體驗(yàn)式教學(xué)在物理課堂中的應(yīng)用—以“二力平衡”為例

王 超

（江蘇省蘇州市吳中區(qū)迎春中學(xué)，江蘇蘇州 215128）

引 言

物理學(xué)習(xí)是在觀察、思考、研究和實(shí)踐中獲得物理知識(shí)和技能。這一過(guò)程只有通過(guò)親身體驗(yàn)才能完成。初中物理教學(xué)過(guò)程中所指的體驗(yàn)，就是教師以課堂為舞臺(tái)，以學(xué)生為主體，以任何感官能夠接觸到的介質(zhì)為道具，創(chuàng)造出能夠引起學(xué)生興趣、思考的情境。在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，體驗(yàn)教學(xué)主要分為“具體體驗(yàn)”“觀察思考”“抽象概括”和“實(shí)踐檢驗(yàn)”四部分?！熬唧w體驗(yàn)”就是讓學(xué)生親身經(jīng)歷，滿足各感官需求；“觀察思考”就是在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行內(nèi)容反思；“抽象概括”是在體驗(yàn)、思考的基礎(chǔ)上，總結(jié)出概念或規(guī)律；“實(shí)踐檢驗(yàn)”就是將總結(jié)的概念和規(guī)律進(jìn)行具體應(yīng)用，既可以檢驗(yàn)概念的正確與否，又能幫助我們解決實(shí)際的問題。整個(gè)體驗(yàn)式教學(xué)是一個(gè)相輔相成、環(huán)環(huán)相扣的過(guò)程，既符合了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，又滿足了物理學(xué)科素養(yǎng)的要求，還能提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。下面，筆者以“二力平衡”為例，來(lái)談?wù)勗谖锢碚n堂教學(xué)中，如何帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

“二力平衡”是初中物理教學(xué)中的核心內(nèi)容，也是中考考查的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本課主要研究“二力平衡”的條件及物體在平衡力作用下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這兩部分內(nèi)容。這是“力和運(yùn)動(dòng)”這一章節(jié)的重要組成部分。學(xué)生在學(xué)習(xí)本內(nèi)容時(shí)，通常會(huì)遇到以下三個(gè)問題：（1）本課內(nèi)容涉及力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，是比較抽象、難懂的，學(xué)生無(wú)法產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣；（2）“二力平衡”的條件比較多、比較復(fù)雜，學(xué)生無(wú)法在一兩個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)中全面了解、掌握；（3）如何將“二力平衡”的條件和具體實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合。接下來(lái)，筆者就設(shè)置豐富的體驗(yàn)活動(dòng)來(lái)解決這三個(gè)難點(diǎn)問題。

一、創(chuàng)設(shè)情境模式，激發(fā)具體體驗(yàn)

體驗(yàn)式教學(xué)第一步就是滿足學(xué)生各感官的具體體驗(yàn)，這是學(xué)生反思、概括的源泉。物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，就是促使學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)產(chǎn)生認(rèn)知沖突，以激發(fā)自身科學(xué)探究的興趣和原動(dòng)力。教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置活動(dòng)，讓學(xué)生有身臨其境之感。教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，要做到有的放矢，可采用一些和當(dāng)下學(xué)生生活比較密切的、學(xué)生比較感興趣的素材進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，同時(shí)避免難度過(guò)高的、過(guò)于抽象的，或者難度過(guò)低的、讓學(xué)生不屑的情境體驗(yàn)活動(dòng)。這更有助于激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲[1]。

【教學(xué)設(shè)計(jì)1】“二力平衡”導(dǎo)入

體驗(yàn)活動(dòng)：請(qǐng)兩名學(xué)生將一根一米長(zhǎng)的木棒直立在手指上，如圖1所示，看誰(shuí)堅(jiān)持的時(shí)間長(zhǎng)，讓其他學(xué)生觀察。

設(shè)計(jì)意圖：讓部分或者全體學(xué)生親歷比賽活動(dòng)，利用學(xué)生的表演欲和求勝欲，激發(fā)其思考：如何才能在比賽中獲勝，從而引出研究課題。

