基于“Solo分類表現(xiàn)”提升學(xué)生思維能力的“講解策略”
——例談初中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)困惑的答疑

許 志 李秋霞

(1. 南京市教學(xué)研究室，江蘇 南京 210001； 2. 南京市棲霞區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 南京 210028)

比格斯的Solo分類評價有以下5個方面:前結(jié)構(gòu)層次、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次和拓展抽象結(jié)構(gòu)層次．評價基于這樣一種理念:任何學(xué)習(xí)結(jié)果的數(shù)量和質(zhì)量都是由學(xué)習(xí)過程中的教學(xué)程序和學(xué)生特點(diǎn)決定的．它告訴我們:學(xué)習(xí)過程中,教師要依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)合理安排教學(xué)程序．學(xué)生經(jīng)常用這樣一句話來評價他喜歡的物理教師,“他講的真好”．這句話的核心就是一個字——“講”．講的好的老師一定是教學(xué)程序安排合理的老師．在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)論大多基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以下筆者圍繞實(shí)驗(yàn)過程中的3個方面,基于學(xué)生Solo能力的具體表現(xiàn),談?wù)劷處煈?yīng)該如何通過“講解”,幫助學(xué)生厘清“實(shí)驗(yàn)困惑”,從而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力,最終發(fā)展學(xué)生的思維能力達(dá)到拓展抽象結(jié)構(gòu)層次．

1 針對“現(xiàn)象判斷”,講解要“關(guān)注條件”

1.1 案例

如圖1所示,蠟燭位于凸透鏡焦點(diǎn)以內(nèi),在透鏡另一側(cè)可以觀察到放大的虛像．若將一不透明的光屏置于圖中虛線處,則蠟燭的像

圖1

(A) 會消失. (B) 成在光屏上.

(C) 沒有變化. (D) 亮度變暗.

1.2 Solo層次分析

表1

本題參考答案是(C).試題很好地考查了學(xué)生對凸透鏡成像規(guī)律的理解．由于不透明光屏的出現(xiàn),不少學(xué)生會誤選(A)、(B)、(D),主要原因都是學(xué)生的思維能力層次處于“單點(diǎn)”和“多點(diǎn)”附近,這3個選項(xiàng)對學(xué)生都有迷惑性．如何讓學(xué)生理解答案是(C)呢?有位教師這樣講解.

教師:同學(xué)們,當(dāng)物距小于一倍焦距時,物體成像的性質(zhì)是什么?

學(xué)生:正立放大的虛像.

教師:虛像不能成在光屏上,所以(B)是錯誤的．由于虛像實(shí)際上是不存在的,但人眼能看到,所以(C)正確,其他答案錯誤．

從這位教師的解答過程中,我們很難看出原因和結(jié)果之間的對應(yīng)關(guān)系,學(xué)生往往就是似懂非懂地點(diǎn)點(diǎn)頭．

還有的教師為了讓學(xué)生們理解(A)、(D)也是錯誤的,利用“現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)”的方法,讓學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室的器材現(xiàn)場觀察(事先備好實(shí)驗(yàn)器材),結(jié)果學(xué)生發(fā)現(xiàn)在圖中位置放上不透明的光屏后,還能看到正立放大的虛像,所以答案(C)是正確的．如果是在實(shí)驗(yàn)室,教師用這種“現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)”的方法也許可以做到讓學(xué)生知道答案(C)是正確的．但如果沒有實(shí)驗(yàn)器材怎么辦?而且學(xué)生即使知道答案是(C),但是還是不明白答案(C)的理論依據(jù),這樣的講解很難培養(yǎng)學(xué)生的“關(guān)聯(lián)和拓展”能力．

1.3 講解策略

本題變換實(shí)驗(yàn)條件后,要求學(xué)生判斷“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”,教師在講解時一定要抓住與現(xiàn)象對應(yīng)的“條件”,只有明確實(shí)驗(yàn)條件,才能引導(dǎo)學(xué)生的思維從“單點(diǎn)、多點(diǎn)”走向“關(guān)聯(lián)和拓展”,才能正確判斷“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”,我們可以問學(xué)生以下兩個問題．

問題1:人眼是如何看到像的?條件是什么?

問題2:在圖中位置放上不透明的光屏后,對人眼看到像的“條件”有影響嗎?

