例談物理教學中的深度評估

任 曄 彭 夷

(1. 江蘇省錫山高級中學實驗學校,江蘇 無錫 214177; 2. 無錫市堰橋初級中學,江蘇 無錫 214174)

物理學習中,“科學探究”是發(fā)展學生科學思維的主要手段．學生只有在不斷經歷探究活動的過程中才能去體會探究的流程、探究的方法以及探究活動所蘊含的思維思想等等．評估與交流是探究流程中的重要環(huán)節(jié),教師若能用好這個環(huán)節(jié),不僅能使學生的評估能力得到提升,還能使課堂生成更加豐富,更有化腐朽為神奇的功效,糾偏扶正,讓學生的學習更有深度．

在近幾日的調研活動中,筆者參與了初二及初三的觀課議課活動,通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)常態(tài)課及備課組內公開課中存在一些共性的問題,那就是備課中對實驗探究的認識和理解還不夠深入．具體而言就是教師雖然能夠較為完整的展現(xiàn)出科學探究的流程讓學生去經歷,但是由于對實驗這一核心載體的認識深度不夠,在探究過程中出現(xiàn)的一些突發(fā)的或者共性的問題往往無法給予學生很好的解答,而此時只能以“這是由于誤差造成的”這種模棱兩可的語言來應付搪塞學生．而這樣的回答既無法讓學生信服,同時也降低了學生對教師的信賴程度,更不利于學生探究能力的發(fā)展以及對物理概念與規(guī)律的深度掌握．下面以探究平面鏡成像的特點、探究不同物質吸熱升溫的特點為例,詳述通過評估如何讓探究教學更有深度．

1 數據的差異不僅僅由誤差造成

1.1 課例:探究平面鏡成像的特點

圖1

在探究平面鏡成像的特點這一探究活動中,教師首先讓學生觀看一段有趣的視頻“一名女子對著玻璃佩戴櫥窗中的項鏈”引導學生得到利用玻璃板來代替平面鏡可以在成像的同時看到玻璃板后的物體;利用等大的電池來比較像和物的大小情況以及確定像的位置;利用方格紙來確定平面鏡的位置以及物和像的位置,利用刻度尺測量物和像到鏡面的距離．但是教師沒有向學生介紹所使用的玻璃板有一面為了增強反射效果而進行了鍍膜處理,接下來教師直接讓學生根據猜想進行實驗探究像和物的大小以及像和物到鏡面的距離關系(實驗器材如圖1所示)．由此,部分學生得到數據如表1所示.

表1

當學生給出上述數據時,教師的第一反應是這些差異是由于誤差造成的．接下來就按照程序化的流程得出實驗結論:像到平面鏡的距離等于物到平面鏡的距離．得出完整的成像特點后,教師安排了大量的習題來鞏固學生習得的相關知識．

1.2 研討:關于數據的評估與延展

當一組數據存在些許差異時也許是由于誤差造成的,但是當有多組數據存在相似的差異時,那就不僅僅是誤差的問題了,其中必然存在著深層次的原因．如果能將前述課堂中的數據進行深入的評估,從而找到具體的原因,相信學生不僅能得到探究分析能力的提升,同時對物理規(guī)律也會有更加深刻的理解．

設計活動1:將玻璃上的不同面放在方格紙上對應的平面鏡的位置,測量像和物到鏡面的距離．

如圖2所示,實驗中會發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象:當B面放在標注的平面鏡位置時,得到的像距總是比物距大5 mm～6 mm左右;仔細觀察能發(fā)現(xiàn)玻璃的另一側還有一個較暗的像．當A面放在標注的平面鏡位置時,得到的像距和物距相等．用刻度尺測量玻璃板的厚度約為5 mm．由上述現(xiàn)象及數據可得A面為這一塊玻璃的鍍膜的面,起到了增強反射的效果．之所以部分學生測量得到像距比物距大5 mm左右,那是因為選擇的反射面錯誤所導致的,這5 mm恰為玻璃板的厚度．

圖2

得出平面鏡成像特點以后還能設計相關的活動來評價學習的成效．

設計活動2:確定鍍膜玻璃板鍍膜面的方法.

如圖3所示拿一個物體靠近玻璃表面,在玻璃的另一側找到像的位置．改變靠近的玻璃面,再次找到像的位置．去尋找像和物之間的距離關系．會發(fā)現(xiàn):如圖3甲所示,物和像緊緊靠在一起,如圖3乙所示物和像之間有一段距離．由此可以判定A面為鍍膜的主反射面．

圖3

2 圖像的差異不僅僅由于誤差造成

2.1 課例:探究不同物質吸熱升溫的現(xiàn)象

對比運動快慢,學生討論比較吸熱升溫快慢的方法:① 相同質量的水和沙子,升高相同的溫度,比較加熱時間;② 相同質量的水和沙子,加熱相同的時間,比較升高的溫度．通過信息快遞的方式了解加熱時間與吸收熱量之間的關系．將鋁制量熱杯作為容器裝入等質量的水和沙子,用酒精燈加熱并不斷攪拌,每格1 min測量一次溫度,記錄數據．

教師沒有強調需要加熱一段時間后,待物質達到一定溫度后再開始測量．得到相關數據如表2.

表2

根據實驗數據畫出沙子和水溫度隨時間變化的圖像如圖4所示．學生得到的結論是沙子吸熱升溫越來越快,最終升溫速度比水快,無法得出正確的結論．而教師在無準備的情況下也只能用這是由于誤差所造成的這樣的話語來搪塞學生．既無法令學生信服,也打亂了課堂節(jié)奏．

圖4

2.2 研討:關于數據的選擇與圖像處理

之所以出現(xiàn)沙子第一分鐘溫度只上升1℃的情況,恰恰是由于沒有關注本實驗的操作關鍵點:不斷攪拌使物質受熱均勻．在未受熱均勻時所測量的數據是錯誤的應當摒棄．所以應當讓學生分析為什么沙子的升溫在剛開始時是越來越快的,而之后的升溫又基本是勻速的?這樣就為去除錯誤數據提供了依據．

接下來關于圖像的處理應當讓學生明確沙子和水都可以用30℃作為初始溫度,然后進行作圖并分析．所畫圖像如圖5所示．當學生畫出這樣的圖像時,進行數據分析就容易了許多．相同質量的水和沙子,升高相同的溫度,水加熱時間更長(也就是吸收熱量更多)．得出結論相同質量的不同物質,升高相同的溫度,吸收的熱量是不同的．而上述不同正是與物體的種類有關的,因此得到了物質的一種物理屬性,物理學中稱之為比熱容．通過對圖像的評估以及再生成的過程,使學生對相關知識的認知由模糊走向清晰,同時也使得本來是實驗中的敗筆的實驗數據處理得到了糾正,培養(yǎng)了學生實驗評估的能力以及圖表分析的能力,為建構科學的物理概念打下了堅實的基礎．

圖5

3 結語

學生深度學習的發(fā)生離不開對課堂真實情境的及時有效的反應．而課堂生成的偶然性一定是有其深層次的原因的．例如教師問題設計的不合理、課堂探究活動的不深入、實驗器材的準備不足等等;當然也包括學生前概念、學習動機等對學習所產生的影響．當課堂生成超出了教師的預設時,教師應當充分利用評估與交流的環(huán)節(jié),借助學生的思維及教師自身知識儲備將生成轉化為實實在在的學生學習能力,從而使課堂充滿思維的火花、使物理學習更有深度．