讓“猜想”與“情境”融合共生
——以蘇科版初中物理“浮力”教學(xué)為例

蔣 新

(南京市棲霞區(qū)教師發(fā)展中心,江蘇 南京 210028)

眾所周知,“猜想”是探究性實驗教學(xué)中必不可少的一個環(huán)節(jié),在教學(xué)實踐中教師的一次隨意性提問,可能會引發(fā)學(xué)生天馬行空般的猜想,為了應(yīng)對學(xué)生的每一個猜想,教師課前要做許多預(yù)設(shè),然而即便如此,也不可能做到萬無一失,對于課堂上許多“突如其來”的猜想,教師要么牽強應(yīng)付,要么直接忽略,重視了猜想?yún)s忽略了驗證,探究過程讓人感覺虎頭蛇尾．問題究竟出在什么地方呢?其實在課堂教學(xué)中,“猜想”環(huán)節(jié)不應(yīng)該是不受約束的天馬行空,倘若一個學(xué)生為了教師的表揚,不假思索的亂猜,其對學(xué)習(xí)的危害程度遠超過不猜．正確的猜想應(yīng)該是促進學(xué)生的思維發(fā)展,建立在一定經(jīng)驗和基礎(chǔ)之上的合乎情理的猜想,也就是說教師應(yīng)該讓學(xué)生的“猜想”與課堂呈現(xiàn)的“情境”融合共生．

1 探究性實驗的“猜想”案例及分析

前段時間,筆者應(yīng)邀擔(dān)任了市級賽課的評委,聽了10幾節(jié)“浮力”的新授課,總結(jié)一下在影響浮力大小因素的猜想環(huán)節(jié)中,共有兩種典型的低效猜想．

1.1 開放性猜想

學(xué)生用彈簧測力計測量了在水中下沉物體浸沒時受到的浮力后,接著是師生間的一段對話:

師:同學(xué)們,你們覺得影響浮力大小的因素有哪些呢?

生:物體的體積V物、物體的質(zhì)量m物、物體底部在液體中的深度h深、物體密度ρ物、液體密度ρ液．

師:還有嗎?同學(xué)們(為了讓猜想盡可能充分,教師不停地啟發(fā))

生:液體質(zhì)量m液、液體體積V液、物體底面積S物.

教師將這些猜想一一寫在黑板上,一共有8個,其中V物、m物課前做了預(yù)設(shè),ρ液是他需要的猜想,但其他幾個都不是他所需要的,關(guān)鍵問題是物體排開液體的體積V排,這個因素沒有人猜,當(dāng)時上課教師就有點蒙,因為學(xué)生猜想的因素太多,控制變量又難,導(dǎo)致后面的驗證過程有的直接忽略了．

點評:該案例中的猜想,由于教師沒有做任何限制,因此學(xué)生的猜想五花八門,他們猜出了所有他們能想到的因素,但這樣的猜想有效嗎?其實這樣的猜想,學(xué)生僅僅是為了滿足或配合教師的提問罷了,里面沒有多少是真正通過實驗后認(rèn)真思維得出．學(xué)生的亂猜卻又打亂了教師的陣腳,得不償失．

1.2 形式性猜想

學(xué)生首先完成如下分組實驗:

① 將小球逐漸按入裝有水的燒杯中,體驗浮力大小的變化.

② 將籃球逐漸按入裝有水的大塑料桶中,體驗浮力大小的變化.

接著是師生間的一段對話:

師:你們覺得浮力大小與哪些因素有關(guān)呢?

生:物體的體積V物、水的質(zhì)量m水、物體的直徑d、物體的質(zhì)量m物.

師:還有嗎?(教師有點慌)

生: ……

師:你們看我把籃球逐漸放入水中,我感覺手用的力逐漸變大,同時籃球排開水越大,是不是說明浮力大小與籃球排開水的體積有關(guān)呀?

生:是的.

師:如果把水換成鹽水按下籃球用的力也會不一樣,是不是說明浮力與液體的密度有關(guān)呀?

生:是的.

