物理來源于生活,絕大多數的物理現象、概念、規律的理解都建立在具體的物理情景中,沒有相應的情景或設計的情景不合理都會讓學生感覺到學習過程的艱澀、痛苦。就好像將6克鹽放入一碗美味可口的湯中,你早就在享用佳肴時,6克鹽不知不覺已全部吸收了,但如果將6克鹽單獨放在你的面前,無論如何你難以下咽。情境之于知識,猶如湯之于鹽。鹽需溶入湯中,才能被吸收;知識需要溶入情境之中,才能顯示出活力和美感。所以課堂教學中的情景設置顯得非常必要,然而并非“信手拈來”的物理情景都是合適的。恰當的情境能使物理課堂真正“活”起來,使學生由“厭學”到“愿學”,從而提高課堂教學有效性,而不恰當的情境往往讓課堂教學虛有繁華的外表。因此在創設情境時應該注意:
1.情景的趣味性
新課程標準基本理念之一就是“激發并保持學生的學習興趣”,同時在課程目標中再次明確提出“讓學生保持探索科學的興趣與熱情”。由此可見“興趣”是學習的原動力,在沒有興趣或熱情不高的狀態下的學習,只能是低效的,痛苦的接受過程。因此,教學過程中情景的設計必須充分考慮對學生的興趣培養是否有利。
例如《壓強》新課導入時,教師甲出示圖片(小明腳穿雪橇站在雪地中,小華則直接站在雪地中)讓學生討論為什么小華雙腳在雪地中陷得比較深,從而引入課題。由于大多數學生沒有這方面的生活體驗,所以對這樣的問題沒有強烈的探究欲望。教師乙的導入方法是:請學生將縫衣針用力穿過一塊較硬的紙板,學生感到很困難,手也感到疼。此時教師拿出若干只頂針提供給學生,讓學生在頂針的幫助下,將縫衣針穿過硬紙板,有了頂針的幫助,學生感到容易多了,手也不感到疼了,同時產生了為什么前后兩次手的感覺會明顯不同的問題。利用此情景很自然地引出了課題。頂針,在生活中比較常見,但學生一般不會將它與物理知識相聯系,通過這樣的情景創設告訴學生,物理源于生活,又高于生活。再比如演示分子間引力存在的實驗,可以將兩塊橡皮泥壓在一起,然后發現只要用手拎著上面一塊,則下面一塊不會掉下來。該實驗盡管可以說明分子間有引力的存在,但由于現象司空見慣,學生幾乎沒有興趣。然而,只要將橡皮泥換成兩個鉛塊進行同樣的實驗,其效果則完全不同,由于鉛是一種金屬,在學生的潛意識中總認為它們是很難結合在一起的,當看到兩個鉛塊彼此吸引時,那種強烈的心理震撼必然會使學習者興趣盎然。所以,情景選擇時注意情景的新奇性、震撼性是激發并保持學生學習興趣的有效途徑。
2.情景的可接受性
情境的設計要根據學生的年齡特征、認知水平,要考慮到學生能不能接受。要讓學生能弄得懂,想得到,興趣盎然,受到啟迪。否則再熱鬧的情景也只能使學生感到困惑,無法產生新的認知沖突,激發興趣的作用也就無從談起。例如江蘇科學技術出版社和人民教育出版社的兩種初中物理教材針對《比熱容》一節的情景設計就有所不同。
蘇科版教材采用海濱沙灘和海水在同一時刻溫度不同的情景導入課題。此情景的設計看似非常合理,即正午時刻沙子的溫度比海水高,從而使學生產生強烈的求知欲望,以進一步探究沙子和海水的物理屬性(比熱容)不同。但是在教學實踐中卻發現,這樣的情景使學生感覺到非常困惑,即沙子、海水在同一時刻的溫度由哪些因素決定。為了讓學生能夠提出合理的猜想,教師需要告知學生此處沙子和海水的質量相等(近似處理),由于陽光的照射沙子和海水在相同時間內吸收的熱量相等(學生不明所以)。即使這樣,學生也很難想到是因為沙子和海水的物理屬性不同造成的結果。所以這樣的情景設置并不能有效地使學生產生與新知的認知沖突,同時興趣也消失殆盡。這樣的情景設計只是為了活躍課堂教學氣氛而設,看起來熱鬧,卻多少有點像“課堂作秀”,與“以學生發展為本”的教學理念相去頗遠。僅僅強調教學的情景化,而沒有考慮情景的可接受性,導致教學情景單純以“生活化”“活動化”沖淡了“學科性”。這與課程改革的初衷是背離的。
