初中物理学科大概念教学初探——以"功能关系"学习为例

余世勋

武汉市金银湖中学    430040

摘 要：物理概念是一种能够体现出物理现象与过程的基本性质的思想形态，在过去的物理教学中，教师更多地将知识传授给学生，而学生对教师传授的知识也只是进行了简单地接受，而对知识的理解却被忽略了，导致学生的实际运用能力很差。

关键词：初中物理；概念教学；功能关系

引 言

概念的学习是一个认知、理解和运用的过程，所以，在进行初中物理的概念教育时，教师要以直觉的方式，让学生对概念有一个清晰的认识，在这个过程中，建立了一个新的概念，并在这个新的应用当中，对这个新的知识有一个新的认识，这样，学生就可以更好地运用这个新的知识来解决问题。

一、初中物理概念教学初探

（一）直观引入，让学生认识概念

许多教师在进行物理课堂教学时，往往以“我”为中心，以“我”的视角去理解学生所理解的内容。事实并非如此，因为在学习过程中，由于受到已有的知识与经历的制约，再加上受到认知规律的制约，学生的认知主要依靠直觉。所以，在对抽象的概念进行教学时，教师需要通过情境来帮助学生完成由直觉向抽象的转变，从而对概念进行认知，为学习一个新的概念打下坚实的基础。例如，在教学“大气压强”时，教师把一个塑料挂钩放在黑板上，这样就能激发出较强烈的探索欲望，从而使学生有较高的自学能力。在物理概念的教学过程中，引入的方式比较多，比如，可以通过实验引入、问题引入、故事导入等，在教学过程中，教师要结合具体的教育内容和学生的实际情况，采用各种方式进行

（二）经历过程，让学生构建概念

在学习中，学生不能通过死记硬背或教师的重复解释来获得知识，而必须基于对知识的建构过程的认识。所以，在进行物理观念的教育时，教师要抛弃以说为主导的教育模式，让学生在观念的形成中建立自己的概念。例如，在教“浓度”时，教师要让学生从一杯水和牛奶，一杯乙醇，引导学生认识到，用颜色、闻、尝、硬等特征，各有其不足之处，若能找出一种判别某一种物质的办法，就会变得简单许多。接下来，请同学们进行试验，通过试验，探讨，交换，得出相关的结果，然后由教师对这些概念进行归纳，这样，学生们才能更好地了解概念。

（三）区别练习，让学生应用概念

在了解了这些知识之后，要运用这些知识来加强对这些知识的认识，从而提高学生的解题水平。在进行物理概念的教学过程中，教师可以首先通过一些直接运用概念型的问题，指导学生去分析和解决，然后通过一些关于概念中的公式改变的问题，来指导学生去进行分析和解决，最终，把该节课所学到的一些概念与其他的概念结合在一起，通过这种方法，使同学们由容易到困难的顺序逐渐过渡，最后达到理解和运用这些概念的目的。

二、课时教学的优势与不足分析

（一）以一节课为一个单元来进行授课

时间型课堂，有着很长的发展历程，在教育战略与方式上，有着较为完善的课程体系，取得了良好的教学成效，学时教学有助于学生掌握知识，所以教师们往往更倾向于课堂。因为课堂的各个环节都是通过持续的探索和累积而变得更加完美的。就拿新课程来说，它的具体操作过程是：首先，用1～2分钟来营造一个情境，引入新课；在教学过程中，教师会组织学生进行讨论，开展实验探究等活动，并留下2到3分钟的教学总结和学生的学习反馈。

这种时间型的课程更容易让人看得清楚。在进行教学设计的时候，教师会根据一节课的时间来设定教学目标，从而决定教学内容。在进行教学过程中，从介绍新课开始，一直到最终的总结与回馈，不超过45分钟，保证所有的知识都能被学生牢牢地把握住，从而达到“堂堂清”的效果。在达到本节课的教学目的时，教师能够安排大量的活动，包括从开始的自学到动手实验，再到师生交流，再到例题分析，最后再进行总结，教师在每一个步骤上都控制得非常准确。所以，如果教师能够根据自己的计划来，一般都能把这门课程的内容给做好，“节节清”。

