学习进阶理论下的初中压强概念教学

张兴梅

[摘   要]概念教学是物理教学的基础，学习进阶理论下的概念教学，强调让学生的学习经历经验、映射、关联、系统、整合五个层级。在压强概念教学中，根据学习进阶理论分析学情，并设计出相应的五个层级教学，尤其强调学生的前认知与自主建构的作用，可以让学生对压强概念的理解更为深刻，同时还能培养学生的物理学习品质。

[关键词]学习进阶理论;压强;概念教学

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）02-0046-02

美国国家研究理事会（NRC）对学习进阶的定义是：学习进阶就是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的描述。之所以采用进阶的概念，是因为研究者发现，学生在学习的过程中，思维方式总表现出依次进阶的特征。由于物理教学中，概念是重要的基础，因此在学习进阶理论被引入之后，概念学习进阶就受到了物理教学研究者的高度重视。顾名思义，概念学习进阶，就是研究学生在概念学习中表现出来的思维进阶特征，并寻找最恰当的教学方法。本文以初中物理“压强”概念的教学为例，阐述笔者的理解。

一、基于学习进阶理论及学情的压强概念分析

压强概念是初中物理力学部分的核心概念。学习进阶理论中有两个重要认识：一是学习进阶的起点是学生的前认知，这意味着教师在设计教案时需要分析的学情，就是学生的前认知;二是概念学习进阶通常分为经验、映射、关联、系统、整合等五个层次。结合这两点认识，笔者认为可以从五个层次分析学生的前认知。

一看经验。众所周知，压强在初中阶段被表述为“描述压力作用效果的物理量”，这是对压强概念的基本界定。那么学生有哪些相关的经验呢？其一，学生在生活中积累了力和压力的经验，加上压力概念的教学，学生知道垂直作用在物体上的力可以使物体发生形变;其二，学生知道物体的形变大小可以反映力（包括压力）的作用效果，且能想象出形变大小与压力大小的关系;其三，学生在表述压力作用效果的时候有可能出现语言使用上的困难，比如形变常用“大、小”来形容，而力的作用效果用“明显、不明显”来形容。经验表明，这种语言选择与运用的困难，会对学生的物理学习造成障碍。

二看映射。映射是指学生在受到信息刺激之后，将形成的认识投射到自己的经验之上，实际上就是新信息刺激前认知的过程。比如说教师在上课开始时提出问题：“力是有作用效果的，压力是力的一种，也是有作用效果的，那么压力的作用效果与哪些因素有关呢？”学生在受到这一信息刺激之后，就会将这一表述映射到自己的经验系统中的压力作用图景上，比如说当学生举出手指压在脸颊上的例子，并以此说明压力作用效果与压力大小有关时，就是一个映射过程。

三看关联。其实映射与关联密切相关，只不过前者接近经验，而后者则更多地需要用物理语言描述映射结果，从而在物理概念认知上能够将新认识植根于原有认识的基础之上。压强概念教学中，学生根据压力的概念、压力作用效果的物理图景、压力作用效果的描述等，将这些具有一定联系的内容关联在一起建构压强概念，是这一教学环节的关键。

四看系统。物理概念的形成不可能是孤立的，从知识体系上说，压强定义与压力、力、受力面积相关，压强单位与牛顿、平方米相关，压强定义方式、单位的推导得出以及压强的物理意义与前面的速度、密度等知识相关（这是方法上的相关性）。当学生能够从这些角度对压强概念做出理解时，则系统这个层次就比较完善了。

五看整合。整合是在系统认知的基础上进一步删繁就简、去粗取精的过程。新的物理概念的学习，必然用到大量的前概念，这些前概念有的是促进概念学习正迁移的，有的是产生负迁移的，在整合的环节需要进行精细化处理。如压强概念的构建过程中，运用控制变量法进行实验是一个重要环节，而这个实验中部分学生形成的压力作用对象的软硬会影响压强大小的认识，就需要厘清——被压对象的软硬不影响压力作用效果，压强大小只与压力大小和受力面积有关。实验中用同一个易形变的物体来显示更便于比较压力的作用效果，那是为了实验现象明显而非意味着压强大小与被压对象的软硬有关。

