初中物理概念中的变式与迁移策略探析

程军

物理知识概念多，且具有抽象性，学生不易理解和掌握，必将影响学生学习物理的积极性.物理概念应该如何教学？如何从概念的变式与迁移中剖析概念内涵，帮助学生加深概念的理解和运用呢？下面我们主要从概念正反例变式、概念的阶梯型表达、概念的多维化变化等方面来阐述.

一、从正反例概念的变式入手，来实现概念内涵与外延的理解

在物理概念教学中，通常分为三个过程：一是联系具体材料，搭建具象化情境;二是展开物理思维启发，分析比较，形成抽象概念;三是通过变式迁移，巩固概念的理解与认知.对于概念的内涵与外延，内涵反映的是概念的本质属性，外延反映物理现象本质属性的对象，多表现为概念成立的条件或范围.如果不进行概念变式与迁移，学生在面对新问题时，可能会无法理解概念，丧失物理逻辑关系.如对于密度概念，密度是一种特性，与颜色、气味相比更隐蔽，主要是描述物体疏密程度的一种物理量.密度的概念是物质的本身性质，与形状、大小、体积、质量等无关，但与状态、温度等有关.对于密度概念的讲解，我们可从自然界多种物质的不同密度关系对照中，让学生理解密度概念.但是，对于密度公式ρ=mV，为什么要用质量、体积来定义？很显然，学生理解了密度的本质特性，但对其表征的方法不理解.由此，我们展开变式与迁移：对于一杯水，倒掉一半后，其密度如何变化？同样，对于一杯水，降低外界温度，使其结冰，此时冰的密度有何变化？冰的质量、体积有何变化？再如，一瓶气体，抽掉一半，剩下质量、体积、密度如何变化？由此，对于密度的概念，其定义由质量、体积来确定.我们通过对照固态、液态、气态等不同状态，来分析密度与质量、体积的关系，从而深化对密度内涵的理解.相反，我们也可以通过反例来辨析概念.如在学习力时，力看似很普遍，学生也很熟悉.但对力的理解是感性的，缺失具体的逻辑分析.在变式迁移中，我们引出：人在路上走、压路机在路上行驶、磁铁吸引等现象，来对照不同的力的作用形式;再如，利用推、压、吸等不同方式来作用于一个气球，观察力的存在方式.显然，对力的形式有很多种，但力的作用效果却是一致的.

二、借助于阶梯型变换来分层呈现概念

物理学中的概念，往往可以用多种方式来表述.在讲解概念时，教师也要善用变式与迁移，从不同视角来展现物理概念，帮助学生由浅入深地理解概念.例如，对于重力概念，可以进行变式迁移：用横杆与线悬挂一小球，当横杆水平时，小球与线受重力作用而竖直向下;当横杆倾斜时，小球与线仍然保持竖直向下.说明，重力的方向始终是竖直向下的.再进行变式迁移，将某物放于斜面上，物体受重力的方向是什么？有学生将重力方向看作与斜面垂直向下;有学生认为重力方向为沿斜面平行向下;有学生将重心放在斜面上竖直向下.正确的做法是将重心置于物体的中心，竖直向下.由此，来逐渐让学生认识重力概念，理解重力的方向是竖直向下.同时，在讲解新概念时，有时需要联系已学概念，由此及彼来促进知识的迁移.如在学习“功”概念时，仅仅了解“功”的定義是不行的，还要认识“功”的特点，做功的条件，为解决问题做铺垫.在变式迁移时，当人费力推汽车，而汽车不动，推力是否对汽车做功？汽车关闭发动机后继续行驶一段距离，这个过程牵引力是否做功？汽车被吊车起吊后平移到另一个位置，汽车重力是否做功？这些变式迁移，能够从多种情形下来让学生认识“功”及“做功”的条件，从而把握概念的内涵，不被干扰条件所影响.

三、引入多维度变换，加强概念的形象化呈现

学习物理，对概念的理解和掌握是基本要求.对于物理概念，其表现形式往往具有多样性.如一个概念，可以是用文字表述，也可以是用公式来表示，从不同物理量的逻辑关系上来呈现概念，还可以引入图像方式，利用数学函数或图表来表达概念.如在学习“电阻”概念时，对“电阻”的理解，可以从不同的变式迁移入手，多维化呈现“电阻”的存在形式.根据定义，电阻R=UI，对电阻的计算可以从电压与电流比值关系中获得，但对于电压和电流可以变化，其比值为常量，与导体自身材料、尺寸有关，与电压无关.再者，对于电阻的描述，文字上表述为对电流的阻碍作用，对于任何导体，本身都有阻碍电流的性质.另外，电阻本身与电流、电压之间具有一定关系，即对于同一电阻，电流与电压成正比.这些不同的阐述方式，都能从不同方面来展现“电阻”的特性，让学生全面了解“电阻”的含义及应用方法.

总之，在物理概念教学中，通过引入变式与迁移，可从不同层面剖析概念，增强学生对概念的深刻理解，循序渐进地提高物理教学质量.