增強(qiáng)感知體驗(yàn) 優(yōu)化習(xí)題教學(xué)

劉欽

(桐鄉(xiāng)市高級(jí)中學(xué) 浙江 嘉興 314500)

為師者都特別重視“學(xué)以致用”，而物理學(xué)科本身就是非常強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的學(xué)科，而學(xué)生在學(xué)習(xí)階段做適量的習(xí)題，也可以看作在校期間的“學(xué)以致用”.

習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)中必不可少的重要組成部分，是概念、規(guī)律的延續(xù)和深化，通過(guò)對(duì)習(xí)題的講解，可以幫助學(xué)生掌握物理知識(shí)和方法，思維得到訓(xùn)練，學(xué)科素養(yǎng)得到提高，現(xiàn)實(shí)意義講，學(xué)生成績(jī)的提高需要通過(guò)一定習(xí)題的訓(xùn)練．但在習(xí)題教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生缺少了真實(shí)情景的體驗(yàn)及具體分析過(guò)程的體驗(yàn)，導(dǎo)致習(xí)題教學(xué)的有效性不高，具體來(lái)說(shuō)如下.

1 體驗(yàn)性環(huán)節(jié)缺失導(dǎo)致習(xí)題教學(xué)效率不高

1.1 對(duì)習(xí)題情景理解不夠 難以建立物理模型

物理學(xué)科中很多習(xí)題來(lái)自生活情景或?qū)嶒?yàn)背景，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，缺乏生活的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)文字甚至圖片難以理解某些習(xí)題所描述的場(chǎng)景，對(duì)情景體現(xiàn)的物理知識(shí)和模型難以提煉．如經(jīng)常出錯(cuò)的牛頓定律瞬時(shí)性問(wèn)題，其原因就是不能正確地建立模型．這就造成對(duì)于某些習(xí)題學(xué)生難以動(dòng)手的局面．

1.2 對(duì)習(xí)題過(guò)程的復(fù)雜性理解不夠 難以把握物理規(guī)律

部分物理習(xí)題涉及多個(gè)過(guò)程，有些涉及多變的規(guī)律，有些涉及抽象的邏輯推理，學(xué)生想象能力和推理能力欠缺，對(duì)習(xí)題體現(xiàn)的復(fù)雜多變過(guò)程難以梳理，眾多規(guī)律不知如何求解．如力學(xué)計(jì)算題通常具備多個(gè)過(guò)程和多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，動(dòng)態(tài)平衡、電路變化等問(wèn)題需要嚴(yán)密的推導(dǎo)，學(xué)生對(duì)解此類型習(xí)題一直存在較大困難，原因就在于此．因此造成學(xué)生解題能力難以提高．

1.3 對(duì)習(xí)題結(jié)論的普適性理解不夠 難以拓展習(xí)題變式

習(xí)題的結(jié)論通常由推導(dǎo)得出，一定條件下具有普遍適應(yīng)性，若結(jié)論與學(xué)生認(rèn)知相沖突，學(xué)生仍會(huì)對(duì)結(jié)果缺乏理解和認(rèn)可，結(jié)論難以掌握．時(shí)間一長(zhǎng)，又回到了錯(cuò)誤的想法上去．造成同樣的習(xí)題講過(guò)多次，學(xué)生出錯(cuò)率仍然很高．如速度分解、連接體等習(xí)題，由于結(jié)論與經(jīng)驗(yàn)背離，怎么講學(xué)生都難以接受．另外常出現(xiàn)一道習(xí)題會(huì)求解，同類題目或稍有變化學(xué)生不能求解，難以做到舉一反三．

然而在與學(xué)生交流的過(guò)程中發(fā)現(xiàn):學(xué)生對(duì)以前演示的實(shí)物、實(shí)驗(yàn)印象較為深刻，對(duì)操作過(guò)的實(shí)驗(yàn)和器材更是記憶猶新．將習(xí)題描述的情形以實(shí)物呈現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的感官體驗(yàn)，是否可以讓學(xué)生對(duì)習(xí)題有更好的掌握呢？

2 增強(qiáng)感知體驗(yàn) 優(yōu)化習(xí)題教學(xué)的實(shí)踐探索

高中物理常見(jiàn)的習(xí)題教學(xué)一般具有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示，首先是習(xí)題描述的情景，通過(guò)情景提煉出物理模型(建模)，應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)律和原理求解，最后對(duì)求解過(guò)程、結(jié)果反思，深化知識(shí)的理解．在此流程中，由情景到模型的建立、規(guī)律的呈現(xiàn)及對(duì)習(xí)題反思往往缺乏體驗(yàn)，容易造成學(xué)生對(duì)習(xí)題求解過(guò)程脫節(jié)，求解過(guò)程難以進(jìn)行．因此在學(xué)生容易“卡殼”處增加學(xué)生體驗(yàn)，優(yōu)化傳統(tǒng)習(xí)題教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)習(xí)題的順利求解．

