在POE策略下建立紙片模型呈現(xiàn)摩擦起電

李律

一、問(wèn)題的提出

浙教版科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第四章第一節(jié)《電荷與電流》第一課時(shí)教材中，通過(guò)兩段文字描述說(shuō)明質(zhì)子、電子、電中性和電子轉(zhuǎn)移，從而引出摩擦起電的原因。實(shí)際課堂教學(xué)中，讓學(xué)生通過(guò)閱讀來(lái)學(xué)習(xí)摩擦起電的原因，將抽象的文字表述內(nèi)化為自己的理解，效果不是很理想，學(xué)生對(duì)電子是如何轉(zhuǎn)移的理解存在很大的困惑。針對(duì)這一情況，筆者在實(shí)際教學(xué)中運(yùn)用POE策略對(duì)本部分教學(xué)進(jìn)行了合理的優(yōu)化，并取得一定的效果。

二、POE教學(xué)策略

學(xué)生在接受正式科學(xué)課程教學(xué)之前對(duì)于自然界已經(jīng)具有一定的認(rèn)識(shí)，即前科學(xué)概念（pre - conception）。針對(duì)探查學(xué)生前科學(xué)概念，研究人員開發(fā)出了“預(yù)測(cè) - 觀察 - 解釋”（Predict - Observe-Predict，POE）教學(xué)策略。在利用POE教學(xué)策略進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師要求學(xué)生說(shuō)出關(guān)于某一現(xiàn)象的觀點(diǎn)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)處理或某一裝置隨時(shí)間產(chǎn)生的變化，然后觀察和記錄實(shí)際變化（即觀察結(jié)果），最后教師引導(dǎo)學(xué)生解釋預(yù)測(cè)結(jié)果與觀察結(jié)果差異原因。

三、運(yùn)用POE教學(xué)策略的摩擦起電教學(xué)實(shí)踐

在教學(xué)中筆者按照POE策略對(duì)摩擦起電部分教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)：預(yù)測(cè)物質(zhì)通常不帶電和摩擦起電的原因，并讓學(xué)生對(duì)自己的預(yù)測(cè)進(jìn)行解釋，充分暴露學(xué)生的前概念，為學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變提供依據(jù)；觀察用標(biāo)有“+”“-”紙片建構(gòu)的物質(zhì)微觀模型和“-”紙片移動(dòng)后的模型，使學(xué)生的好奇心得到滿足，讓學(xué)生的前概念和實(shí)際情況發(fā)生碰撞，產(chǎn)生思維的火花；在觀察紙片模型后，學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象分析，反思自己的認(rèn)知，對(duì)觀察到的現(xiàn)象做出自己的解釋，然后進(jìn)行交流，總結(jié)物質(zhì)不帶電和摩擦起電的原因。

（1）正常情況下物質(zhì)不顯電性

①預(yù)測(cè)

教師在課前準(zhǔn)備好器材：標(biāo)有“+”和“-”的紙張各12張，小黑板磁吸若干個(gè)。在課堂教學(xué)中介紹電荷的后，讓學(xué)生預(yù)測(cè)帶5個(gè)負(fù)電荷和5個(gè)正電荷的物質(zhì)內(nèi)部電荷是如何分布的。通過(guò)學(xué)生的預(yù)測(cè)，呈現(xiàn)出多種前概念：在物質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷無(wú)規(guī)則分布；正負(fù)電荷一對(duì)一結(jié)合后分布在物質(zhì)內(nèi)部；正負(fù)電荷在物質(zhì)內(nèi)部各占一半分布等等。

②觀察

教師在黑板上分別建立有5個(gè)和7個(gè)“+”“-”的兩種物質(zhì)模型，讓學(xué)生觀察紙片模型（見圖1）。

學(xué)生通過(guò)觀察紙片模型，思維的火花閃現(xiàn)，各自講出對(duì)物質(zhì)內(nèi)部電荷分布的認(rèn)識(shí)。

③解釋

學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上4人小組，討論自己物質(zhì)內(nèi)部電荷分布的認(rèn)識(shí)，并給出解釋。最后在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行組間交流，學(xué)生解釋為什么正常情況下，物質(zhì)不帶電。通常情況下，帶正電的質(zhì)子的數(shù)量與帶負(fù)電的電子的數(shù)量相等，正負(fù)電荷能相互抵消，所以整個(gè)物質(zhì)沒(méi)有呈現(xiàn)帶電性。

