傣族地區(qū)本土元素融合5E教學法在高中物理教學中的應用

謝夢逸 張皓晶 保永亮 矣昕寶

摘 ? 要：采用5E教學法，結合傣族地區(qū)學生的前概念，開發(fā)具有傣族地區(qū)特色的本土化教學資源。以高中物理中“力的分解與合成”教學為例，選取傣族生產農具“耖”和“木犁”為教學資源，結合5E教學法理念設計并實施教學活動。在云南西雙版納多所民族中學的教學實踐結果表明，將傣族本土文化轉化為教學資源，更有利于傣族地區(qū)中學物理課程的開展。

關鍵詞：5E教學法;傣族本土元素;高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0064-4

1 ? ?引 ?言

我國55個少數民族中，云南省有多達25個少數民族，傣族是其中一個極具代表性的少數民族。少數民族地區(qū)的學生，成長環(huán)境較其他地區(qū)學生有較大文化差異，傳統教材所用的部分教學事例和教學資源與少數民族地區(qū)學生的生活常識和物理前概念差別較大，不利于中學物理教學。因此，開發(fā)適合少數民族地區(qū)學生的物理課程教學資源，更有利于少數民族地區(qū)中學物理課程的開展。

“5E教學法”源自美國加州大學物理學教授R.Karplus在皮亞杰研究成果基礎上提出的“三段式學習環(huán)”。美國生物科學課程研究專家R.Bybee將其詳細劃分為五個階段，分別為引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、細化（Elaborate）和評價（Evaluate）。由于這五個階段的英文單詞首字母均為“E”，故簡稱為“5E學習環(huán)”或“5E教學法”[1]。將少數民族本土教學資源融合5E教學模式進行教學，更貼近少數民族地區(qū)學生的前概念，可大幅度提升學生的學習興趣，提高教學質量和效果。

2 ? ?5E教學法在“力的分解與合成”教學過程中的應用

云南地區(qū)大多為山地和梯田，這樣的地理環(huán)境條件使得當地人很難使用拖拉機這類大型農用生產工具。勤勞聰慧的傣族人民發(fā)明了一種名為“耖”的水田農用工具（圖1）。將傣族人民的生產工具引入物理課堂，不僅可以提高學生的學習興趣，還可以傳播民族文化，提高學生對先祖的認知和崇敬，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。本文將結合5E教學法理念，以高中物理“力的分解與合成”為例，融入傣族傳統文化元素，根據傣族自治區(qū)學生的認知特點開展教學活動。

2.1 ? ?利用“耖田農耕”進行課堂引入

在正式上課前，教師播放一段傣族人民在水田忙碌耕種的視頻，男人使用耖耕田，女人們歡聲笑語插秧。畫面最終定格在耖上，其結構如圖2所示。教師提出問題：

（1）牛拉著的耖上連接著幾根繩索？

（2）若換作一根繩索能否讓耖正常工作？如果不能，請說明理由;如果能，繩索應該綁在什么位置？然后以此引出本節(jié)課的教學內容：力的分解與合成。

5E教學法依據：“引入”環(huán)節(jié)要求學生在真實情境中，通過與教師和同伴的互動學習建構新知識。在引入環(huán)節(jié)，教師需要通過創(chuàng)設情境，設計一些引入活動來吸引學生的注意力。這些引入活動有一部分與當今人們普遍認可的經驗一致，而有些可能會有所不同。課堂引入環(huán)節(jié)，教師創(chuàng)設的情境要能充分調動學生的學習興趣。從小生活在貧困農村的傣族學生大多只能接觸到本民族常用的一些生產工具，用他們日常接觸到的生產生活素材作為課堂導入素材，既能夠激起學生濃厚的學習興趣，又有助于學生建立物理模型，在腦海里形成相應畫面，使得研究對象更加直觀。在學習本節(jié)課內容之前，很多學生會誤認為需要兩根繩索才能使耖正常工作，一根繩索是無法做到這一點的。而一根繩索也能拉動耖進行工作的真實情況與學生原有認知相沖突，更易激發(fā)學生的好奇心和求知欲。