圖1 習(xí)題教學(xué)的環(huán)節(jié)

2.1 體驗(yàn)真實(shí)情景 實(shí)現(xiàn)情景到模型的構(gòu)建

情境認(rèn)知與學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：知識(shí)不是抽象的，而是一種高度基于情境的實(shí)踐活動(dòng)，是情境性的社會(huì)實(shí)踐，是個(gè)體與環(huán)境交互作用過(guò)程中建構(gòu)的一種交互狀態(tài)，情境認(rèn)知強(qiáng)調(diào)知識(shí)必須在真實(shí)情境中呈現(xiàn)，以激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知需要．而習(xí)題教學(xué)中常見(jiàn)的以講、練為主的方式割裂了物理知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)的聯(lián)系，學(xué)生更多依靠自身想象和推理，特別是對(duì)于思維能力低下的學(xué)生很難真正理解習(xí)題所體現(xiàn)的知識(shí)，因?yàn)槿鄙倭?xí)題對(duì)應(yīng)真實(shí)情境，缺乏對(duì)習(xí)題知識(shí)的形象思維．通過(guò)構(gòu)建習(xí)題情境和實(shí)物，將習(xí)題中的規(guī)律以實(shí)驗(yàn)展示，為習(xí)題創(chuàng)設(shè)了真實(shí)情境，大大增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的積極主動(dòng)建構(gòu)．

【案例1】(2015年高考浙江理綜卷第16題)如圖2所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對(duì)平行放置．工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在金屬極板中間，則( )

A.乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷

B.乒乓球受到擾動(dòng)后，會(huì)被吸在左極板上

C.乒乓球共受到電場(chǎng)力、重力和庫(kù)侖力3個(gè)力的作用

D.用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開(kāi)后乒乓球會(huì)在兩極板間來(lái)回碰撞

此題是浙江省高考題，改編于魯科版選修3-1第20頁(yè)電場(chǎng)中乒乓球，“放置兩塊金屬板，距離不要太遠(yuǎn)，在兩塊金屬板中間用一根絕緣線懸掛一個(gè)乒乓球，兩塊金屬板分別接在電源正、負(fù)極，如圖3所示．你會(huì)看到，乒乓球?qū)⑾蚱渲械囊粔K金屬板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與該板碰撞后就會(huì)返回，并與另外一塊金屬板碰撞，如此反復(fù)．你知道其中的奧秘嗎？”本演示實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含了靜電感應(yīng)、庫(kù)侖力等奧秘，如果課堂上做過(guò)這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，并分析過(guò)其中的奧秘，高考題解答水到渠成．筆者在高三復(fù)習(xí)課講到靜電場(chǎng)的時(shí)候讓學(xué)生做過(guò)此題．筆者首先用生活化器材演示了此實(shí)驗(yàn)，如圖4所示.

圖3 電場(chǎng)中的乒乓球示意圖

圖4 電場(chǎng)中的乒乓球演示實(shí)驗(yàn)

筆者讓左邊的大球通過(guò)起電機(jī)帶上電，然后小球彈開(kāi)一定的角度，然后筆者用自己的手充當(dāng)右邊的極板，會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬球左右搖擺，開(kāi)始跳舞了，學(xué)生看到這個(gè)現(xiàn)象感覺(jué)物理太神奇了，有點(diǎn)像永動(dòng)機(jī)．教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，發(fā)現(xiàn)根源是同種電荷相互排斥．

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，對(duì)于學(xué)生理解起來(lái)抽象和難懂的物理問(wèn)題教師一定要想方設(shè)法設(shè)計(jì)精巧的看得到的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生直觀的印象，這樣才能化抽象為形象以便學(xué)生理解．伽利略說(shuō)得好：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書(shū)上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找．”