人眼能看到正立放大虛像的條件有兩條,首先要有光線(這里是蠟燭經(jīng)過凸透鏡后的折射光線)進(jìn)入人眼,其次是蠟燭到凸透鏡的距離小于一倍焦距．在圖中位置放上不透明的光屏后,以上兩個“條件”都沒有變化,也就是說光屏的介入對這兩個條件沒有任何影響,所以像沒有任何變化．通過這樣的講解才能使學(xué)生真正理解“看到像”的含義,不僅讓學(xué)生知其然,更知其所以然．為了檢測學(xué)生是否真正理解本題的含義,可以追問學(xué)生以下問題:光屏的大小會影響所看到像的大小嗎?光屏在圖示位置左右移動,人眼還能看到像嗎?光屏放在什么位置就不會有像了?光屏放在什么位置人眼看到的像會亮度變暗?光屏放在什么位置有像存在但人眼看不到了?這些問題的設(shè)計就是引導(dǎo)學(xué)生的思維能力向拓展抽象結(jié)構(gòu)層次去發(fā)展．以上問題,只要我們心中有判斷的“條件”,對照條件不難逐一解決．

2 針對“方案設(shè)計”,講解要“動靜結(jié)合”

2.1 案例

圖2

在探究“影響電功大小的因素”實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生們猜想有3個因素:電壓、電流和通電時間．如何研究電壓對電功大小的影響呢?教師讓學(xué)生們選擇器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖并加以說明．結(jié)果不少學(xué)生畫出了以下設(shè)計的電路圖,如圖2所示.

2.2 Solo層次分析

表2

要研究電壓對電功大小的影響需要用控制變量法,即控制電流和通電時間一定,改變電壓的大小,如何觀察電功的大小呢?可以利用能量的轉(zhuǎn)化通過燈泡的亮度來定性比較電功的大小．學(xué)生對以上觀點(diǎn)也普遍認(rèn)同．不少學(xué)生對圖2是這樣解釋的:因?yàn)橐容^電功的大小,所以我選擇了燈泡,用燈泡的亮度來顯示電功的大小;因?yàn)橐刂齐娏饕欢?所以我選擇了滑動變阻器．問題是依據(jù)圖2怎樣才能說明電壓對電功大小的影響呢?顯然對這個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計,學(xué)生是“只見端倪,不明就里”,思維層次大多屬于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次．本實(shí)驗(yàn)正確的電路圖(方法之一)如圖3所示．不少教師在這個教學(xué)環(huán)節(jié)處理草率,往往用這樣一句話:“因?yàn)橐容^電功的大小,所以我們需要兩個不同規(guī)格的燈泡”,就幫助學(xué)生完成了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計過程．實(shí)際上,在方案設(shè)計環(huán)節(jié),如何引導(dǎo)學(xué)生去思考,讓他們順利地由圖2過渡到圖3,從而思維能力由“單點(diǎn)”走向“多點(diǎn)”,最終走向“關(guān)聯(lián)和拓展”,教師的講解非常重要．

圖3

2.3 講解策略

很多探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論都是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)的對比來實(shí)現(xiàn)的,對比有“同時對比”和“先后對比”,我們往往首選“同時對比”,而同時對比就要把實(shí)驗(yàn)過程中需要控制的因素和改變的因素同時顯示出來．要探究電壓對電功大小的影響,為了做到“同時對比”,實(shí)驗(yàn)需要哪些器材?我們的研究對象是誰?如果以燈泡為研究對象,為了同時對比,應(yīng)該選一個燈泡,還是兩個燈泡?如果選擇兩個燈泡,它們應(yīng)該如何連接?電路還可以如何進(jìn)一步優(yōu)化?

以上問題的設(shè)問是環(huán)環(huán)相扣的,在優(yōu)化電路環(huán)節(jié)加滑動變阻器一來可以保護(hù)電路,二來在實(shí)驗(yàn)中可以選擇合適的數(shù)據(jù)方便我們分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論．在師生討論的過程中,由于涉及到的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)較多,所以,遇到這類實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計,教師應(yīng)該采取“動靜結(jié)合”的方法和學(xué)生進(jìn)行交流,這里的“動”是指師生的對話,而“靜”則是指“板書”,我們應(yīng)該在師生交流的同時,也在黑板上留下“靜”的板書,讓靜態(tài)的板書留下“思維”的痕跡．這樣對整個實(shí)驗(yàn)的方案學(xué)生就能有一個整體的框架．否則學(xué)生很可能討論到后面又忘掉前面,以上實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計我們可以用圖4所示的板書來呈現(xiàn)．