显然，上述五个层次较好地描述了学生在包括压强在内的物理概念学习中的阶梯性特征，因而物理概念的学习确实是一个进阶的过程。明白了这个过程，物理概念的教学就有了一个清晰的思路。

二、基于学习进阶理论的压强概念的教学设计

基于上述分析，对照概念学习进阶的五个层级，同时结合学生在概念学习中的思维发展，笔者对压强概念的教学进行了这样的三个步骤的设计：

第一步，基于生活经验建构物理图景，建构压力概念。

压强概念的建立以压力概念为基础，传统教学中通常是给出若干种压力实例，让学生作出压力示意图，然后总结压力特点（垂直作用在物体表面上），然后给出压力定义。笔者以为这样的设计不尽合理，尤其是让学生作压力示意图的过程过于突兀，学生难以寻找到经验支撑。而概念学习进阶的第一层级就是“经验”，学生生活中有大量的压力经验，不应该弃之不用。因此笔者的设计是：首先，根据生活中形成的压力概念，寻找具有压力的场景;其次，用示意图表示你理解的压力;再次，分析、归纳压力特点，得出压力定义。其中的关键是第一步，因为这样的设计，可以让学生首先有一个从经验系统中寻找压力实例的过程，而这个实例必然又与下面要研究的压力作用效果有关，因此这一环节实际上起到了学生的经验基础与探究间的桥梁作用，可以为后面“压力作用效果”映射到实例上奠定基础。

第二步，自主设计实验，探究压力作用效果与哪些因素有关。

实验的设计不要急于追求正确的步骤，更不能忽视前面的基础性工作而让学生直接操作（或观看操作），而应当让学生先在大脑中构思实验。从概念学习进阶的角度来看，构思实验的过程，应当对应着其中的关联与系统层级，而教学经验也告诉我们，实验设计成功之后，学生大脑中便会有一个完整的、系统的实验想象表象——真正的实验过程就是想象表象转换为实际操作的过程;当然，反过来理解就是，如果学生的想象表象不清晰，那就意味着对这些学生而言，还没有达到关联与系统层级。笔者在教学中重点引导学生关注三個问题：一是如何控制压力大小相同而受力面积不同;二是如何控制受力面积相同而压力大小不同;三是如何体现压力作用效果。这三个问题须由学生自主解决，教师的任务是帮助学生将零散的思路关联起来并系统化。笔者常用的方法是跟学生一起想象实验过程，。

第三步，借助逻辑推理，自主建构压力概念。

这一步主要是帮助学生回顾速度、密度的定义模式、单位推导模式、物理意义的表述模式等。由于有了前面的实验构思与操作为基础，学生的认识已经形成，因此到了这里的整合，就没有太大的挑战了，不再赘述。

三、基于学习进阶理论的压强概念的教学反思

在上述三步设计中，概念学习进阶的五个层级得到了体现，学生经历的是一个进阶式的物理概念建构过程。实践表明，这样的过程，保证了学生对压强概念的认识是全面的、完整的、牢固的。

这让笔者陷入了深深的反思：日常教学中，概念的教学其实并不是总能得到重视，因为试卷上通常没有对概念的直接考查;但概念掌握不牢固又会让学生在解题中被掣肘。于是概念教学就游走在重视与不重视之间，这显然背离了物理教学的初衷。而概念学习进阶理论的运用表明，基于学生的前认知，让学生经历概念进阶的五个层级，不仅可以让物理概念植根于学生的原认知，还可以让学生在五个层级进阶的过程中形成良好的物理学习品质。

因此，学习进阶理论对初中物理教学来说，有着极强的理论指导与引领作用，再加上其理解起来并不复杂，故而笔者认为应当成为更多物理教师的选择。

（责任编辑 易志毅）