圖1

【教學(xué)設(shè)計(jì)2】引入“探究二力平衡條件”的問題

體驗(yàn)活動(dòng)：將一個(gè)玻璃杯放在光滑的玻璃斜面上來(lái)觀察其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如圖2所示。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生看到玻璃瓶無(wú)法靜止在光滑的玻璃斜面上，從而引發(fā)學(xué)生思考和提問。不是所有的兩個(gè)力都能使物體處于平衡狀態(tài)。提出這堂課的主要研究問題：二力平衡的條件是什么？

圖2

【教學(xué)設(shè)計(jì)3】探究“二力平衡”的四個(gè)條件：同體、等大、方向、共線

體驗(yàn)活動(dòng)：教師讓學(xué)生采用分組形式，利用鐵架臺(tái)、鉤碼、定滑輪、輕質(zhì)小紙片、剪刀來(lái)完成以下四步操作。

（1）在兩邊分別掛上不同數(shù)量鉤碼，觀察紙片能否平衡，如圖3所示。

（2）將相同數(shù)量的鉤碼掛在同一側(cè)的定滑輪上，觀察紙片能否平衡，如圖4所示。

（3）將紙片旋轉(zhuǎn)一定的角度，觀察紙片能否平衡，如圖5所示。

（4）用剪刀將紙片剪斷，觀察紙片能否平衡，如圖6所示。

圖3

圖4

圖5

圖6

設(shè)計(jì)意圖：此設(shè)計(jì)分別展示了“二力平衡”的四個(gè)條件，讓學(xué)生獲得了相對(duì)獨(dú)立的體驗(yàn)，有助于其歸納和總結(jié)。這既體現(xiàn)了控制變量法的要求，又可以讓學(xué)生在簡(jiǎn)單的、單一的體驗(yàn)中獲得復(fù)雜的知識(shí)。

二、利用問題設(shè)置，反思體驗(yàn)經(jīng)歷

在大量具體體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生獲得了許多信息。這些信息相對(duì)來(lái)說(shuō)是繁亂、復(fù)雜的。所以，教師在學(xué)生體驗(yàn)后，要設(shè)置具體、有效的問題，幫助學(xué)生梳理這些信息，去除無(wú)用的、不貼切研究主題的信息，并且將有用的信息進(jìn)行有效的整合，從而形成研究問題的證據(jù)鏈，幫助學(xué)生在證據(jù)中反思、概括、總結(jié)，得出最終的有效概念，并總結(jié)出研究方法和經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生不僅獲得學(xué)科知識(shí)，還能在科學(xué)探究過(guò)程中掌握科學(xué)的方法和樹立科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任心。

例如，在教學(xué)設(shè)計(jì)1中，學(xué)生獲得的信息是很多的，此時(shí)教師可提出問題：怎樣做才能獲得比賽的勝利？很多學(xué)生無(wú)法回答，教師可以再相應(yīng)地設(shè)置一些小問題，如物體在手上是怎樣的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？物體受到幾個(gè)力的作用？分別是什么力？能否將力的示意圖畫出來(lái)？這樣就把學(xué)生引入本課內(nèi)容的學(xué)習(xí)中。再如，在完成教學(xué)設(shè)計(jì)3的活動(dòng)后，教師可以利用PPT展示圖6的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，并設(shè)置如下問題：（1）此實(shí)驗(yàn)?zāi)芊竦贸?，二力平衡時(shí)兩個(gè)力大小可以不相等？（2）什么原因?qū)е逻@個(gè)實(shí)驗(yàn)失??？（3）如何改進(jìn)？（4）針對(duì)活動(dòng)3的設(shè)計(jì)，利用小卡片代替木塊A有什么好處？（5）如何選擇合適的小卡片？以上問題的設(shè)置環(huán)環(huán)相扣，使學(xué)生深度體驗(yàn)的過(guò)程更加全面，也有助于其更好地歸納和總結(jié)結(jié)論。