圖4

值得一提的是,對圖2的方案,有的教師還沒等學(xué)生表達(dá)完整就匆匆否定了學(xué)生的設(shè)計,這是不可取的．因?yàn)椴簧賹W(xué)生有“先后對比”的習(xí)慣,如果以圖2為電路圖,分兩次進(jìn)行實(shí)驗(yàn),第一次實(shí)驗(yàn)選燈泡甲做實(shí)驗(yàn),記下電流表的讀數(shù)；第2次用另外規(guī)格的燈泡乙替換甲再做一次實(shí)驗(yàn)(通過滑動變阻器調(diào)節(jié)和第一次電流相同),比較兩次實(shí)驗(yàn)中燈泡的亮度也是可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論的．只是“先后”對比的結(jié)果不如“同時對比”明顯而已．

3 針對“變量分析”,講解要“抓不變量”

3.1 案例

在學(xué)完浮力的相關(guān)知識后,經(jīng)常會遇到要求學(xué)生判斷浮力大小的問題．如將同樣一個實(shí)心鐵球先后放入水和水銀中,鐵球靜止后,在水中和水銀中受到的浮力哪次大?

3.2 Solo層次分析

表3

要比較浮力的大小,學(xué)生往往首先想到的是阿基米德原理．即利用液體的密度和物體排開液體的體積這兩個因素來加以判斷,問題是鐵球在水中最終沉底,在水銀中最終處于漂浮狀態(tài),如圖5所示．而水的密度小于水銀的密度,鐵球在水中排開水的體積卻大于它在水銀中排開水銀的體積,當(dāng)用阿基米德原理判斷這兩個因素的乘積誰大時,學(xué)生就會遇到困難．這是剛學(xué)浮力的時候,不少同學(xué)遇到的困惑．主要問題也是學(xué)生的思維層次處于“單點(diǎn)、多點(diǎn)”的緣故．遺憾的是不少教師往往直接告訴學(xué)生用浮沉條件來判斷得出結(jié)論,這里“浮沉條件”是關(guān)聯(lián)因素,這樣的講解對學(xué)生而言失去了面對困難尋求其他途徑的“思維歷程”,面對這類變量較多的問題,我們應(yīng)該如何講解呢?

圖5

3.3 講解策略

圖6

記得一位學(xué)者說過這樣一段有哲理的話,物理學(xué)就是在“變中找不變”,在“不變中找變”．這句話對我們很有啟發(fā)．當(dāng)我們用阿基米德原理判斷浮力的大小出現(xiàn)困難時,是因?yàn)橛绊懜×ψ兓膬蓚€因素都在變,此時,我們應(yīng)該告訴學(xué)生要堅信,當(dāng)變化的因素較多且在干擾我們的判斷時,我們要先拋開變量,努力去尋找不變量,再考慮相關(guān)問題和這個“不變量”的關(guān)系,就是我們解決這類問題的突破口．這個過程就是引導(dǎo)學(xué)生的思維層次從“單點(diǎn)、多點(diǎn)”向“關(guān)聯(lián)和拓展”發(fā)展的過程．本題的不變量是誰呢?學(xué)生經(jīng)過思考,得出這個不變的量是“球重”,鐵球在水中浮力小于重力,在水銀中浮力等于重力,從而問題迎刃而解．這道題目雖然簡單,但是通過這樣的講解告訴我們一個真理,就是在“變中找不變”是解決這類問題的思路．這樣的講解有助于對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)．如果學(xué)生在大腦中樹立了這樣的意識,那么在碰到類似問題時就會“觸類旁通”．例如在圖6所示的電路中,電源電壓恒定,當(dāng)滑片P向右移動時,電壓表的示數(shù)如何變化?如果總想到用電阻和電流的乘積來判斷就很難解決這個問題了,因?yàn)榛乙茣r,電阻變大,電流變小,很難判斷它們的乘積是變大還是變小,但如果借助“變中找不變”的思想,抓住電源電壓不變和定值電阻R的阻值不變就很容易解決這類問題．

教師的職業(yè)是傳道授業(yè)解惑,這個“解”字,大有學(xué)問．以上筆者只是以實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中3個環(huán)節(jié)為平臺,談了教師基于學(xué)生Solo認(rèn)知能力表現(xiàn),如何提升學(xué)生認(rèn)知能力的一些講解策略,主要是希望教師在答疑講解過程中,學(xué)生能“一點(diǎn)就通”并“融會貫通”,以期學(xué)生的思維層次由低階向高階發(fā)展,看到這樣的結(jié)果才是我們教師職業(yè)幸福感的真正源泉．