案，“一步到位，一桿插到底”教學方式呈現的是往往結果而不是過程，教的是死記硬背結論而不是啟迪思維，這樣教學難以激發學生的積極性，容易導致知識理解的斷裂.問題解決整合的實際問題屬于復雜系統，整合水平，學生的抽象思維和形象思維要求很高，特別是與數學知識相結合.更會使部分學生感受措手不及，措不清頭腦.

學生在學習“壓強”這一核心概念的過程中，運用學習進階理念分析，學生對壓強概念理解關鍵在對壓力作用效果探究的過程的體驗，激活學生的內部動機，動員學習的主動性和主動性.通過學生認知壓力概念，分組探究壓力大小作用效果證明前概念的理解是正確的，通過分析總結，對壓強概念形成的理解，學生的思維也發生著順應、同化、升華的不斷變化.創新階段關注社會熱點“盲人行道”，將這一知識應用到實際的問題，既體現了物理學習的價值，又可以起到知識點之間的聯結作用.

綜上研究，如何高效認知發展階段實現對核心概念的整合和思維能力的培養，將是教育教學的主要研究方向 .學習進階研究作為物理教學提高核心素養的設計理念，是新的課題研究方向，以后會受到教師的廣泛研究和實踐.