為理解而教
——例談揭示式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

俞麗萍

(浙江省春暉中學(xué)，浙江 紹興 312300)

1 問題的提出

布魯姆曾指出:理解是通過有效應(yīng)用、分析、綜合、評價,明智、恰當(dāng)?shù)卣硎聦嵑图记傻哪芰Γ斫馐菍W(xué)習(xí)者完成的建構(gòu)活動,因此,理解是不可能僅僅通過“灌輸”實現(xiàn)的．揭示式學(xué)習(xí)是通過循循善誘,在學(xué)習(xí)者共同建構(gòu)下的學(xué)習(xí)．揭示式學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生深度理解某些概念與原理．如何開展揭示式學(xué)習(xí),下面以例探討揭示式學(xué)習(xí)在學(xué)生理解中的應(yīng)用．

2 揭示式學(xué)習(xí)應(yīng)用實例

2.1 理解需要合適的討論

加速度是高中物理中的一個核心物理概念,也是學(xué)生理解的一個難點．一方面,由于學(xué)生對矢量相對陌生,對于加速度有方向以及加速度的“正”、“負”比較難理解．另一方面,學(xué)生對于加速度的方向和加速度的物理意義,即表示物體速度變化快慢的理解上有一定的難度,也容易出錯．在加速度概念建立過程中,可以結(jié)合生活實例,通過合適的討論,利用揭示式學(xué)習(xí)方式,幫助學(xué)生建立加速度的概念．

請學(xué)生結(jié)合實例1和實例2,完成相應(yīng)表格．

實例1.某競賽用的跑車啟動時,4 s內(nèi)速度達到108 km/h;某高速列車啟動時,120 s內(nèi)速度達到108 km/h;自行車4 s內(nèi)速度達到6 m/s; 100 m跑運動員起跑時,0.2 s內(nèi)速度達到12 m/s．請學(xué)生推算出這些物體啟動時,速度的增加量和1 s內(nèi)速度的增加量,并用“最快”、“較快”、“較慢”、“最慢”等詞形容速度增加的快慢程度,將相應(yīng)內(nèi)容填入表1.

表1 啟動物體速度變化情況的討論

實例2.某汽車在制動過程中,4 s內(nèi)速度從72 km/h變?yōu)?;某飛機在制動過程中,10 s內(nèi)從速度從216 km/h變?yōu)?;某火車在制動過程中,6 s內(nèi)速度從54 km/h變?yōu)?3.2 km/h;某山地自行車在11 s內(nèi)從36 km/h變?yōu)?．請學(xué)生推算出這些物體制動時,速度的減小量和1 s內(nèi)速度的減小量,并用“最快”、“較快”、“較慢”、“最慢”等詞形容速度減小的快慢程度,將相應(yīng)內(nèi)容填入表2.

表2 制動物體速度變化情況討論

在上述實例的基礎(chǔ)上,進一步引導(dǎo)學(xué)生思考:

加速度的作用是什么?表示速度變化的快慢,加速度既可以表示速度增加的快慢,也可以表示物體速度減小的快慢．

如何理解加速度的正負?若以初速度的方向為正方向,若速度越來越大,則加速度為正,反之,則為負．

在實際的教學(xué)過程中,往往只舉速度增加的例子,而忽略了速度減小的例子,從而使學(xué)生理解加速度概念不夠完整,甚至有的學(xué)生認為在類似實例2等問題中,出現(xiàn)“減速度”的概念．在我們教學(xué)過程中,若舉例的例子不夠全面,不注重學(xué)生的思維過程,容易造成學(xué)生分析問題不夠全面．討論可以加深學(xué)生的理解,理解需要合適的討論,“合適的討論”需要精心設(shè)計．

2.2 理解需要合適的體驗

在“探究求合力的方法” 實驗中,教師在課堂上通過演示實驗得出合力與分力之間應(yīng)該遵循平行四邊形定則，具體如下.

圖1 探究求合力的方法

在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個光滑的滑輪A和B,將繩子打一個結(jié)點O,每個鉤碼的重量相等,當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時,OA、OB、OC3根繩子上所掛的鉤碼個數(shù)分別為N1=3個,N2=5個,N3=4個．分別確定3個力的方向,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)3個力的圖示,作出繩OA和繩OB上的兩個力根據(jù)平行四邊形得出兩個力的合力,尋找合力與繩OC上拉力之間的關(guān)系．

在實際的操作過程中,由于時間的限制,教師往往只操作一次,致使學(xué)生認為:只有當(dāng)勾碼的個數(shù)分別為3個、5個和4個時,結(jié)點O才能夠處于平衡狀態(tài)．這種錯誤的想法導(dǎo)致學(xué)生在處理后續(xù)相關(guān)問題時頻繁出錯．

為了揭示其中的原理,加深體驗,可在原基礎(chǔ)上,則可進一步進行如下實驗,幫助學(xué)生理解,具體實驗數(shù)值為

第2組:N1=3個，N2=5個，N3=5個；

第3組:N1=3個，N2=6個，N3=5個；

第4組:N1=3個，N2=6個，N3=3個；

第5組:N1=3個，N2=6個，N3=4個.

