體驗式教學在物理課堂中的應用—以“二力平衡”為例

王 超

（江蘇省蘇州市吳中區迎春中學，江蘇蘇州 215128）

引 言

物理學習是在觀察、思考、研究和實踐中獲得物理知識和技能。這一過程只有通過親身體驗才能完成。初中物理教學過程中所指的體驗，就是教師以課堂為舞臺，以學生為主體，以任何感官能夠接觸到的介質為道具，創造出能夠引起學生興趣、思考的情境。在新課程標準下，體驗教學主要分為“具體體驗”“觀察思考”“抽象概括”和“實踐檢驗”四部分。“具體體驗”就是讓學生親身經歷，滿足各感官需求；“觀察思考”就是在體驗的基礎上，進行內容反思；“抽象概括”是在體驗、思考的基礎上，總結出概念或規律；“實踐檢驗”就是將總結的概念和規律進行具體應用，既可以檢驗概念的正確與否，又能幫助我們解決實際的問題。整個體驗式教學是一個相輔相成、環環相扣的過程，既符合了學生的認知規律，又滿足了物理學科素養的要求，還能提高學生的核心素養。下面，筆者以“二力平衡”為例，來談談在物理課堂教學中，如何帶領學生進行體驗式學習。

“二力平衡”是初中物理教學中的核心內容，也是中考考查的熱點和難點。本課主要研究“二力平衡”的條件及物體在平衡力作用下的運動狀態這兩部分內容。這是“力和運動”這一章節的重要組成部分。學生在學習本內容時，通常會遇到以下三個問題：（1）本課內容涉及力學和運動學的知識，是比較抽象、難懂的，學生無法產生濃厚的學習興趣；（2）“二力平衡”的條件比較多、比較復雜，學生無法在一兩個體驗活動中全面了解、掌握；（3）如何將“二力平衡”的條件和具體實踐應用相結合。接下來，筆者就設置豐富的體驗活動來解決這三個難點問題。

一、創設情境模式，激發具體體驗

體驗式教學第一步就是滿足學生各感官的具體體驗，這是學生反思、概括的源泉。物理學科素養的培養，就是促使學生通過體驗產生認知沖突，以激發自身科學探究的興趣和原動力。教師應積極創設情境，設置活動，讓學生有身臨其境之感。教師在創設情境時，要做到有的放矢，可采用一些和當下學生生活比較密切的、學生比較感興趣的素材進行情境創設，同時避免難度過高的、過于抽象的，或者難度過低的、讓學生不屑的情境體驗活動。這更有助于激發學生的好奇心和求知欲[1]。

【教學設計1】“二力平衡”導入

體驗活動：請兩名學生將一根一米長的木棒直立在手指上，如圖1所示，看誰堅持的時間長，讓其他學生觀察。

設計意圖：讓部分或者全體學生親歷比賽活動，利用學生的表演欲和求勝欲，激發其思考：如何才能在比賽中獲勝，從而引出研究課題。

圖1

【教學設計2】引入“探究二力平衡條件”的問題

體驗活動：將一個玻璃杯放在光滑的玻璃斜面上來觀察其運動狀態，如圖2所示。

設計意圖：讓學生看到玻璃瓶無法靜止在光滑的玻璃斜面上，從而引發學生思考和提問。不是所有的兩個力都能使物體處于平衡狀態。提出這堂課的主要研究問題：二力平衡的條件是什么？

圖2

【教學設計3】探究“二力平衡”的四個條件：同體、等大、方向、共線

體驗活動：教師讓學生采用分組形式，利用鐵架臺、鉤碼、定滑輪、輕質小紙片、剪刀來完成以下四步操作。

（1）在兩邊分別掛上不同數量鉤碼，觀察紙片能否平衡，如圖3所示。

（2）將相同數量的鉤碼掛在同一側的定滑輪上，觀察紙片能否平衡，如圖4所示。

（3）將紙片旋轉一定的角度，觀察紙片能否平衡，如圖5所示。

（4）用剪刀將紙片剪斷，觀察紙片能否平衡，如圖6所示。

圖3

圖4

圖5

圖6

設計意圖：此設計分別展示了“二力平衡”的四個條件，讓學生獲得了相對獨立的體驗，有助于其歸納和總結。這既體現了控制變量法的要求，又可以讓學生在簡單的、單一的體驗中獲得復雜的知識。

