“超重與失重”教學中的物理學習環境分析

鄭 珊 李 晶

(1.北京第二中學分校,北京 100010；2.首都師范大學,北京 100048)

“超重與失重”教學中的物理學習環境分析

鄭 珊1李 晶2

(1.北京第二中學分校,北京 100010；2.首都師范大學,北京 100048)

學習環境對改進物理教學設計的理論與實踐具有重要價值，筆者以高中物理“超重與失重”一節為例，從引入環節、演示實驗、探究實驗、虛擬學習環境等方面進行了學習環境的分析.

學習環境；超重與失重；物理教學；虛擬環境

學習環境(learning environment)是學習活動展開過程中賴以持續的情況和條件.本研究根據學習環境的要素、支撐學習過程的物質條件(學習資源)以及教學模式、教學策略、學習氛圍、人際關系等非物質條件，將學習環境分為真實課堂講授的學習環境、運用多媒體課件的學習環境和計算機網絡的虛擬學習環境(virtual simulations).物理學習環境的創設有利于中學生學習物理知識，更有利于中學生客觀地認識物質世界，形成正確的人生觀、價值觀.作為物理教師，熟悉中學物理學習環境必將會助力于物理教學工作，提高學生學習物理的有效性.

鑒于此，我們試圖基于同課異構的視角，分析高中物理“超重與失重”一節不同教學設計中的中學物理學習環境創設的特點及作用.同一節課的不同設計，均要求符合學生的認知特點，聯系學生的實際情況，易于學生理解，使學生能夠運用物理學知識解決生活中的問題.

1 引入環節中的物理學習環境分析

如表1所示，在本節的引入環節我們對比了如下兩種方案.

表1

在該案例的新課引入方案1中，學生觀看網頁中的照片和視頻，這一教學環節利用豐富的網絡資源，學生為創設了物理學習環境，讓學生能在學習失重和超重一節內容之前，對于大量失重現象和超重現象有感性的認識.其中看哪些圖片、視頻與在媒體資源上所花的時間，都可由學生根據自己的興趣自主選擇.讓學生站在體重計上做不同的運動，可觀察到體重計示數變化.

新課引入方案2中的易拉罐和飲料瓶實驗有時漏水有時不漏水，這些實驗現象會在物理課堂中為學生創設真實的物理學習環境，目的是讓學生通過觀察這些實驗現象，能夠主動對這些現象提出疑問，這樣能為“超重與失重”一節內容的學習埋下伏筆.

2 演示實驗環節中的物理學習環境分析

本節的演示實驗方案如下：如圖1所示，將滾擺沿豎直方向向上旋繞，當到達一定高度時，釋放滾擺，在它加速下降過程中，我們可以看到杠桿左端向下傾斜，說明物體發生了失重現象.當滾擺到達最低點時，向下猛減速和向上猛地加速過程中，我們可以看到杠桿左端向上傾斜，說明物體發生了超重現象.當滾擺向上減速運動時，杠桿左端又向下傾斜，說明物體發生了失重現象.

圖1

該演示實驗是將失重和超重現象轉化成直觀的、便于學生觀察的不等臂杠桿的實驗.為學生創設了真實的實驗學習環境，學生能直接觀察，且具有可重復性.這一演示實驗為我們提供了很好的實驗設計思路，可以將抽象的概念變成直觀的實驗，將微小的變化進行放大.

3 探究實驗環節中的物理學習環境分析

新課程改革強調科學探究在教學中的作用和地位，本節的演示實驗方案如下.

師：請同學們用給定器材(彈簧秤、鉤碼)“玩一玩”(教師在講“玩一玩”時，要用體態語言提示學生，手要上下運動)，看一看有什么新現象.

生：讀數不穩定，有時候比剛才的讀數大，有時候小.

問題：(1) 彈簧秤讀數表示的是什么力？

(2) 如果用“老經驗”看(教師演示，用書擋住上下振動的鉤碼)，你認為物體的“重力”有變化嗎？如何變化？

(3) 物體的重力實際上會變化嗎？

該探究實驗的設計是在真實的課堂學習環境中，學生在明確彈簧秤測量的物理量后，利用彈簧秤和鉤碼測量物體重力，當物體不是做勻速直線運動時，彈簧秤示數有變化.觀察到這樣的現象后，試分析其原因.再通過小組同學的相互討論與分析，排除干擾因素，得出是當彈簧秤的示數增大或減小時，物體處于超重或失重的狀態.

4 小結與啟示

根據“失重與超重”一節不同教學設計的物理學習環境的分析可見，學習環境作為一種獨特的視角，基于這一視角對教學過程進行分析，可使教師對物理教學的認識由個別要素的組合走向整體性、協同性的把握與駕馭.

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