在第2組和第3組實驗中,結(jié)點O能夠處于平衡狀態(tài),但第4組和第5組實驗,整個裝置不能處于平衡狀態(tài)．可見,要使結(jié)點O處于平衡狀態(tài),3個拉力大小之間需要滿足一定的條件．那么,應(yīng)該滿足什么條件呢?也就引出了下面需要探討的問題．

在人類的認識上,有成功也有失敗,實驗也是如此．成功的實驗結(jié)果可以揭示某些物理原理,那些沒有成功的實驗現(xiàn)象也包含著某些重要信息．學(xué)生需要在成功的實驗結(jié)果中得出實驗結(jié)論,學(xué)生也需要從失敗的信息中獲取信息．理解需要合適的體驗,這里所謂的“合適”指包含成功的,也包含失敗的．

2.3 理解需要合適的反饋

實例3.確定加速度的方向.

牛頓第二定律建立了力與運動的橋梁,其中的關(guān)鍵物理量是加速度．在根據(jù)受力情況討論物體運動情況這這類問題中,根據(jù)受力情況確定物體的加速度的大小和方向是一個難點,有些學(xué)生能正確對物體進行受力分析,但在計算加速度的過程出現(xiàn)一系列錯誤．那么,加速度為什么會計算錯誤呢?這其中主要原因是在確定加速度方向時出現(xiàn)錯誤,導(dǎo)致最終結(jié)果錯誤．如何確定加速度的方向,這是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較關(guān)鍵的問題,這個問題可以通過合適的反饋,利用揭示式學(xué)習(xí),幫助學(xué)生理解．

圖2

如圖2所示,在汽車的懸線上掛一小球．實驗表明,當(dāng)車做勻變速運動時,懸線將與豎直方向成某一固定角度,求小車的加速度．

請學(xué)生對小球進行受力情況分析,并作出小球所受的合力．

學(xué)生畫出兩個力的合力,如圖3 — 圖5所示,分析學(xué)生不同的反饋,確定學(xué)生理解的困難主要在兩個力的合力方向的確定上．小球受到重力G與繩子的拉力FT的作用,由于不知道兩力的具體數(shù)值,也不知道兩個力之間的大小比值關(guān)系,若僅僅根據(jù)受力分析的兩個力,是不能確定兩個力的合力的方向的．

那么,到底重力G與拉力FT的方向應(yīng)該在什么方向?如何來確定呢?因為小車的加速度的方向要么水平向左,要么水平向右,在此題中加速度的方向時水平向右的,故圖3的兩力的合力方向是正確的．在此問題中,根據(jù)小車的加速度的方向確定小球的加速度的方向,進而確定小球所受的合外力的方向的．

同理,若將整個裝置放到光滑的斜面上,使小車與球保持相對靜止下滑,如圖6所示,則小球所受的重力G與拉力FT的合力的方向沿斜面向下．

在課堂上,學(xué)生的反饋為教師選取合適的教學(xué)策略提供重要的依據(jù)．“合適的反饋”是指客觀反映學(xué)生思維過程的反饋．

3 結(jié)束語

目前,較多教師更加關(guān)注自己的“教”,即花大量的時間去思考:要什么,使用哪些材料,要求學(xué)生做什么;而不是關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”,即首先思考的是:為了達到學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)生需要什么．在物理課堂教學(xué)過程中需要多關(guān)注學(xué)生的思維過程,學(xué)生碰到有些實際問題不會處理,與教師在物理課堂教學(xué)過程中不注重學(xué)生思維和理解,學(xué)生認知結(jié)構(gòu)不夠完善有一定的聯(lián)系．在核心素養(yǎng)視域下,指導(dǎo)學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”的能力,以發(fā)展學(xué)生的 “學(xué)會學(xué)習(xí)”的核心素養(yǎng)是一個非常值得關(guān)注的問題．

理解的“獲得”需要通過精心的設(shè)計來揭示其內(nèi)容的含義．根據(jù)什么來設(shè)計問題?在揭示式學(xué)習(xí)方式中,教師應(yīng)采用逆向設(shè)計的方法,即教師首先要清楚對于某個物理規(guī)律或概念的特殊理解是什么,明確在高中物理教學(xué)過程中,哪些容易被誤解的概念和原理是需要去“揭示”的．學(xué)生難以掌握的或經(jīng)常誤解的概念有哪些?他們通常糾結(jié)于什么?他們對某個概念或過程容易產(chǎn)生怎么樣的誤解?只有這樣,教師才知道如何 “為理解而教”．