2.2 感知復(fù)雜過(guò)程 實(shí)現(xiàn)規(guī)律的理解和應(yīng)用

在物理規(guī)律及應(yīng)用環(huán)節(jié)增加體驗(yàn)活動(dòng)，將習(xí)題對(duì)應(yīng)的多過(guò)程、變化的規(guī)律和抽象的邏輯推理用實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來(lái)，通過(guò)學(xué)生的體驗(yàn)活動(dòng)，如觀察、操作等，感知物理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)規(guī)律的直觀感受．規(guī)律的直觀體驗(yàn)降低了思維的難度，方便學(xué)生對(duì)規(guī)律開(kāi)展研究．學(xué)生可以根據(jù)體驗(yàn)開(kāi)展積極的思考活動(dòng)，而不是機(jī)械的記憶，從而真正理解規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)律的掌握和應(yīng)用．

【案例2】如圖5所示，在豎直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)滑輪懸掛一重物G．現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn)，另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與A點(diǎn)等高)．則繩中拉力大小變化的情況是( )

A.先變小后變大

B.先變小后不變

C.先變大后不變

D.先變大后變小

圖5 案例2題圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在黑板上畫(huà)出題目中的圖像，畫(huà)稍微大一點(diǎn)，再用光滑一點(diǎn)的細(xì)繩穿過(guò)重物，將細(xì)繩的一端固定在A點(diǎn)，另一端從B點(diǎn)緩慢地移到C點(diǎn)，觀察繩子拉力變化的規(guī)律，幫助解題．移動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律.

(1)重物兩側(cè)的繩子與豎直方向的夾角始終相等，說(shuō)明兩側(cè)繩子的拉力大小相等．

(2)將繩子從B點(diǎn)移到直桿最上端的過(guò)程中兩側(cè)繩的夾角變大，繩子的拉力變大．

(3)將繩子從直桿的最上端移到C的過(guò)程中兩側(cè)繩的夾角不變，繩子的拉力保持不變．

實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如圖6所示．

圖6 按案例2情境設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)

【案例3】如圖7所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( )

A．大小和方向均不變

B．大小不變，方向改變

C．大小改變，方向不變

D．大小和方向均改變

圖7 案例3題圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：把系著橡皮的繩子固定在黑板上，拿一根鉛筆，按著題目的意思，把整個(gè)物理過(guò)程演示一遍，學(xué)生看了以后會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)鉛筆向右勻速移動(dòng)5 cm的時(shí)候，橡皮就會(huì)在豎直方向上勻速上升5 cm，在水平方向上運(yùn)動(dòng)情況與鉛筆一致．實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如圖8所示．

圖8 按案例3情境設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)

杜威說(shuō)過(guò)：“教育并不是一種告訴和被告知的事情，而是一個(gè)主動(dòng)和建設(shè)性的過(guò)程．”新課程更強(qiáng)調(diào)“學(xué)生主體”，注重學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)程的體驗(yàn)和感悟，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生體驗(yàn)和感悟知識(shí)的最好方式，因此教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)氛圍，努力讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中主動(dòng)感悟和獲取知識(shí)．

2.3 體會(huì)易錯(cuò)結(jié)論 實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深化和反思

在習(xí)題結(jié)論得出的過(guò)程中通過(guò)實(shí)物或?qū)嶒?yàn)，展現(xiàn)習(xí)題結(jié)果，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)結(jié)論的直觀體會(huì)，為結(jié)論的正確性提供證據(jù)．這就避免了部分習(xí)題結(jié)論與學(xué)生的認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的內(nèi)化．通過(guò)結(jié)論性實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)，有利于學(xué)生積極主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，而不是被動(dòng)地獲得結(jié)果．

【案例4】強(qiáng)磁鐵在鋁管中下落時(shí)的阻尼現(xiàn)象，學(xué)生是很難體會(huì)的．筆者借助很厚的鋁管這個(gè)生活化素材上演了一出強(qiáng)磁鐵在鋁管中下落的好戲，如圖9所示．強(qiáng)磁鐵在塑料管中馬上就下落了，但是在很厚的鋁管中遲遲不見(jiàn)強(qiáng)磁鐵下落．學(xué)生感到太神奇了，好多學(xué)生從來(lái)沒(méi)有感覺(jué)物理如此有趣．可見(jiàn)，這種生活化器材的輔助教學(xué)，一方面提升了知識(shí)傳遞的有效性，另一方面也加強(qiáng)了學(xué)生的情感體驗(yàn)和基本經(jīng)歷的體驗(yàn)，從心理層面來(lái)說(shuō)讓學(xué)生更加接受物理，更加喜歡物理，也讓學(xué)生對(duì)規(guī)律的理解更加深刻．

圖9 案例4圖

【案例5】《物理·選修3-1》教材中關(guān)于研究通電彈簧運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)，如圖10和圖11所示.