點評:猜想之前,教師讓學(xué)生做了一些體驗性實驗,做法確實很好,但由于教師的經(jīng)驗不足,設(shè)計的實驗干擾了學(xué)生的思維,很難能讓學(xué)生猜想到影響浮力大小的兩個因素:液體密度ρ液、排開液體的體積V排,最后猜想淪為教師自說自話的猜想,變成了一種熱熱鬧鬧,形式上的猜想,沒有任何實際效果．

2 “猜想”與“情境”的關(guān)系

造成上述探究性實驗的“猜想”低效的原因何在呢?仔細梳理,我們不難發(fā)現(xiàn),上述的“猜想”要么是學(xué)生沒有任何經(jīng)驗,天馬行空； 要么是受到了實驗干擾,猜想錯誤.于是教師亂了陣腳,導(dǎo)致低效．這說明我們教師對“猜想”的理解是片面的,他們不清楚“猜想”與“情境”之間的特殊關(guān)系．

2.1 猜想的界定

課程標(biāo)準(zhǔn)中對“猜想”做了如下界定:“‘猜想’就是嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有的知識對問題的可能答案提出猜想”．

可見,“猜想”絕對不是不加限制的開放性亂猜,更不能變成教師自說自話的形式性猜想．“猜想”應(yīng)該是建立在學(xué)生已有認(rèn)知水平基礎(chǔ)之上,貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū),所猜想的因素是經(jīng)過學(xué)生的深思熟慮后獲得的．

2.2 情境的界定

通過百度搜索可知,情境是指在一定時間內(nèi)各種情況的相對的或結(jié)合的境況．包括戲劇情境、規(guī)定情境、教學(xué)情境、社會情境、學(xué)習(xí)情境等．

顯然,這里講的“情境”是指“教學(xué)情境”,是教師在教學(xué)中設(shè)計的對學(xué)生學(xué)習(xí)新知具有參考或類比價值的情境,如:一個故事、一張圖片、一段視頻、一段對話、一個游戲、一個實驗等等．

2.3 兩者之間的關(guān)系

從“猜想”和“情境”的界定中,我們不難發(fā)現(xiàn),兩者有著千絲萬縷的關(guān)系,并且兩者融合到物理課堂教學(xué)中,就有了強大的生命力．如前所述,物理學(xué)中的猜想是需要經(jīng)驗的,這些經(jīng)驗從何而來?要么來自于以前所學(xué)的知識,要么需要教師根據(jù)物理學(xué)科的特點設(shè)計有啟發(fā)性的實驗,讓學(xué)生在設(shè)計的實驗情境下,通過操作、思考得到經(jīng)驗,獲得感悟．在探究性實驗中,很多猜想,學(xué)生以前并沒有多少經(jīng)驗,或者即使有一些經(jīng)驗,但這些經(jīng)驗對當(dāng)前需要解決的問題反而是一種干擾,因此教師創(chuàng)設(shè)合理的“情境”就顯得尤為重要．可見,“猜想”離不開“情境”,同時“情境”也可以豐富學(xué)生對所“猜想”問題的理解,“猜想”與“情境”相輔相成,是一種融合共生的關(guān)系．

3 將“猜想”融合于“情境”的操作方法

“探究影響浮力大小的因素”實驗的猜想,表面因素過多(至少有8個),而隱藏在現(xiàn)象背后的本質(zhì)因素(液體密度ρ液、物體排開液體的體積V排)學(xué)生又缺乏必要的經(jīng)驗支持,這就是為什么在前面所述的兩個案例中,教師陷入了被動,學(xué)生陷入盲動的原因．建構(gòu)主義者認(rèn)為:學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者運用自己的已有經(jīng)驗去主動而積極地建構(gòu)對自己富有意義的內(nèi)部心里表征的過程．他們提出了很多教學(xué)模式,其中一種教學(xué)模式是“支架式教學(xué)”,他們認(rèn)為教師的作用是給學(xué)生搭建一個自主學(xué)習(xí)的“腳手架”,這個“腳手架”就是我所說的“情境”．針對“探究影響浮力大小因素”實驗的猜想,我設(shè)計如下的基本步驟:

3.1 創(chuàng)設(shè)情境

學(xué)生先完成如下實驗:

① 將一重物掛在彈簧測力計下,將重物慢慢浸入裝水的燒杯中,重物浸沒后再向下進入一定的深度(重物不能碰到燒杯底部).

② 觀察整個過程中彈簧測力計的示數(shù)變化.

③ 觀察整個過程中燒杯中水位的變化.

