淺談范例在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用*

水冰雪

(珠海市第二中學(xué) 廣東 珠海 519000)

1 范例教學(xué)

范例教學(xué)強調(diào)實質(zhì)性、根本性的教學(xué)，通過個別的典型范例學(xué)習(xí)基礎(chǔ)而核心的學(xué)科內(nèi)容，掌握一般性的原理和規(guī)律，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，促成全面的物理觀念，這與現(xiàn)今核心素養(yǎng)的目標不謀而合．

物理教學(xué)中應(yīng)用范例，就是通過對物理中典型事例的教學(xué)使學(xué)生認識物理現(xiàn)象的本質(zhì)及在一定條件下物理現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展、變化的必然趨勢和本質(zhì)的聯(lián)系，使學(xué)生獲得研究物理問題的一般性方法，引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)得的知識和方法解決相關(guān)實際問題，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨立學(xué)習(xí)．

1.1 范例教學(xué)的流程

如圖1所示，范例教學(xué)的教學(xué)過程分為4段：(1)范例性地學(xué)習(xí)“個”，通過具體、典型的例子說明特征；(2)范例性地學(xué)習(xí)“類”，通過 “類”的遷移把握特征，或者對個別事例進行歸類；(3)掌握規(guī)律， 通過表象分析本質(zhì)規(guī)律或關(guān)系；(4)獲得生活經(jīng)驗，用獲得的規(guī)律來理解、分析物理問題．

圖1 范例教學(xué)基本流程

從類例中分析物理事物間的聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，是提出物理問題的基本思維方法，也是建立物理理論和假說的出發(fā)點．用這種思路提出的物理問題很多，比如21世紀初基本粒子都是一個個相對孤立地發(fā)現(xiàn)和研究的，隨著數(shù)目的增多，人們提出問題：這些基本粒子之間有什么內(nèi)在聯(lián)系呢？由此建立統(tǒng)一的基本粒子理論就提到物理學(xué)研究的日程上來．當(dāng)前，關(guān)于夸克的研究也走上了這條道路[1]．從分析個別到多種粒子，再分析其本質(zhì)聯(lián)系，猜想并驗證理論，這種科學(xué)研究的實際歷程展現(xiàn)了科學(xué)家們的思維邏輯和由表及里認識事物的順序，這與范例教學(xué)的過程完全吻合．

1.2 設(shè)計范例的要求

高考評價體系規(guī)定了高考的考查載體為情境，高考考查內(nèi)容對于學(xué)科素養(yǎng)的定義是在面對生活實踐或探索問題情境時學(xué)生能夠合理運用科學(xué)的思維方法，有效整合學(xué)科相關(guān)知識分析解決問題的綜合品質(zhì)．范例是各種基本的、核心的要素有機組合成的問題情境．

范例的選擇和設(shè)計均應(yīng)以基礎(chǔ)性和本質(zhì)性為標準．個例要能體現(xiàn)物理概念或規(guī)律的本質(zhì)特征或思想方法、規(guī)律，類例間要有形異質(zhì)同的本質(zhì)聯(lián)系，便于學(xué)生辨析得到這類物理現(xiàn)象的本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律，再結(jié)合生活生產(chǎn)和實際事例使獲得的規(guī)律得到遷移和實際應(yīng)用．

2 范例教學(xué)的3種案例

根據(jù)范例設(shè)置的目的，筆者將物理教學(xué)中的范例分為以下3類：基本概念類、思維方法類和開放情境類．

2.1 深挖經(jīng)典范例 理解基本概念和規(guī)律

物理學(xué)是一門以基本概念為基石、基本規(guī)律為核心的嚴密自洽的邏輯體系．教學(xué)中教師應(yīng)設(shè)法提高概念教學(xué)效率，促進學(xué)生透徹理解概念，為規(guī)律、實驗的學(xué)習(xí)(概念和規(guī)律的簡單應(yīng)用)、應(yīng)用物理知識解決實際問題夯實基礎(chǔ)[2]．但由于物理概念的抽象和簡潔性，學(xué)生理解不夠透徹易混淆一些相近的概念，因此教師應(yīng)設(shè)計具有針對性的、引發(fā)認知沖突的教學(xué)范例，推翻學(xué)生原來的錯誤認知．

案例1:“摩擦力”

學(xué)情分析：摩擦力是高中階段的核心物理概念．學(xué)生容易出現(xiàn)的誤區(qū)有二，一是把握不住摩擦力的概念和產(chǎn)生原因，將壓力等同于物體的重力；二是兩種摩擦力的計算分辨不清．基于學(xué)生的典型認知錯誤可用個例構(gòu)建認知沖突情境．

范例設(shè)計思路：用手把黑板擦按在豎直墻上(或者用手緊握豎直的礦泉水瓶)，見表1．力度不斷增大，再松手．思考物體前后過程所受的壓力和支持力關(guān)系、摩擦力的變化情況．通過一系列設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生初步歸納得到兩種摩擦力的區(qū)別和產(chǎn)生的條件．然后通過分析不同情境的 “類”例歸納摩擦力的概念、產(chǎn)生摩擦力的條件和計算的區(qū)別(略)，再用實際生活中常見的電梯問題考查概念的理解程度．

