淺談支架式教學 在高一物理教學中應用

摘 要：支架式教學是指為學習者建構知識提供的一種概念框架，這種框架中的概念是為發展學習者對問題的進一步理解所需要的。文章結合具體教學案例來講述如何通過為學生提供各種教學支架，充分利用學生之間、師生之間的討論和活動，依靠學生的學習經驗，讓學生成為課堂的主人，讓學生不斷地縮短原有水平與學習目標之間的距離，最終完成對所學知識的意義建構。

關鍵詞：支架式教學；支架；已有發展水平；潛在發展水平；最近發展區

1 引言

建構主義學習理論——學習者在一定的情境下，借助他人（教師或學習伙伴）的幫助，利用學習資料，通過意義建構的方式獲得。維果茨基指出教師教學應該走在學生發展的前面，并通過教學幫助學生消除其所要解決的問題和原有能力之間可能存在的差異。而實現這個目的的最好手段之一，就是采用不斷幫助學生從一個智力水平提升到另一個更高水平的支架式教學。

支架式教學策略被定義為：為學習者建構對知識的理解提供的一種概念框架，這種框架中的概念是為發展學習者對問題的進一步理解所需要的。學生原有能力和所要解決的問題之間存在差異，這個差異就是“最近發展區”。教師通過概念框架把學生的認知發展從一個水平引導到另一個更高的水平，就像沿著腳手架那樣一步步向上攀登。通過其支撐作用，使學生的認知發展不斷從實際水平提升到潛在水平，真正做到使教學走在學生發展的前面。

下面以“牛頓第二定律”這節課為例分析支架式教學在高一物理教學中使用。

2 案例分析

2.1 教學目標確定

支架式教學本質上是最近發展區內的教學，首先要發現學生的最近發展區。教師了解學生的已有發展水平，這是確定最近發展區所必不可少的基礎。通過課前測試，以及與學生的交流，教師充分掌握學生已有的發展水平。

2.1.1 已有發展水平

知識方面：力是物體運動狀態發生變化的原因。物體處于平衡狀態是指物體保持靜止或者做勻速直線運動。

能力方面：能夠利用打點計時器研究勻變速直線運動；知道利用逐差法、圖像法計算加速度。

2.1.2 潛在發展水平

能夠應用控制變量法、圖像法，進行實驗設計與數據分析，并通過與其他人的交流合作探究獲得“牛頓第二定律”。理解“牛頓第二定律”的內容并熟練運用牛頓第二定律解決物理問題。

2.2 通過搭建合理支架讓教學保持在學生最近發展區內。

牛頓第二定律是力學的核心規律，是重點內容。通過實驗探究加速度、質量、力三者的關系，最后得到牛頓第二定律的要求，與學生已有發展水平之間的差距是很大的。因此必須將學習任務加以分解，通過給學生搭建一系列的框架，將學生學習保持在最近發展區內，最終使學生完成對知識的建構。

2.3 具體支架及其評析

支架1（情景型支架），創設情景，引入課題

教師：什么是物體運動狀態的改變？物體運動狀態改變的原因是什么？

學生：是指物體速度改變，力是使物體運動狀態變化的原因。

教師：物體運動狀態的改變，是因為有加速度。那么加速度大小是由哪些因素決定的呢？

演示：用大小不同的力拉同一小車，引導學生觀察，拉力越大，小車的速度改變越快，加速度越大。

演示：用同樣的力拉質量不同的小車，引導學生觀察，質量大的小車，速度改變的慢，加速度小。

猜想與假設：學生通過觀察思考，提出假設：物體加速度的大小與所受合外力大小以及物體的質量有關。

作用評價：情景型的支架通過教師設問，學生回答的師生之間的對話使學生高效組織原有的知識，為學生自主建構知識做好準備。演示實驗也是一種有效支架，通過它使學生的猜想與假設有了方向性，并降低思維的難度。

