基于“原型與經驗”的物理深度學習策略

湖北省咸寧市赤壁市官塘中學 郭 輝

一、“原型與經驗”的要義

物理教學中的原型使用比較廣泛，泛指一切具有教學啟發意義的實際案例、實物，核心特點是貼近生活，同時具有較好的啟發性。原型教學，即通過情境創設、實驗、直觀體驗等，實現對物理學中抽象概念、原理的具象還原，以幫助學生達到深度學習的目的。

原型源自經驗，又是對經驗的一種良好優化，兩者之間相輔相成，原型的設置需要符合經驗，經驗的利用是原型設計的前提。在物理教學中，能夠有效利用“原型與經驗”，對提升學生的探索能力、學習能力和學習興趣至關重要。

二、基于“原型與經驗”的物理教學設計

（一）器具原型——以“照相機”為原型的物理教學設計

在“透鏡的成像”教學中，我以“照相機”這一生活中的常用工具為原型，探究“透鏡成像”的原理與方法，讓學生最終通過相關的學習，學會自己制作、應用透鏡，學會利用透鏡解決生活中的問題。具體的設計流程如下：

（1）照相機問題引入：照相機為什么能照全景與非全景的像？原型活動：真實的生活器件，親自探究摸索，便于學習。

（2）探究（1）照相機前面、后面的鏡頭分別是什么透鏡？經驗追溯：前面是凸透鏡，后邊是凹透鏡，調節距離可調節成像；

（3）探究2：照相機的具體構造是什么？有哪些基本部件？思辨：基于經驗，由學生自主討論核心部件組成以及作用。

（4）應用拓展：由學生自主設計、制作相機并驗證。解決實際問題，實現經驗利用與遷移。

分析：在“透鏡的成像”教學中，通常的教學方法是以教師的多媒體課件演示和板書光線成像原理圖為主要模式，這種模式使本來生動有趣的課堂變成了“填鴨式”教學，學生的學習興趣并不濃厚。而基于相機原型的探索，將有效解決這一問題。具體課程步驟如下：

1.引出問題“相機為什么能夠照相？”，由學生對相機的前后透鏡進行描述。

2.讓學生根據自己的經驗試著探索相機為什么能夠照出全景和非全景的像？為什么照片中的像比實際的像要小？照相機的具體構造是什么？

3.根據生活經驗，讓學生以小組為單位，探究光線強弱與成像曝光度之間的關系。

4.結合多媒體課件，讓學生討論像是如何落到膠片上的？

5.學生自主制作相機：使用兩個長方形紙筒，讓兩個紙筒正好能完成一個對另一個的套入。在較大的紙筒上固定一個凸透鏡，小的紙筒上固定一個半透明塑料薄膜當作平面，屏幕一邊朝里，套入大的紙筒里面，制作成相機模型。

6.讓學生觀察縮小的倒立圖像，并畫出光線圖。

反思：本次的教學實踐，取得了比較良好的效果，學生能夠大致理解透鏡的原理并且畫出相關圖像。之所以會取得比以往更好的效果，主要原因是本文所選取的生活模型相機，大多數的學生都使用過。而且，簡單的傻瓜式相機制作簡單，不需要準備復雜的原材料，學生便可以自己完成，根據自己設計的方案，畫出相關的圖像。在本次課堂設計中，教師不用進行過多的復雜解釋，學生以小組為單位，在教師的循循善誘中互相學習，知道其中所蘊含的原理，完成本節課的學習。

（二）原理原型——以“曹沖稱象”為原型的物理教學設計

在探究“水的浮力”這一問題的時候，我結合傳說中的歷史故事“曹沖稱象”，以小船這一生活模型出發，讓學生探究曹沖稱象是否真實，如何更為簡單地計算大象的重量。其過程如下：

1.以小組為單位，通過教師的指導，還原“曹沖稱象”的過程。首先，在水槽中放入紙船，觀察船的吃水深度，做上記號；其次，向船中放置石子，觀察隨著石子的增加，船的下沉情況；最后，觀察小船沉沒的時候石子的重量。

2.為學生設置生活化的問題：紙船在放入水槽中的時候，處于一種什么樣的狀態？受到了哪幾個方面的力？隨著不斷地加入石子，船的力發生了哪方面的變化？船的浮力和重力之間存在什么樣的關系？根據剛才的實驗畫出曲線，并試著自己寫出一個公式。曹沖稱象如果只放入大象，不放入石子，如何稱量大象的重量？

課程設計分析：本節課學習的目的是讓學生充分掌握影響浮力的因素；浮力與重力之間的關系；漂浮與懸浮、沉沒三者的狀態與力的關系；上浮、下沉兩種動態現象；不平衡時候的受力情況等。在該原型的設計中，學生通過日常原型，更能夠深度學習物理學當中的二力平衡關系、浮力的影響因素等。所有的問題都源自經驗，包括課堂的引入，也是采用“曹沖稱象”這一學生都熟悉的歷史故事，更能激發學生的學習興趣，幫助學生做好深度學習。

3.問題原型——以“實際問題”為原型的物理教學設計。在“杠桿原理”的教學中，為促進學生更為有效地深度學習，我基于生活中的杠桿經驗運用，以問題為原型，進行了相關的設計。

問題一：假設你家里要運一塊100kg 的石頭，采用的是杠桿運輸方式。假設使用10 米的杠桿，用20N以內的力氣，應該將杠桿平衡點放在哪個位置合適？請自己試著畫出。

此問題當中，學生根據生活中的經驗，很容易想到越向里滑動，則使用的力氣越小。

問題二：根據動力×動力臂＝阻力×阻力臂這一公式，計算出該范圍。

學生根據公式，很快便能夠得出：20N× 位 置=1000N×（10- 位 置），然后計算出位置的范圍。

問題三：剛才得到的結果是否準確？請同學們通過微型實驗，將數值縮小100 倍后，利用現有的材料看看能否撬動物品使其移動？

設計分析：本次設計從生活中的實際應用，以問題模型的方式導入，首先讓學生根據其經驗，計算相關的范圍，隨后讓學生以問題為依據，根據公式代入計算，最后讓學生通過實驗設計，完成對問題的驗證。這個課堂所耗費時間較短，但是卻相較于蘇教版課本，更能準確地掌握相關的知識，并靈活運用。

三、基于“原型與經驗”的物理課堂設計方法

（一）以實踐為主導

實踐性學習是物理學習中最為有效、最為直觀的方式，只有讓學生參與實踐探索，才能更好地激發學生的學習興趣，也有利于培養學生的探索能力、創新能力和交流與合作能力。在以實踐為主導的課程設計中，所涉及的實踐內容應該接近于生活，將實踐材料簡約化，從而讓學生基于經驗，感受更為深刻。

（二）以自省為核心

教學的目的，不僅僅是讓學生學會東西，更為重要的是讓學生能夠通過學習完成自省。物理學涵蓋的內容較為雜亂，不過，整體上看，主要有聲、電、光、熱、磁、力幾個板塊。在這些板塊的學習中，課本上有大量的探究活動，通過合理設計這些探究活動，讓學生不斷自我反省，認識到自己的不足和缺點，激發奮進心理。

（三）以經驗的利用為手段

經驗是一個人獲取知識的最初手段，也是深度學習的重要手段。在物理學習中，學生將自己的經驗運用到實驗設計、理論學習中，可以激發學生的斗志，讓學生獲得自信心，為以后的學習打下良好基礎。所以，在物理模型教學的過程中，一定要注重充分調動學生的生活經驗，讓學生以經驗運用為指導，完成自我探究。