表1 “摩擦力”范例

2.2 深挖基本范例 夯實物理思維方法

高中物理教材中有很多蘊含基本、深刻的物理思想方法的教學(xué)材料．在初次講授時，教師若講透基本物理思想方法，對培養(yǎng)學(xué)生全面系統(tǒng)的物理觀念和科學(xué)思維更有效率．比如共點力平衡，教師在講授基本概念和方法后，應(yīng)提出其普適性意義：共點力平衡的意義并不僅在解決平衡問題，而是提出了“選擇合適的研究對象”這種方法．這種思維方法廣泛沿用于力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等模塊，對解決問題往往起著決定性作用．例如電學(xué)里選擇部分電路還是全電路，熱學(xué)里選擇一定質(zhì)量的理想氣體，充漏氣問題中研究對象質(zhì)量不變；持續(xù)流體問題中，需要界定一定時間內(nèi)流體的質(zhì)量(或者分子數(shù)目)后才能進行后續(xù)計算等．

案例2:比值定義法

范例設(shè)計思路：如圖2所示，先引入速度和密度作為個例，讓學(xué)生辨析兩者的異同點，再通過類例歸納總結(jié)出比值定義法的共同特征(略)．比如在重力場、電場、磁場的教學(xué)中都需要一個能反映場性質(zhì)的實體，用檢驗實體的受力與檢驗實體的有關(guān)物理量的比來定義場強大小，且檢驗實體要足夠小．區(qū)別是重力場的比值中，分母是質(zhì)量，定義電場時要考慮電荷的電性，而磁場要考慮電流元有效長度及放置方位．運用類比進行邏輯推理、抽象思維等活動，從而形成知識的遷移，構(gòu)建全面立體的物質(zhì)觀和能量觀．

圖2 “比值定義法”范例

2.3 提供開放情境 親歷知識建構(gòu)過程

開放情境型范例一般具有情境多變和方法多樣的特征．動力學(xué)中追及與相遇問題、板塊模型、子彈打木塊問題，電磁感應(yīng)問題中的單桿切割、雙桿切割問題都是綜合全面的范例素材，它們考查的知識綜合全面，情境變化空間大，解決方法靈活多變．給這類開放型問題添加條件形成動態(tài)生成型的范例，能有效提高學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力和分析綜合能力．與之相關(guān)的生活情境范例是檢驗學(xué)生物理核心概念理解程度和靈活應(yīng)用水平的有效方法，下面以板塊模型為案例分析.

案例3:板塊模型

學(xué)情分析：板塊模型是非常典型的連接體模型，也是近幾年來高考的熱門考點，可以用來促進學(xué)生深刻理解和綜合應(yīng)用物理概念和方法．

范例設(shè)計思路：物塊A視為質(zhì)點，板B長L，A放在B的最右端，A與B間、B與地面間動摩擦因數(shù)分別為μ和μ′，A與B的質(zhì)量可以任意設(shè)置(以地面光滑，mB=2mA=2m為例)．考查內(nèi)容涉及力學(xué)、運動學(xué)、動量與沖量、功與能量，如判斷摩擦力的性質(zhì)和計算摩擦力大小，求兩物體的速度、動量，判斷物塊是否掉落及掉落的時間，求對地位移、相對位移，畫物體的速度-時間圖像，求外力、摩擦力做功和熱量，求外力和摩擦力的沖量．范例分析如表2所示.

表2 “板塊模型”范例

板塊模型的核心是摩擦力的分析，它是確定運動過程和選擇合適定律的起點，是復(fù)雜動力學(xué)問題的分析重點．上述范例從摩擦力的判斷為思維起點構(gòu)建了難度依次加大的3種情境，教師可根據(jù)學(xué)生情況，微調(diào)條件或給變量賦值，讓學(xué)生經(jīng)過充分思考分析，歸納出應(yīng)對這類綜合動力學(xué)問題的普遍性方法：力學(xué)分析入手(摩擦力為重點)—確定具體運動過程—選擇合適定律解決問題．再輔以一些實際生產(chǎn)與生活情境的范例將一般性方法加以應(yīng)用，比如從字典中抽紙、貨車拉貨上坡、泥石流滑坡等實際情境，學(xué)習(xí)如何將實際問題去情境化，篩除無用信息、提煉有用信息，轉(zhuǎn)化為我們熟悉的物理問題．雖然解決這種范例看似很消耗時間，實際上深度挖掘典型范例將極大提升學(xué)生的分析綜合能力和構(gòu)建系統(tǒng)的知識框架．

需要注意的是，在設(shè)計應(yīng)用范例時一定要加入與生活情境相關(guān)的內(nèi)容，切勿全部設(shè)計成“木塊疊木塊”“滑輪加斜面”的“經(jīng)院式概念題”[3]，這樣不利于學(xué)生將所學(xué)理論轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用和將復(fù)雜生活情境去情境化的能力．

3 結(jié)束語

范例教學(xué)的基本思想是促進學(xué)生獨立學(xué)習(xí)，使所學(xué)基礎(chǔ)知識遷移到新情境中，發(fā)展所學(xué)知識，改變學(xué)生的思維方法和行為能力．知識加技能并不等于素養(yǎng)，學(xué)科素養(yǎng)能力的提升需要學(xué)生深度參與到問題解決的實踐中去，范例教學(xué)創(chuàng)造引發(fā)深入思考的情境是滲透提升學(xué)科能力的關(guān)鍵．通過呈現(xiàn)典型的問題情境，給學(xué)生提供一個良好的知識生長點，使學(xué)生不斷深入探究，反思、改進、修正理論，從基礎(chǔ)逐漸深入到學(xué)科的根本和核心，在問題解決中進行有效的知識建構(gòu)，提高認知維度，進而實現(xiàn)概念的深刻理解、規(guī)律方法的遷移和系統(tǒng)性高階思維的發(fā)展．