聚焦物理概念建构 提升初中生学习力

唐来勇 叶成林

摘 要：教育的出发点和归宿是学生学习，而学习力是决定学生学习的关键能力，学生的学习力水平直接决定着教育的质量.初中物理概念教学是初中物理教学的重要组成部分.根据比热容概念的特点，教师采取创设情境、科学设计、分组协作、分析归纳、科学建构以及学以致用等方法、策略进行课堂教学，帮助学生正确地建构比热容的概念，提升初中生的学习力.

关键词：初中物理;比热容;概念教学;学习力

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）16-0043-03

基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划2020年度课题“聚焦物理概念建构的初中生学习力提升研究”（项目编号：D/2020/02/353）.

作者简介：唐来勇（1968-），男，江苏仪征人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理教学;

叶成林（1969-），男，江苏仪征人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理课堂教学与实践研究.

1 背景

学习力是人在学习活动中起作用的、由心理结构和身心能量组成的一种个性心理品质.学习力的三要素包括学习动力、学习毅力和学习能力.学习动力是指引发与维持学习者学习行为，并使之指向一定目标的动力倾向.学习动力是关键，学习动力包括外动力和内动力.学习毅力是学习者为达到预定的学习目标而自觉克服困难、努力实现目标的一种意志品质.学习毅力是保证;学习毅力与自信、自制、抗挫力等要素相关.学习能力是指学习者接受新知识、新信息，并用所接受的知识和信息认识问题、分析问题、解决问题的能力.学习能力是基础，学习能力主要包括观察能力、归纳能力、实验能力、思维能力、推理能力、分析和解决问题能力等.提升初中生学习力的方法很多，在初中物理教学中聚焦物理概念建构的过程是提升学生学习力行之有效的方法.

物理概念是反映物理现象、过程、本质、特征的一种思维形式，物理概念常常以定义的形式出现.初中物理中有许多概念需要学生在认知事物的过程中把它们的特点抽象出来，加以概括形成概念.初中生在学习物理的过程中首先需要建立起物理概念，然后才能进一步学习其它物理知识，因此概念教学在初中物理教学中显得尤为重要.教师要根据物理概念的特点和形成过程采取适当的方法、策略进行教学，帮助学生建构正确的概念，提升学生的学习力.

那么，在初中物理概念教学中如何提升学生的学习力呢？本文以“比热容”概念建构为例具体说明如何提升学生的学习动力和学习能力.

2 科学建构概念提升学习力案例

比热容是物质的一种特性，它是反映物质吸放热（或容热）本领的物理量，比热容是初中阶段比较难以建构、理解的概念.本节内容既是本章的重点也是本章的难点.在此之前，学生已经在初二学习了物质的一些特性（如密度、硬度等）.在本章前一节学习了内能、热传递和热量的相关知识，这些都为比热容概念的建构做了知识上的铺垫.

考虑到学生的实际认知水平和学习能力，在比热容概念建构过程中我们将通过创设情境、提出问题、猜想假设、设计实验、动手操作、搜集证据、分析讨论、归纳总结等步骤循序渐进地引导学生进行科学探究，让学生充分体验科学探究的过程，逐渐形成科学探究的能力;通过分组实验、合作交流培养学生的动手能力和协作能力;同时在学生探究过程中有机渗透控制变量法、转换法等科学方法，学会设计表格并记录实验数据，学会用图像法等方法分析处理数据、归纳结论.从而让学生在概念建构过程中提升学习力.

本节课的教学理念是从生活走向物理，从物理回到社会，总体教学流程如图1所示.

2.1 创设生活情境，引发学生提问，激发学习动力

情境教学即利用多种教学手段通过外显的教学活动形式，营造一种学习氛围，增强学生的感性认知，使学生形成良好的求知心理，积极参与到对所学知识的探索、发现和认识的过程.本节课具体创设生活情境如下：首先利用多媒体创设生活情境（如图2所示）.

教师：看到这幅画面及文字提示，你能提出什么问题？

学生：为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样呢？

教师：海水和沙子在同一时刻的温度不一样，请同学们作出合理的猜想与假设.

学生：可能是沙子吸热升温比水快的缘故.

教师：请提出一个科学且值得探究的问题.

学生：物质吸热升温的快慢与物质的种类有什么关系？

以上教学过程通过创设生活情境，激发学生的学习兴趣，兴趣是最好的老师，动机和興趣是促进认知发展的源泉和动力.良好的动机、浓厚的兴趣能够激发学生学习的内动力.进而引导学生发现并提出问题，爱因斯坦说：发现一个问题往往比解决一个问题更有价值.一切科学探究源于问题，问题是激发学生进一步学习的动力.

2.2 科学设计实验，渗透研究方法，培养设计能力

物理是一门以实验为基础的学科，没有实验的物理课堂是缺乏灵魂的课堂.因此，需要设计实验探究物质吸热升温的快慢与物质种类的关系.在前面学生提出问题的基础上，教师进一步追问：影响水和沙子吸热升温快慢的因素，除了物质种类以外，还有哪些因素？此时教师可以引导学生联想家中烧开水的情景，学生自然会提出还与质量、火焰的大小、容器的导热性等因素有关.

教师：那么设计实验的思想方法是什么呢？

学生：控制变量法.即取质量相等的不同物质（水和沙），放在相同的烧杯中，用相同的酒精灯进行加热.

教师：用什么方法来比较水和沙子吸热升温的快慢呢？

学生：方法一，在加热时间相同的情况下，观察水和沙子升高的温度.

学生：方法二，在升高相同温度的情况下，观察水和沙子加热时间的长短.