尽管计时教学有着完善的教学环节、高效落实知识点等优点，但是因为教学周期比较短暂，所以教师们在制定教学目标的时候，更多地把学生当成了一个认知的人，而没有培养出一个健全人应该具备的各种能力和素质。学生得到的更多的是知识和技巧，而对于客观世界的全面了解和经验比较少，很难发展出学科本质。

（二）构建学科大概念的过程比较漫长

目前，每一门课程都已经提出了“学科核心素质”，以此来引导课堂教学由“知识导向”向“素质导向”转变。在教学过程中，教师不能对与实际生活无关的抽象概念进行机械地讲授，也不能将枯燥的知识点进行枯燥的讲授，而是要选取重点的学科要点，用恰当生动的方法，在进行探究学习、合作学习的过程中，让学生对这个世界有一个全面的了解和掌握。这些学科概念能够使学生对现实世界中的某些事情和现象有一个基本的认识。学生不仅是一门学科的思想方法，而且还是一种思维模式，能够使学生能够从更高的角度来看问题，从更宏观的角度进行分析，以便更好地解决问题。例如，物理学中的“世界上的一切都是微小的粒子”“物体可以影响到其他物体”“当物体被改变或者被改变时，会产生能量的转换或者传递，但是量却是不变的”等等，属于学科大概念。

学科大概念和具体的知识点是不一样的，比较抽象，比较概括，不如一些具体的知识点那样好掌握。这就意味着，一门课程要花很长的时间去学习，这就要求学生要有一个长期的经历、不断地去思考和去了解。而课堂上的课程是以一堂课作为一个闭环，这并不适合让学生去构建和了解一个学科的大概念。我们看到，在课堂上，我们所设定的教学目标，更多地放在了知识和技能的目标上，而我们的过程与方法，则更多地表现在教师的教学流程和方式上，而在不与特定的学习任务融合的时候，其实施的结果就会很差。另外，在课堂上，我们所设定的学习内容经常是较为特殊的，通常只有2—4个知识点，教师们会在课堂结束的时候，给学生们提供一个反馈测试，来检验学生们的掌握程度。

（三）学科大概念的抽象、综合性

意味着学习其课程必须经过深入的经历，只有通过实际的问题解决，综合性的学习任务，才能更好地构建与了解学科大概念。一个学科大概念并不是一个特定的知识点，但是其内涵与外延十分地丰富，是从众多的具体知识中浓缩而成的、更上位的概念。这就意味着，其构建的时间相对较久，难以在一堂课程中实现。

课堂上的“节节清”的特征，无法确保对一个大的主题的构建进行充分的时间保障，同时也难以承担起对形成一个主题本质概念所必需的“深刻的、持久的”的了解与探索。所谓深度探究，就是指学生要亲身参与研究，对自己的认识进行发展。在此过程中，学生会进行假设，进而搜集并利用这些数据来验证自己的观点，并从中发现其内在的逻辑联系，从而对其进行说明。无论是通过实际操作试验得到的，还是利用第二手材料得到的，这些都要求学生在更大的范围内进行计划和开展自己的研究。

三、 “功能关系”单元教学设计

长时期的课程，很可能会让教师们被困在某个特定的点里，越是讲解，越是细致，越是深入，往往会将注意力集中在课本上的那些所谓的关键、难点和关键点上，而对于课程的基础结构却缺乏足够的了解，只能看到一棵树，很难看到一片树林，这会让我们的课堂的质量和深度都变得很差。此外，由于上课的时间很少，很难进行更多的体验和探索，很难进行更多的更复杂的工作，更高层次的学科概念也不是那么好构建的。在以培养学生的核心素质作为基础的基础上，以知识来解决问题是教育的一个主要目的，因此，要更好地贯彻核心素质，要让学生有更多的经历和探索的机会，就必须有较大的话题或项目来承载，也要有比较复杂、比较全面的学习任务。因此，要按照以素质为导向的目的，对单位进行重组，由课时教学转向单元学习，真正达到以问题为核心的学习。因此，重建后的学习单元并不是通常意义上的复习单位，也不是一般的知识集成单位，它是围绕着核心素质的贯彻，在对课程标准进行了详细的梳理之后，对其所携带的价值进行了全面的剖析，并针对学生的具体状况，对其进行了全面的、围绕着问题的求解，从而形成了一个“学习单元”。