三、分析歸納總結(jié)，得出物理概念

美國(guó)教育家、心理學(xué)家?guī)觳J(rèn)為：“知識(shí)的獲取源于對(duì)經(jīng)驗(yàn)的升華和理論化。”學(xué)生在體驗(yàn)的過(guò)程中獲得了大量的經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)分析與反思對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了選擇和整合。接下來(lái)，學(xué)生就要發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，在教師幫助和配合下，抽象、概括體驗(yàn)所得，在和同學(xué)討論、交流、合作下，總結(jié)出適合一般情況下通用的物理概念和規(guī)律。在這個(gè)過(guò)程中，教師應(yīng)該以學(xué)生為主體，鍛煉學(xué)生的分析、概括能力。例如，在教學(xué)設(shè)計(jì)3中，每完成一個(gè)操作步驟后，教師應(yīng)讓學(xué)生分步歸納。如在完成第一步操作后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)做到同體、反向、共線幾個(gè)條件后，由于沒有做到等大，物體無(wú)法平衡，多次試驗(yàn)后，就可以得出初步結(jié)論：等大是二力平衡的條件之一。同理，完成后面幾步的歸納總結(jié)。最后，在分步歸納的基礎(chǔ)上，綜合歸納出二力平衡的條件：同體、等大、共線、反向[2]。

四、再設(shè)情境活動(dòng)，體驗(yàn)實(shí)踐應(yīng)用

圖7

在學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究過(guò)程，歸納和總結(jié)出物理概念、規(guī)律后，教師就可創(chuàng)設(shè)一些新的情境來(lái)讓學(xué)生檢驗(yàn)物理概念的正確性，同時(shí)也是對(duì)教師教學(xué)過(guò)程的積極反饋。在“二力平衡”課堂教學(xué)的最后階段，教師可以創(chuàng)設(shè)兩個(gè)情境，讓學(xué)生親身體驗(yàn)[3]。

【教學(xué)設(shè)計(jì)4】二力平衡條件應(yīng)用1

體驗(yàn)活動(dòng)：準(zhǔn)備一把長(zhǎng)度為20cm的均勻刻度尺，讓學(xué)生一次性放在自己的食指上，使其平衡，如圖7所示。

設(shè)計(jì)意圖：本活動(dòng)設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)一次性放好，避免了學(xué)生多次調(diào)試而找到最后的平衡狀態(tài)。這就引導(dǎo)學(xué)生思考：怎么做才能一次性完成？為了滿足二力平衡的特點(diǎn)，學(xué)生自然就會(huì)找出直尺的重心，然后將重心部分放在手指頭上，從而使直尺平衡。

【教學(xué)設(shè)計(jì)5】二力平衡條件應(yīng)用2

體驗(yàn)活動(dòng)：利用長(zhǎng)門板制作簡(jiǎn)易平衡木，讓學(xué)生嘗試走平衡木，如圖8所示。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生在體驗(yàn)的過(guò)程中，驗(yàn)證二力平衡的條件，只有將自己的重心始終保持在平衡木的正上方，人才不會(huì)掉下來(lái)。這也和本課引入的情境形成呼應(yīng)。

圖8

物理學(xué)的基礎(chǔ)就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將自然界普遍發(fā)生的物理現(xiàn)象或規(guī)律進(jìn)行集中的表現(xiàn)。學(xué)生可在體驗(yàn)中建立正確的思維方法，科學(xué)地獲取物理知識(shí)與技能，并在科學(xué)探究過(guò)程中樹立科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任心。所以，以實(shí)驗(yàn)為載體、以生活為源泉的體驗(yàn)過(guò)程，是學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，是學(xué)生獲得知識(shí)、提升技能的主要途徑，也是物理科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。所以，教師必須創(chuàng)設(shè)情境，以滿足學(xué)生全面的體驗(yàn)需求，讓學(xué)生在快樂中體驗(yàn)物理知識(shí)。

結(jié) 語(yǔ)

綜上分析，我們?cè)谄綍r(shí)的物理教學(xué)中，應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，從抽象到直觀、從現(xiàn)象到本質(zhì)、從感悟到分析、從體驗(yàn)到認(rèn)知。這是提高物理學(xué)科核心素養(yǎng)的必要途徑。這就要求教師平時(shí)多思考、多研究，努力提升自己的教學(xué)理論和技能，竭力提升學(xué)生的綜合能力。這不僅是新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)要求，也是提高教師專業(yè)素養(yǎng)的必要途徑。