④ 將重物放入鹽水中重復(fù)上述實驗.

接著是師生間的一段對話:

師:彈簧測力計的示數(shù)什么時候發(fā)生變化?此時水位是怎樣變化的?

生:重物浸入水中直至浸沒,彈簧測力計的示數(shù)變小,此時水位不斷上升.

師:彈簧測力計的示數(shù)什么時候不發(fā)生變化?此時水位是怎樣變化的?

生:重物浸沒水中后,彈簧測力計的示數(shù)不再變化,此時水位不變.

師:水位為什么會發(fā)生變化呢?

生:是因為物體排開了水.

師:將重物浸沒水中和浸沒鹽水中,彈簧測力計的讀數(shù)一樣嗎?

生:讀數(shù)不一樣,在水中彈簧測力計的示數(shù)大一些.

點評:教師設(shè)計的①～④步的實驗,彌補了學(xué)生在猜想中的經(jīng)驗不足,師生之間的對話啟發(fā)學(xué)生通過觀察思考,猜想出影響浮力大小的本質(zhì)因素．這個過程讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)家的實驗探究過程,培養(yǎng)了學(xué)生分析、歸納、比較等方面的能力,對學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式意義深遠．

3.2 猜想驗證

學(xué)生完成上述實驗以后,教師此時拋出了這個問題:“根據(jù)上述實驗,你們覺得影響浮力大小的因素有哪些呢?”這時學(xué)生可能會回答:“液體密度ρ液、物體排開液體的體積V排、物體底部在液體中的深度h深”3個因素．針對ρ液、V排、h深3個因素,教師引導(dǎo)學(xué)生從控制變量的方法著手,先探究浮力與h的關(guān)系,得出浮力與深度h無關(guān)后,再探究浮力與ρ液、V排的關(guān)系．

點評:這個步驟學(xué)生猜想會比較務(wù)實,猜想的因素不會太多,可能會猜想到h深這個因素,這個因素教師課前一般都預(yù)設(shè)好的,在驗證猜想時先探究浮力與h深的關(guān)系,是為了避免在探究浮力與V排關(guān)系時出現(xiàn)兩個變量,使實驗過程復(fù)雜化．

3.3 拓展再猜

學(xué)生通過實驗得出浮力與ρ液、V排、h深的關(guān)系之后,以下是師生的一段對話:

師:你們覺得浮力大小還會與什么因素有關(guān)呢?為什么?

生:會不會與物體的質(zhì)量m物、物體密度ρ物有關(guān)呢?因為浮力與ρ液、V排有關(guān),剩下的就只可能這兩個因素了．(經(jīng)過前面的猜想,學(xué)生猜想趨于理性)

師:能否設(shè)計實驗來驗證浮力與m物之間的關(guān)系呢?

生:找3個同體積的正方體鐵塊,將其中兩塊正方體鐵塊粘一起,用彈簧測力計分別測量一個正方體鐵塊浸沒水中和粘在一起的正方體鐵塊一半浸沒水中時浮力,通過對比說明浮力與m物有無關(guān)系．

師:非常好.

教師演示,排除了m物這個因素,然后再讓學(xué)生設(shè)計實驗,排除ρ物這個因素(事先做過預(yù)設(shè)).

點評:拓展再猜是為了彌補創(chuàng)設(shè)情境的一些弊端,如:對發(fā)散性思維的限制．讓學(xué)生完成探究影響浮力大小的因素的實驗后,給學(xué)生一定的自由思維的空間,既讓學(xué)生體驗了科學(xué)家的探究過程,又可以讓學(xué)生通過實驗設(shè)計深刻領(lǐng)會控制變量的思想,讓猜想具有更多的思維含量．

探究性實驗中的“猜想”環(huán)節(jié),可以滿足學(xué)生好奇的天性,但教師駕馭不好,又會使“猜想”天馬行空或流于形式．合乎情理的猜想要求教師在把握學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上,設(shè)計與“猜想”因素相關(guān)的教學(xué)情境,讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,經(jīng)歷觀察、分析、比較等思維后再進行“猜想”,使“猜想”與“情境”融合共生．

參考文獻：

1 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012，1.

2 汪鳳炎.教育心理學(xué)新編[M].廣州:暨南大學(xué)出版社,2006.