圖11 通電彈簧運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)實(shí)物

由于一定條件的限制，課堂教學(xué)中無(wú)法提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)的演示就更為困難．若只是簡(jiǎn)單的理論分析學(xué)生較難構(gòu)建物理模型，難以出現(xiàn)空間圖像，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定的思維障礙．因此筆者制作了如圖11所示模型，以此展示物理情景．這樣的實(shí)例展現(xiàn)，幫助學(xué)生很好地建立了物理模型，有利于加深對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和知識(shí)的生成．

心理學(xué)研究表明，人的行為是在情感與認(rèn)知的相互作用下進(jìn)行的，兩者相互促進(jìn)，相互滲透，有積極情感體驗(yàn)的東西往往記得深刻和牢固．我國(guó)著名學(xué)者燕國(guó)材曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“凡是能夠使學(xué)生的情感發(fā)生強(qiáng)烈波動(dòng)的事物就比較容易記住，且保持牢固，有的甚至終身不忘．”通過(guò)生活化素材創(chuàng)設(shè)小實(shí)驗(yàn)鞏固課堂內(nèi)容，有助于學(xué)生情感素質(zhì)的培養(yǎng)，而且能克服書(shū)本上刻板化、程式化和枯燥化的教學(xué)內(nèi)容，從而使學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生濃烈的興趣．

2.4 理論聯(lián)系實(shí)際 實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用和深化

杜威說(shuō)過(guò)，物理來(lái)自于生活，應(yīng)用于生活．因此，我們學(xué)習(xí)的物理知識(shí)如果能聯(lián)系到實(shí)際生活中的現(xiàn)象，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣和動(dòng)力．

【案例6】學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，為研究較輕的氣體的慣性，筆者提出這樣一個(gè)問(wèn)題：一個(gè)氫氣球和一個(gè)水球放置于容器中，容器突然運(yùn)動(dòng)，它們會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？

理論分析：氫氣球和相同體積的空氣球相比，質(zhì)量輕，因此慣性小，所以啟動(dòng)后，因?yàn)閼T性空氣球?yàn)榱吮３衷瓉?lái)狀態(tài)而相對(duì)容器向后運(yùn)動(dòng)，所以氫氣球向前；而同樣體積的水球比空氣球質(zhì)量更大，慣性大，由于慣性，水球向后運(yùn)動(dòng)．學(xué)生聽(tīng)了解釋不理解，于時(shí)筆者就將此情景改編成實(shí)驗(yàn)．如圖12所示．左側(cè)的氣球里充入氫氣，右側(cè)的氣球裝入水，兩個(gè)球一端固定在汽車中，讓汽車靜止啟動(dòng)，將兩個(gè)球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程用視頻記錄下來(lái)，通過(guò)視頻慢鏡頭回放及圖片展示，兩個(gè)球的運(yùn)動(dòng)情況的確和理論分析一模一樣，從而加深了學(xué)生們的理解．

圖12 探究較輕氣體的慣性

3 教學(xué)反思

增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)還有一些注意事項(xiàng)．無(wú)論是情景類體驗(yàn)活動(dòng)，還是規(guī)律應(yīng)用類體驗(yàn)活動(dòng)，或結(jié)論驗(yàn)證性體驗(yàn)活動(dòng)，開(kāi)展的方式要靈活，可以教師演示或操作，集體一起體驗(yàn)；也可以學(xué)生分組或逐個(gè)進(jìn)行．體驗(yàn)活動(dòng)中以學(xué)生為中心開(kāi)展，盡量滿足學(xué)生個(gè)性化需求，程度好的學(xué)生可能不需要體驗(yàn)環(huán)節(jié)，程度較差學(xué)生可能需要教師的引導(dǎo)和講解．體驗(yàn)的對(duì)象既有真實(shí)情景再現(xiàn)，也有模擬的物體，也可以是常見(jiàn)的器材、教具和實(shí)驗(yàn)，對(duì)于無(wú)法在教室開(kāi)展的體驗(yàn)活動(dòng)，可以用視頻、圖片等替代．

在習(xí)題教學(xué)中加入體驗(yàn)環(huán)節(jié)也體現(xiàn)了學(xué)科的核心素養(yǎng)，體驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展體現(xiàn)了科學(xué)探究中的證據(jù)(制訂探究方案，靈活使用儀器)，也體現(xiàn)了科學(xué)論證(使用證據(jù)證明結(jié)論),有助于學(xué)生科學(xué)思維的鍛煉．通過(guò)增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)，不僅能提高習(xí)題教學(xué)的效果，也有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)．