例談物理教學(xué)中的深度評估

任 曄 彭 夷

(1. 江蘇省錫山高級中學(xué)實驗學(xué)校,江蘇 無錫 214177; 2. 無錫市堰橋初級中學(xué),江蘇 無錫 214174)

物理學(xué)習(xí)中,“科學(xué)探究”是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的主要手段．學(xué)生只有在不斷經(jīng)歷探究活動的過程中才能去體會探究的流程、探究的方法以及探究活動所蘊含的思維思想等等．評估與交流是探究流程中的重要環(huán)節(jié),教師若能用好這個環(huán)節(jié),不僅能使學(xué)生的評估能力得到提升,還能使課堂生成更加豐富,更有化腐朽為神奇的功效,糾偏扶正,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有深度．

在近幾日的調(diào)研活動中,筆者參與了初二及初三的觀課議課活動,通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)常態(tài)課及備課組內(nèi)公開課中存在一些共性的問題,那就是備課中對實驗探究的認(rèn)識和理解還不夠深入．具體而言就是教師雖然能夠較為完整的展現(xiàn)出科學(xué)探究的流程讓學(xué)生去經(jīng)歷,但是由于對實驗這一核心載體的認(rèn)識深度不夠,在探究過程中出現(xiàn)的一些突發(fā)的或者共性的問題往往無法給予學(xué)生很好的解答,而此時只能以“這是由于誤差造成的”這種模棱兩可的語言來應(yīng)付搪塞學(xué)生．而這樣的回答既無法讓學(xué)生信服,同時也降低了學(xué)生對教師的信賴程度,更不利于學(xué)生探究能力的發(fā)展以及對物理概念與規(guī)律的深度掌握．下面以探究平面鏡成像的特點、探究不同物質(zhì)吸熱升溫的特點為例,詳述通過評估如何讓探究教學(xué)更有深度．

1 數(shù)據(jù)的差異不僅僅由誤差造成

1.1 課例:探究平面鏡成像的特點

圖1

在探究平面鏡成像的特點這一探究活動中,教師首先讓學(xué)生觀看一段有趣的視頻“一名女子對著玻璃佩戴櫥窗中的項鏈”引導(dǎo)學(xué)生得到利用玻璃板來代替平面鏡可以在成像的同時看到玻璃板后的物體;利用等大的電池來比較像和物的大小情況以及確定像的位置;利用方格紙來確定平面鏡的位置以及物和像的位置,利用刻度尺測量物和像到鏡面的距離．但是教師沒有向?qū)W生介紹所使用的玻璃板有一面為了增強(qiáng)反射效果而進(jìn)行了鍍膜處理,接下來教師直接讓學(xué)生根據(jù)猜想進(jìn)行實驗探究像和物的大小以及像和物到鏡面的距離關(guān)系(實驗器材如圖1所示)．由此,部分學(xué)生得到數(shù)據(jù)如表1所示.

表1

當(dāng)學(xué)生給出上述數(shù)據(jù)時,教師的第一反應(yīng)是這些差異是由于誤差造成的．接下來就按照程序化的流程得出實驗結(jié)論:像到平面鏡的距離等于物到平面鏡的距離．得出完整的成像特點后,教師安排了大量的習(xí)題來鞏固學(xué)生習(xí)得的相關(guān)知識．

1.2 研討:關(guān)于數(shù)據(jù)的評估與延展

當(dāng)一組數(shù)據(jù)存在些許差異時也許是由于誤差造成的,但是當(dāng)有多組數(shù)據(jù)存在相似的差異時,那就不僅僅是誤差的問題了,其中必然存在著深層次的原因．如果能將前述課堂中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的評估,從而找到具體的原因,相信學(xué)生不僅能得到探究分析能力的提升,同時對物理規(guī)律也會有更加深刻的理解．

設(shè)計活動1:將玻璃上的不同面放在方格紙上對應(yīng)的平面鏡的位置,測量像和物到鏡面的距離．

如圖2所示,實驗中會發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象:當(dāng)B面放在標(biāo)注的平面鏡位置時,得到的像距總是比物距大5 mm～6 mm左右;仔細(xì)觀察能發(fā)現(xiàn)玻璃的另一側(cè)還有一個較暗的像．當(dāng)A面放在標(biāo)注的平面鏡位置時,得到的像距和物距相等．用刻度尺測量玻璃板的厚度約為5 mm．由上述現(xiàn)象及數(shù)據(jù)可得A面為這一塊玻璃的鍍膜的面,起到了增強(qiáng)反射的效果．之所以部分學(xué)生測量得到像距比物距大5 mm左右,那是因為選擇的反射面錯誤所導(dǎo)致的,這5 mm恰為玻璃板的厚度．

圖2

得出平面鏡成像特點以后還能設(shè)計相關(guān)的活動來評價學(xué)習(xí)的成效．

設(shè)計活動2:確定鍍膜玻璃板鍍膜面的方法.