支架2 ： （實驗型支架）

教師：用變量控制法實驗探究a的大小與F、m的關系時，必須能夠測出這三個物理量，其中m可用天平測出，加速度可以利用紙帶上打出的點，通過計算得到。F是物體所受的合外力，在實驗中如何測出F？

教師：現有細線、砝碼、小桶、彈簧秤、托盤天平、一端帶有滑輪的長木板、小車、鉤碼、打點計時器、紙帶、刻度尺。

教師：研究對象選定“小車”，那么小車的合外力F，怎么測量？請大家討論。

要求學生根據給定的器材設計實驗方案，并在小組討論基礎上，全班交流。

學生設計出實驗方案主要有如下兩種：

方案一：在水平木板上放置一輛小車。小車拖著紙帶，紙帶穿過限位孔，用彈簧秤拉著小車前進。拉力與小車受到的阻力的合力就是合外力F。

方案二：在水平木板上放置一輛小車。小車拖著紙帶，紙帶穿過限位孔，小車的前端系上細繩，細繩的另一端跨過定滑輪并掛上質量較小的重物。拉力與阻力的合力就是合外力F。

教師：對兩種方案評價，兩種方案中F都等于拉力與阻力的合力，第二種方案中拉力是恒力，第二種方案比第一種方案好，但是兩種方案都有一個問題，小車所受的阻力如何測？

作用評價：教師通過提供實驗型支架組織學生進行討論，讓每一個學生參與到課堂教學中，通過小組活動和交流，使實驗設計獲得補充和完善。教師通過評價讓學生的認識到實驗方案不足之處，實現教師的調控、點撥目的

支架3：

教師：在重物的質量遠小于小車的質量的情況下，可以近似認為小車所受的拉力等于重物所受的重力大小。因此在實驗中所掛重物的質量要遠小于小車質量。

支架4：

教師：同學們，想出測小車阻力的方法嗎？

學生：沒有。

教師：既然我們無法直接測出小車阻力，就要轉換思路，去除阻力的影響，讓小車所受的合力F 就等于小車所受到的拉力。那么怎么做到？請大家討論！

學生提出，讓小車在木板上運動，將木板無滑輪的一端墊高一些，用重力沿斜面的分力來平衡摩擦力。

教師：如何判斷摩擦力被平衡？

學生：眼睛看小車是否沿斜面勻速運動。

教師：用眼睛能看出小車是否勻速運動？

教師的提問使學生意識到實驗設計的不足之處，通過學生間討論與交流，相互間的思維碰撞，使方案設計更合理，學生明白：阻力不只是木板對小車摩擦力，還有限位孔及振針對紙帶的阻力；其次靠眼睛看小車是否做勻速直線運動是不可靠的。改進后做法是：小車拖著紙帶、打點計時器打點的情況下，給小車一個沿斜面向下的初速度，使小車沿斜面運動。如果紙帶上打出的點間隔均勻，就表明小車受到的阻力被平衡了。

作用評價：教師是學生主動學習的指導者。指導的目的在于幫助學生跨越學習中障礙，擴展學生自己所不能形成的認識。通過支架3使學生跨越了學習中障礙，（學生原來不知道重物質量遠小于小車質量時，小車受到的拉力近似等于重物重力），使探究活動得以繼續。通過支架4，教師引導學生進行實驗方案設計，同時對學生的活動進行適當干預，順著學生活動的方向提出有挑戰性的問題，將學生活動中潛在的沖突點明，引發學生的思考。通過師生之間的對話，學生與學生之間的互相啟發，學生逐漸地將已有的知識和方法應用到新的實驗設計中，使學生將潛在發展水平發展為已有發展水平。

支架5：教師引導提問，分析實驗結果，得出規律（問題型支架）

問題一：在保持小車的質量不變的情況下，測出不同的合外力對應的小車的加速度，如何找出加速度與合外力的關系？

學生：用圖像法尋找加速度與合外力的關系。用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示合外力F，根據實驗結果在坐標平面上畫出相應的點。