（2）物質(zhì)帶電的原因

①預(yù)測(cè)

在上面物質(zhì)不顯電性教學(xué)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生預(yù)測(cè)，帶一個(gè)單位的正電荷和帶一個(gè)單位負(fù)電荷的物質(zhì)模型。部分學(xué)生會(huì)提出：核內(nèi)的正電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子的原子核上。

②觀察

請(qǐng)學(xué)生預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生在5個(gè)和7個(gè)“+”“-”的兩種不顯電性物質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，表示出一個(gè)單位的正電荷的物質(zhì)模型和一個(gè)單位的負(fù)電荷的物質(zhì)模型，學(xué)生觀察討論，明確合理的物質(zhì)帶電模型（見圖2）。

通過(guò)學(xué)生自己的模型建立分析認(rèn)識(shí)到核內(nèi)的正電荷是不發(fā)生移動(dòng)，若發(fā)生移動(dòng)物質(zhì)的種類將發(fā)生變化。

③解釋

學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上4人小組，討論解釋物質(zhì)帶電的原因。對(duì)核外電子束縛能力弱的物質(zhì)，失去電子的機(jī)會(huì)多，得到電子的機(jī)會(huì)少，對(duì)核外電子束縛能力強(qiáng)的物質(zhì)，失去電子的機(jī)會(huì)少，得到電子的機(jī)會(huì)多；失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電。所以，一般來(lái)說(shuō)由不同物質(zhì)組成的兩個(gè)物體，通過(guò)摩擦可以使它們帶上等量的異種電荷。

當(dāng)學(xué)生通過(guò)紙片模型建構(gòu)物質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷分布和核外電荷移動(dòng)知識(shí)后，通過(guò)課本上的思考與討論：玻璃棒與絲綢摩擦，玻璃棒會(huì)帶正電，絲綢帶等量的負(fù)電，請(qǐng)用電子得失的觀點(diǎn)解釋該現(xiàn)象。橡膠棒與皮毛摩擦，橡膠棒會(huì)帶負(fù)電，皮毛帶等量的正電，請(qǐng)用電子得失的觀點(diǎn)解釋該現(xiàn)象。

讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)，促使學(xué)生更好理解電子轉(zhuǎn)移，而使物體帶不同性質(zhì)電。

四、教學(xué)反思

雖然這樣的電荷教學(xué)還有不足，但筆者認(rèn)為“瑕不掩瑜”。POE策略指出：實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變的前提條件是引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，必要保障是學(xué)生深層次的參與課堂，重要策略是學(xué)生之間主動(dòng)的合作交流與學(xué)習(xí)。那若從此三方面來(lái)觀測(cè)，本節(jié)課基本還是符合POE教學(xué)策略的施教環(huán)節(jié)，并能夠體現(xiàn)POE策略的本質(zhì)——科學(xué)探究的思想。

筆者結(jié)合POE教學(xué)策略和紙片模型的建立，使學(xué)生建構(gòu)物質(zhì)內(nèi)部的正負(fù)電荷數(shù)量、位置等微觀情況，也使學(xué)生對(duì)電子得失有直觀的認(rèn)識(shí)。授課班級(jí)中80%左右的學(xué)生在此基礎(chǔ)上就可以利用電子轉(zhuǎn)移解釋絲綢摩擦后的玻璃棒和皮毛摩擦后的橡膠棒的帶電情況。同時(shí)也為八下物質(zhì)的微觀構(gòu)成學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

總而言之，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)考慮教學(xué)目標(biāo)，但更為重要的是考慮學(xué)習(xí)者的特征。應(yīng)依據(jù)學(xué)生的具體情況，量體裁衣，選用合適的教學(xué)策略和適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)創(chuàng)新。而POE策略則是更多地讓學(xué)生成為課堂的主體，更貼近學(xué)生，因而，POE策略在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)前概念的概念轉(zhuǎn)變；利于引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突；利于學(xué)生深層次參與課堂；利于學(xué)生的合作交流學(xué)習(xí)；利于培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣，提升思維品質(zhì)。

（作者單位：溫州市甌海區(qū)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）