重建的单位目标应该基于可移植性和持续性的认知。重建单位旨在更好地贯彻核心素养，在制订具体目标时，不可忽视两方面的要求：一是利用所学内容来解决问题，二是通过基本的知识技巧来构建意义，也就是对学科大概念和核心问题的持续了解。这两方面都是单位重组的起点，也是制定单位目标的落脚点。唯有明确了这两者，重建后的单元就具有了其存在的价值，它也是实施课程核心素质教育的重要环节。为此，在进行单元目标的制定过程中，要注意以下几个方面的问题，并通过这些问题来反映教学内容的重要性与价值。

（1）让同学们去学这一段，是为了什么？

（2）通过对所学知识的研究，可以得到哪些问题的解答？

（3）对于学生来说，学生所学到的知识究竟有何意义？

（一） “功能关系”学习单元重构

比如，目前的苏科版本的初中物理教科书，在第五章和第八章分别对动能、弹性位能和引力位能进行了研究，第十一章是对功进行了研究，然后在第十二章对动能、位能的影响和能量转化进行了研究。

从教科书的设置来看，这样的排列方法，其逻辑层级非常清晰，但在实际教学中，却无法对“功能关系”有很好的了解。动能、弹性势能、引力位能等物理概念，都可以通过日常生活中的例子来获得，那么，功呢？这是一个非常抽象的概念，在学习动能和势能的影响因子和转化的内容时，首先要学习的是功。为何沿着作用力的方向运动的距离叫做所做的功？而不是只要有足够的力量和足够的距离就行了？什么是功和功的转化？在初中毕业的时候，学生们对这些内容还不是很了解，甚至转移到了初中，学生也无法对函数关系进行清晰的了解，也无法对其进行量化计算[1]。这主要是因为，在教学过程中，功的概念是以叙述的形式呈现出来的，没有给学生一个真正的问题情景，让学生有更多的经历和探索的时间，让学生通过自己的探索，来认识新的物理概念的必要性，并试图去界定新的物理量。

当然，这种做法也是有道理的，那就是无法对能源下一个定义，由于在能源的定义中包含着功的内容。要想克服这一难题，从建构学科大概念的观点来看，教师们可以在进行教学设计时，对函数关系学习单元进行重新构造。

在探究动能、势能的影响因子时，我们可以不直接给出具体的能量，但可以通过转换的方法，比如桌面沉入沙坑的深度，木块被撞击后的运动距离等，来探究影响动能和势能的影响因子。在势能和动能的相互转换的时候，同学们可以从能量的大小的改变，来了解动能和势能之间的相互关系[2]。其实，现在的同学们，就是在运用转换法和能量的改变来了解机械能以及它们之间的相互关系，也就是说，教科书中并没有给出不给的能量的定义，所以，对于力学能的研究以及它们之间的相互转换，并不会影响到力学能的研究。

当教师和教师一起学习了第十二章的“动力位能”之后，才能进行对功的学习，这样才能使学生从能量转换的角度来认识功的意义.