人教版教材則以家中用水壺燒開水為例導入新課,首先提出第一個問題:一壺水和半壺水從室溫開始加熱直至沸騰,它們吸收的熱量相同嗎?學生在思考該問題的過程中意識到物質吸收熱量的多少與質量有關。此時新的問題生成:吸收熱量的多與少是根據什么來判斷的?從而聯想到在加熱方式相同的情況下,可根據加熱時間的長短來判斷物質吸收熱量的多與少。在此基礎上再提出第二個問題:一壺水加熱至溫水與加熱至開水,哪種情況下吸收的熱量多?學生在思考這個問題的過程中自然意識到物質吸收熱量的多少與升高的溫度有關。最后拋出本節課的核心問題:相同質量的不同物質升高相同溫度,吸收的熱量是否相同?這樣的情景設計逐層深入,使學生不斷產生新的認知沖突,從而使學生的思維活動逐步深入,為“比熱容”的探究活動提供了非常合適的情景,學生易于接受,在獲得成功體驗的基礎上興趣自然濃厚。
如何把握好情境選擇的可接受性,關鍵是要處理好教學內容和教學對象之間的關系,靈活應用,讓學生學得生動活潑、積極主動。使教學過程成為一個不斷發現問題、提出問題和解決問題的過程。要知道:一旦沒有問題,學習就會中斷,智慧的火花就會熄滅。所以千萬不能選擇那些看似“華美”,但學生無法理解的物理情境。
3.情景的真實性
真實的情景有利于培養學生的觀察、思維和應用能力,有利于學生在真實的環境中培養真實的情感和態度。我們在教學中注意創設與學生的生活實際相聯系的教學情景,讓學生體驗到學習的樂趣,積極主動地去探索并解決問題。學生會被這些非常真實,甚至是在現實生活中經歷過的情景所吸引,從而積極地探索解決問題的方法。
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例如2011年云南昆明的一道中考題所設置的情境就具有很強的真實性。
例:為提高電網對極端氣候、重大自然災害的抵御能力,國家電網公司2008年重點科技減災防災項目——直流熔冰裝置研制成功。該裝置需要1至2萬千瓦的功率,最大融冰電流可達6000安,最長融冰距離可達200公里,從而避免因線路結冰而倒桿斷線。如圖1為位于某電網線路上相距幾十公里的甲、乙兩地之間輸電線路和處于乙地的熔冰裝置示意圖,熔冰裝置上的“+”、“-”是兩個接線端子。(進行熔冰時交流電已切斷)
(1)……
(2)若要對甲、乙兩地之間的“2”和“3”兩根輸電線同時熔冰,請你在圖中以筆畫線代替導線,進行切實可行的連接,實現熔冰。
該題情境真實,經歷過雪災的學生印象深刻,同時在解決問題時需要較強的實踐意識,能“設身處地”地思考問題,即甲地離直流融冰裝置的距離有幾十公里遠,從而不會犯“紙上談兵”式的錯誤,糊涂地把輸電線的甲端跟直流融冰裝置連接起來。但很多傳統習題中的物理問題往往經過了人為的加工、分解、簡化和抽象,使之成為純化的抽象問題(物理模型),其物理情景通常是人為設置且嚴格控制條件,因而使物理教育情景的真實性受到破壞,造成學生在解決物理習題時的認知心理及行為表現與解決實際物理問題時相去甚遠。例如2010年北京市的一道中考試題情景就是一種非真實的物理情景。
例:如圖2所示,電源兩端電壓不變,電阻Rl的阻值為2Ω。閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P位于A點時,電壓表Vl的示數為4V,電壓表V2的示數為10V。當滑動變阻器的滑片P位于B點時,電壓表Vl的示數為8V,電壓表V2的示數為llV。則電阻R2的阻值是_____Ω。
該題的解決需要綜合運用歐姆定律及串聯電路的電流、電壓規律,對解題技巧的要求非常高。然而在實際生活中要測量一個電阻的大小,只要運用“伏安法”或利用串聯電路的分壓規律就可以很方便的解決問題。所以長期解決這種虛擬情景中的問題會導致學生應對生活中實際問題的解決能力和對客觀世界的探究能力下降,顯然這對學生的終生發展是極為不利的。
綜上所述,無論是課堂教學還是習題編制都需要注重物理情境的選擇。教育家第斯多惠說過:“教育的藝術不在于傳播的本領,而在于激勵、喚醒和鼓舞學生的一種教學藝術。”創設有趣、真實和易于接受的物理教學情境,正是激勵,喚醒和鼓舞學生的一種教學藝術。
(作者單位:江蘇省興化市板橋初級中學)