學生：這些點是在一條過原點的直線上，證明了在質量不變的情況下加速度大小與合外力大小成正比。

問題二：在保持小車的合外力不變的情況下，測出不同的質量對應的小車的加速度，如何找出加速度與質量的關系？

學生：用圖像法尋找加速度與質量的關系。用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示質量m，根據實驗結果在坐標平面上畫出相應的點。

教師：a-m是一條曲線，這一曲線與反比曲線相似，但a與m是否成反比有待進一步確認。如果a與m成反比的話，那么a與1/m成正比，因此我們可以再嘗試作出F不變時的a-1/m圖像。

學生：a-1/m圖像是在一條過原點的直線，證明了在保持小車的合外力F不變的情況下a與1/m成正比，a與m成反比。

支架6：

教師：通過大量的實驗探究得到加速度與力、質量的關系是：物體的加速度大小跟所受的合外力大小成正比，跟物體的質量成反比，這就是牛頓第二定律的主要內容。牛頓第二定律還確定了加速度和合外力的方向之間的關系：加速度的方向跟引起這個加速度的合外力的方向相同。

教師：牛頓第二定律也可用數學式來表示：a∝F/m或F∝ma；

F∝ma可改寫為等式：F=kma，式中的k是比例常數.如果各物理量都采用國際單位，k=1；

F=ma這就是牛頓第二定律的數學表達式.

作用評價：支架5，通過教師的設問，引導學生使用圖像法來分析物理量之間的關系，通過教師的啟發，學生將曲線圖線轉變為直線圖線，更容易找到物理量之間的規律。支架6，通過教師講解，補充了學生自己探究所無法獲得的一些內容，使學生完整全面的理解牛頓第二定律。真正體現了教師在學生自己建構知識過程中的引導作用，教師通過提供適當的支架（幫助），實現學生從已有發展水平向潛在發展水平的發展。

2.4 反思與總結

在本節課的案例中，教師根據最近發展區的理論，首先了解學生的原有發展水平，然后圍繞本節課主題為學生搭建好支架開展“支架式”教學。

首先，搭建情景型的支架引入課題 ，激發學生探究興趣，緊接著搭建實驗型的支架，引導學生主動探究，對于學生遇到的困難，應用問題型支架，把問題一步步引向深入，引導學生自己得出結論規律。整個教學過程是通過教師不斷搭建各種教學支架，降低學習難度，然后學生沿著教學支架不斷主動探究，通過學生間、師生間的交流解決探究過程中的困惑，修正自己的錯誤，最后通過總結，使學生獲得對物體的加速度、物體質量、物體所受合外力三者關系的全面認識，即牛頓第二定律。

教師根據教學經驗估計學生在學習中可能遇到的困難，為學生提供幫助， 充分利用學生之間、師生之間的討論和活動，依靠學生的學習經驗，讓學生成為課堂的主人，讓學生不斷地縮短原有水平與學習目標之間的距離，最終完成對所學知識的意義建構。在活動進行時，教師應觀察并根據實際情況，進行適當的引導；對活動中學生表現出來的創造性要及時給予表揚和鼓勵。支架的另一個目的在于培養學生的自我調節能力，讓學生學會如何學習，能夠獨自進行學習。這是由于支架式教學在吸收維果茨基思想的同時，還受到皮亞杰的建構主義的影響，強調學生的自我建構與自我發展。由于經驗、能力等的限制，學生的自我建構帶有一定的盲目性，因而教師的支架應為學生的發展提供方向，以減少學生的許多無謂的努力，使學生能以最適合的速度、符合目標的發展。隨著學生的學習能力和自我監控能力的增長，學生應逐漸獲得學習的管理權。支架式教學強調教師所提供的支架必須是逐漸減少的。

參考文獻：

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[2]李志厚. 變革課堂教學方式-建構主義學習理念及其在教學中的應用[M].廣州：廣東教育出版社，2010.