这时，就可以设置一个现实的问题：怎样才能把体内的力量传递到书桌上的铅笔箱，从而提高铅笔箱的动能或势能呢？

让同学们边做边想：

（1）用力推动铅笔箱，铅笔箱却不移动，是否存在能量传递？

（2）垂直举起铅笔箱，以均匀的速度做横向运动，有没有发生能量的传递？垂直举起铅笔箱的动作怎么样？

从上述研究中可以看出，要实现能源的转化，就需要将外力施加到这个物质上，并且要让这个物质沿这个力的方向前进一段时间之后，就会出现能量的传递，根据这个情况，我们可以对学生进行更多的指导：

（1）要不要引入新的物理量去刻画这些现象？

（2）该怎样界定，以更精确地刻画该现象？

（3）这种新的物理量具有怎样的性质？

在这种学习中，让学生自行建构出一种新的物理学观念，就算一个物体沿着作用力的方向经过一段路程，就叫做作功，所传递的能量就是所谓的力学功，也就是所谓的功。

然后提问：把重量为1公斤的铅笔箱从桌角上松开，铅笔箱下降0.8米，这个过程中的能量是怎样相互转换的？它们是怎么转换的？引力所做的功是什么？动能有什么改变呢？（g取10毫克/千克）

思考：探究铅笔箱下降的全过程，能否建立起功与能的图形？把铅笔盒往上一扔？把铅笔箱保持均匀的水平运动怎么样？

经过反思与学习，同学们可以较轻松地建构出图形中的函数间的联系，并对函数间的联系有一个基本的了解.

（二） 形成以能量为主题的突出学科大概念的学习单元

在明确了该单元的知识体系之后，教师再深入地考虑通过该课程所能解决的现实问题和特定的使用方式，最后为这个单元确定了两个知识运用的关键点：一是近似迁移，也就是构建一个“简单的力学的认知模式”，让学生明白如何使用“简单机械”来完成工作[3]。二是“远程”，也就是说，使用“简单机械”可以节省体力，但不能节省体力，因为工作是一种能量转换的过程。

持续的认识有助于学科思想的形成。学科思想体现了学科知识的实质，体现了学科的思维特征和学科的学习规律。学科思想是学科的精髓，是学科特有的教育价值。可以说，对学科知识的把握是学好一门学科的根本，了解学科要点，领会学科思想与方法，是学好该学科的重要环节。所以，重建后的单元学习目标应该建立在对主题的深刻认识之上，从而推动学科大概念、学科思想与方法的生成。

在这个环节，教师要让学生对单元的内容有一个全面的认识，根据它包含的学科要点、学科思想方法，对单元的知识进行归纳和总结。接着，围绕着学科大概念和思想方法，对单元的每一节进行详细的论述。最终，让同学们对该单元的学科大概念和思想方法有一个总体的认识，并将它们用于解决该单元的实践问题，达到了该单元的转移和应用目的，同时也达到了对学科大概念和思想方法的意义的构建。

四、初中物理大概念研究反思及展望

对大概念与初中物理的整合进行了相关的研究，我们可以看到，大部分的研究都集中在了大概念的运用上，但是，大概念的高度抽象、中心性和可移植性，能够将知识提炼和结构化，因此更适用于在单元教学的设计之中。在对其进行整理的同时，也表明，在对学生的物理概念的形成方面，大概念也扮演着更大的角色；与深度学习相融合，既能反映出课程的深度，又能拓展课程的宽度，但也出现了一些问题。

结 语

综上所述，在实施“新课程改革”的大环境下，以教师为中心的传统的课堂授课模式已无法适应社会发展的需要，因此，我们迫切需要在教学手段上进行改革。物理是一门和日常生活紧密相连的课程，要想让学生们对物理的学习有更多的了解，教师们可以让学生把自己的生活经验结合起来，把自己所学到的物理知识都给挖掘出来，让物理的教学变得更加有效。

参考文献：

[1]姜芳.浅谈物理学史在初中物理教学中的应用[J].中国校外教育，2018（05）：130-131.

[2]肖娟.物理教学中如何运用物理学史料[J].科技信息（科学教研），2008（19）：611.

[3]范永梅.将中华优秀传统文化融入高中物理教学的思考[J].新课程研究（上旬刊），2014（11）：68-72.