如圖3所示拿一個物體靠近玻璃表面,在玻璃的另一側(cè)找到像的位置．改變靠近的玻璃面,再次找到像的位置．去尋找像和物之間的距離關(guān)系．會發(fā)現(xiàn):如圖3甲所示,物和像緊緊靠在一起,如圖3乙所示物和像之間有一段距離．由此可以判定A面為鍍膜的主反射面．

圖3

2 圖像的差異不僅僅由于誤差造成

2.1 課例:探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象

對比運動快慢,學(xué)生討論比較吸熱升溫快慢的方法:① 相同質(zhì)量的水和沙子,升高相同的溫度,比較加熱時間;② 相同質(zhì)量的水和沙子,加熱相同的時間,比較升高的溫度．通過信息快遞的方式了解加熱時間與吸收熱量之間的關(guān)系．將鋁制量熱杯作為容器裝入等質(zhì)量的水和沙子,用酒精燈加熱并不斷攪拌,每格1 min測量一次溫度,記錄數(shù)據(jù)．

教師沒有強(qiáng)調(diào)需要加熱一段時間后,待物質(zhì)達(dá)到一定溫度后再開始測量．得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表2.

表2

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出沙子和水溫度隨時間變化的圖像如圖4所示．學(xué)生得到的結(jié)論是沙子吸熱升溫越來越快,最終升溫速度比水快,無法得出正確的結(jié)論．而教師在無準(zhǔn)備的情況下也只能用這是由于誤差所造成的這樣的話語來搪塞學(xué)生．既無法令學(xué)生信服,也打亂了課堂節(jié)奏．

圖4

2.2 研討:關(guān)于數(shù)據(jù)的選擇與圖像處理

之所以出現(xiàn)沙子第一分鐘溫度只上升1℃的情況,恰恰是由于沒有關(guān)注本實驗的操作關(guān)鍵點:不斷攪拌使物質(zhì)受熱均勻．在未受熱均勻時所測量的數(shù)據(jù)是錯誤的應(yīng)當(dāng)摒棄．所以應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生分析為什么沙子的升溫在剛開始時是越來越快的,而之后的升溫又基本是勻速的?這樣就為去除錯誤數(shù)據(jù)提供了依據(jù)．

接下來關(guān)于圖像的處理應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生明確沙子和水都可以用30℃作為初始溫度,然后進(jìn)行作圖并分析．所畫圖像如圖5所示．當(dāng)學(xué)生畫出這樣的圖像時,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析就容易了許多．相同質(zhì)量的水和沙子,升高相同的溫度,水加熱時間更長(也就是吸收熱量更多)．得出結(jié)論相同質(zhì)量的不同物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量是不同的．而上述不同正是與物體的種類有關(guān)的,因此得到了物質(zhì)的一種物理屬性,物理學(xué)中稱之為比熱容．通過對圖像的評估以及再生成的過程,使學(xué)生對相關(guān)知識的認(rèn)知由模糊走向清晰,同時也使得本來是實驗中的敗筆的實驗數(shù)據(jù)處理得到了糾正,培養(yǎng)了學(xué)生實驗評估的能力以及圖表分析的能力,為建構(gòu)科學(xué)的物理概念打下了堅實的基礎(chǔ)．

圖5

3 結(jié)語

學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生離不開對課堂真實情境的及時有效的反應(yīng)．而課堂生成的偶然性一定是有其深層次的原因的．例如教師問題設(shè)計的不合理、課堂探究活動的不深入、實驗器材的準(zhǔn)備不足等等;當(dāng)然也包括學(xué)生前概念、學(xué)習(xí)動機(jī)等對學(xué)習(xí)所產(chǎn)生的影響．當(dāng)課堂生成超出了教師的預(yù)設(shè)時,教師應(yīng)當(dāng)充分利用評估與交流的環(huán)節(jié),借助學(xué)生的思維及教師自身知識儲備將生成轉(zhuǎn)化為實實在在的學(xué)生學(xué)習(xí)能力,從而使課堂充滿思維的火花、使物理學(xué)習(xí)更有深度．