引导学生阅读“信息快递”： 如果加热方法相同，就可以认为单位时间内物体吸收的热量相等.加热时间越长，说明吸热越多，本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短.即转换法.

在设计实验的同时渗透了“控制变量法”“转换法”，使学生不仅学会了研究物理的方法，而且有效培养学生设计实验的能力.

2.3 分组协作实验，记录实验数据，培养动手能力

听来的不如看来的，看来的不如亲自实践得来的，只有实践才能培养学生动手能力.

教师要求各实验小组首先通过讨论明确实验步骤，并设计数据记录的表格.第1-13小组按方法一设计表格（见表1），第14-26小组按方法二设计表格（见表2）.

设计表格时，教师要讲清表头如何设计，相应的物理量后面必须要有单位.接着同学们按照实验步骤并利用如图3所示的实验器材进行实验并将数据记录在自己设计的表格中，这样才能有效培养学生的动手实验能力、观察能力和相互协作能力等.

2.4 处理实验数据，科学描述结论，培养分析能力

当今世界，科学技术迅速发展，我们身处信息时代.对信息分析处理能力成为当代人适应社会、紧跟时代的关键能力.

学生通过分组实验获得了相关数据，如何处理数据呢？教师引导学生以时间为横坐标，温度为纵坐标，利用表格中的数据分别作出水和沙子的温度—时间图像如图4所示.

教师：质量相等的水和沙子，哪一个升温快？你是怎样得到这一结论的？

引导学生利用图像分析对水和沙子加热相等的时间，比较水和沙子升温的快慢.

学生：沙子升温快.因为加热时间相等（即吸收相等的热量）沙子比水升高的温度多.

教师：质量相等的水和沙子升高相同的温度，哪一个吸收的热量多？

你是怎样得到这一结论的？

引导学生利用图像分析水和沙子升高相同的温度，比较加热时间的长短.

学生：水吸收的热量多.因为升高相同的温度，水比沙加热时间长，即水吸收的热量多.

这样，通过对数据的分析处理得出结论：质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量不相等.

利用图像法分析处理具有形象、直观的特点.能培养学生数形结合的思想.归纳结论时，也要强调用控制变量的方式叙述，以培养学生使用规范语言表述能力.

2.5 点拨升华，科学建构概念，培养归纳能力

物理概念是物理现象和物理过程的共同属性和本质特征在人脑中的反映，是对物理现象和物理过程的抽象化和概括化的思维形式.以上的结论还不是概念，必须在此基础上进一步提炼升华.于是教师给出示例：经测定，2kg的水温度升高10℃吸收的热量是8.4×104J，2kg的沙子温度升高10℃吸收的热量是1.84×104J，那么1kg的水和沙子温度升高1℃吸收的热量分别是多少？学生计算：Q吸水=8.4×104J/（2kg×10℃）=4.2×103J/（kg·℃）;Q吸沙=1.84×104J/（2kg×10℃）=0.92×103J/（kg·℃）.

教师：单位质量（1kg）的某种物质升高1℃所吸收的热量反映物质的一种特性，在物理学中用“比热容”来描述，回想密度的定义，那“比热容”该如何定义呢？表达式又是什么呢？

学生：将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫比热容.

表达式c=Q吸/（m·Δt）.

接着教师介绍比热容的单位和物理意义.

教师：请同学们查看比热容表，你能找出哪些规律？

学生：（1）不同物质的比热容一般不同.（2）同种物质的比热容跟状态有关.（3）水的比热容最大.

这里的教学可以与密度的概念加以比较，强调都是利用“比值法”来定义的.如果学生不易找出规律，可提醒学生回忆密度表中的规律，比较它们有哪些相似之处.这样帮助学生把学习密度的方法进行迁移.通过以上的方法帮助学生比较自然地建构比热容的概念，从而培养学生的归纳能力、知识迁移能力.

2.6 灵活运用知识，解释生活现象，培养应用能力

学习的最终目标是应用知识解决问题，知识只有在实际应用中才能真正体现其价值和意义，学以致用就是要联系实际，紧密结合自然或生活现象.

教师：为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？为什么内陆地区比沿海地区温差大？

学生：因为海水与沙子受光照的时间完全相同，可以理解为它们吸收的热量相同，但沙子的比热容比海水的比热容小，所以沙子吸热升温比海水快.同理，內陆地区沙子、泥土多，它们的比热容小，白天吸热升温快，而夜晚放热降温也快，所以昼夜温差大.

对日常生活中的现象作出解释，回应了本节课开头的物理情景，又从物理回到社会，培养学生学以致用能力，分析问题、解决问题能力.

在初中物理教学中，我们要聚焦物理概念建构过程，注重物理概念建构方法，促进初中生形成正确的物理观念，并以此为载体提升初中生的学习力，为学生可持续发展、终身发展奠定良好的基础.

参考文献：

[1]黄自团，袁顶国.教学力与学习力：要素、共生与培养路径[J].教育理论与实践，2014，34（14）：3-5.

[2]白计明.论学生学习力的培养[J].中央社会主义学院学报，2015（02）：115-118.

[3]胡爽，陈秉初.学习力“六要素”的解析与分层[J].教育现代化，2015（01）：55-59.

[4]李莎.初中物理比热容概念教学的创新设计与思考[J].中学物理，2021，39（02）：55-57.

[5]孙东振.促进深度学习的初中物理实验教学优化——以“实验探究：物质比热容”实验教学为例[J].中学物理，2020，38（18）：33-35.

（收稿日期：2021-04-21）