二、利用問題設置，反思體驗經歷

在大量具體體驗的基礎上，學生獲得了許多信息。這些信息相對來說是繁亂、復雜的。所以，教師在學生體驗后，要設置具體、有效的問題，幫助學生梳理這些信息，去除無用的、不貼切研究主題的信息，并且將有用的信息進行有效的整合，從而形成研究問題的證據鏈，幫助學生在證據中反思、概括、總結，得出最終的有效概念，并總結出研究方法和經驗，使學生不僅獲得學科知識，還能在科學探究過程中掌握科學的方法和樹立科學的態度和責任心。

例如，在教學設計1中，學生獲得的信息是很多的，此時教師可提出問題：怎樣做才能獲得比賽的勝利？很多學生無法回答，教師可以再相應地設置一些小問題，如物體在手上是怎樣的一種運動狀態？物體受到幾個力的作用？分別是什么力？能否將力的示意圖畫出來？這樣就把學生引入本課內容的學習中。再如，在完成教學設計3的活動后，教師可以利用PPT展示圖6的實驗場景，并設置如下問題：（1）此實驗能否得出，二力平衡時兩個力大小可以不相等？（2）什么原因導致這個實驗失敗？（3）如何改進？（4）針對活動3的設計，利用小卡片代替木塊A有什么好處？（5）如何選擇合適的小卡片？以上問題的設置環環相扣，使學生深度體驗的過程更加全面，也有助于其更好地歸納和總結結論。

三、分析歸納總結，得出物理概念

美國教育家、心理學家庫伯認為：“知識的獲取源于對經驗的升華和理論化。”學生在體驗的過程中獲得了大量的經驗，并通過分析與反思對經驗進行了選擇和整合。接下來，學生就要發揮自己的主觀能動性，在教師幫助和配合下，抽象、概括體驗所得，在和同學討論、交流、合作下，總結出適合一般情況下通用的物理概念和規律。在這個過程中，教師應該以學生為主體，鍛煉學生的分析、概括能力。例如，在教學設計3中，每完成一個操作步驟后，教師應讓學生分步歸納。如在完成第一步操作后，學生發現做到同體、反向、共線幾個條件后，由于沒有做到等大，物體無法平衡，多次試驗后，就可以得出初步結論：等大是二力平衡的條件之一。同理，完成后面幾步的歸納總結。最后，在分步歸納的基礎上，綜合歸納出二力平衡的條件：同體、等大、共線、反向[2]。

四、再設情境活動，體驗實踐應用

圖7

在學生通過科學探究過程，歸納和總結出物理概念、規律后，教師就可創設一些新的情境來讓學生檢驗物理概念的正確性，同時也是對教師教學過程的積極反饋。在“二力平衡”課堂教學的最后階段，教師可以創設兩個情境，讓學生親身體驗[3]。

【教學設計4】二力平衡條件應用1

體驗活動：準備一把長度為20cm的均勻刻度尺，讓學生一次性放在自己的食指上，使其平衡，如圖7所示。

設計意圖：本活動設計主要強調一次性放好，避免了學生多次調試而找到最后的平衡狀態。這就引導學生思考：怎么做才能一次性完成？為了滿足二力平衡的特點，學生自然就會找出直尺的重心，然后將重心部分放在手指頭上，從而使直尺平衡。

【教學設計5】二力平衡條件應用2

體驗活動：利用長門板制作簡易平衡木，讓學生嘗試走平衡木，如圖8所示。

設計意圖：讓學生在體驗的過程中，驗證二力平衡的條件，只有將自己的重心始終保持在平衡木的正上方，人才不會掉下來。這也和本課引入的情境形成呼應。

圖8

物理學的基礎就是實驗教學，通過實驗將自然界普遍發生的物理現象或規律進行集中的表現。學生可在體驗中建立正確的思維方法，科學地獲取物理知識與技能，并在科學探究過程中樹立科學的態度和責任心。所以，以實驗為載體、以生活為源泉的體驗過程，是學生體驗活動的主戰場，是學生獲得知識、提升技能的主要途徑，也是物理科學素養的重要組成部分。所以，教師必須創設情境，以滿足學生全面的體驗需求，讓學生在快樂中體驗物理知識。

結 語

綜上分析，我們在平時的物理教學中，應遵循學生的認知特點，從抽象到直觀、從現象到本質、從感悟到分析、從體驗到認知。這是提高物理學科核心素養的必要途徑。這就要求教師平時多思考、多研究，努力提升自己的教學理論和技能，竭力提升學生的綜合能力。這不僅是新課程標準的教學要求，也是提高教師專業素養的必要途徑。