2.2 ? ?探究“耖”的工作原理

課堂活動1：教師將傣族農家使用耖耕作的畫面簡化為圖3所示的示意圖，并引導學生思考牛施加在耖上的力應該朝什么方向？

學生思考后回答：力沿繩索斜向上。

課堂活動2：

教師沿著繩索畫出作用力，然后提問：牛施加在耖上的力產生了什么作用效果？

學生思索后回答：力將耖往前拉的同時，將土往上翻動。

教師接著提問：如果根據力產生的實際作用效果進行力的分解，那么作用在這根繩索的力可以怎么分解？

學生思考后回答：將力F分解為F1和F2兩個分力。分力F1的方向豎直向上，分力F2的方向水平向左，如圖4所示。

教師引導學生分析和總結：在求解一個已知力的分力時，可根據力作用效果的方向進行分解。從而引出“力的分解”概念，求一個已知力的分力的過程，叫作力的分解;力的分解是力的合成的逆運算。

接下來，教師引導學生復習回顧力的合成規(guī)律：力的合成遵循平行四邊形定則。

教師提問：分力F1和F2滿足什么關系？

學生回答：既然力的分解與力的合成互為逆運算，那么力的分解也遵循平行四邊形定則。所以，合力F、分力F1和F2滿足平行四邊形關系，其分別對應平行四邊形的對角線和兩條鄰邊。

教師引導學生討論：通過剛才的分析可知，合力F沿著繩斜向上;分力F1豎直向上;分力F2水平向左;我們該如何定量計算這三個力的大小呢？

課堂活動3：教師將繩索與耖的連接點簡化為一個質點，以該點為坐標原點，分別沿F1和F2分力的方向建立坐標軸，在平面直角坐標系中畫出力的正交分解圖（圖5）。

課堂活動4：教師帶領學生總結利用正交分解法分解力的具體方法和流程，如圖6所示。

5E教學法依據：學生在課堂導入階段遇到的認知沖突和激發(fā)的學習興趣，將在“探究”環(huán)節(jié)得到解決和提升?！疤骄俊笔钦麄€教學法的中心環(huán)節(jié)，學生獲取知識、掌握技能和技巧都是在這個過程中完成的。教師通過活動設計，利用少數民族學生生活中常見的素材進行科學探究，既有助于學生形成科學思維，又有助于民族文化的傳承。

2.3 ? ?解釋“耖”的工作原理

通過上述師生共同參與的幾個課堂活動，先后引出“力的分解”的概念以及合力和分力的運算關系，從而讓學生對“力的分解與合成”有了較系統的認知。接下來，教師可引導學生用所學知識解釋“耖”的工作原理：牛在往前拉耖的過程中，繩索施加給耖的斜向上的力分別產生一個向前和一個向上的分力，而正是向上的分力起到翻土的作用。

接下來，教師再解釋課前提出的“能否用一根繩索替代兩根繩索讓耖正常工作”的問題：兩根繩索的作用效果與在耖的中間使用一根繩索產生的作用效果相同。如圖7所示，中間位置處單根繩索的拉力可視為耖兩側兩根繩索拉力的合力，同樣可使耖正常工作。但為了保持耖受力平衡，現實生活中通常使用兩根繩索。

2.4 ? ?關于“力的分解”的細化拓展探究

通過對“耖”這種傣族農具的受力探究，學生學會了“一個合力可以根據其產生的作用效果進行分解，分解合力時同樣遵循平行四邊形定則”的物理知識。有了前面的學習基礎，教師還可引導學生自主探究傣族農民的另外一種生產工具——“木犁”（圖8）所受的合力與分力的定量關系。

師生共同探究并總結如下：

第一步，選擇犁頭作為研究對象（可看作質點），其受到來自犁引末端一個斜向左上方的力。這個力產生了兩個作用效果：一個作用效果是拉動犁往前走，另一個作用效果是向上翻動土。

第二步，根據實際作用效果確定出分力F1的方向垂直向上，另一個分力F2的方向水平向左（同圖5）。

第三步，以F1和F2為鄰邊，F為對角線畫出平行四邊形，確定出F1、F2和F的三角關系。

第四步，利用數學中的三角函數或者勾股定理計算出兩個分力的大小。

5E教學法依據：教師在選取細化探究對象時，要盡可能選擇與學習對象類似的探究對象。此次細化探究對象為“木犁”，其受力分析與“耖”有相似之處，但難度略有提升。這樣的教學活動設計，既可以提高學生對知識的理解應用能力，又能夠提升學生對傣族文化的熱愛之情。

2.5 ? ?評 ?價

5E教學法中，“評價”貫穿于整個課堂教學，在“引入”“探究”“解釋”“細化”各個環(huán)節(jié)均有體現。在“引入”環(huán)節(jié)，教師可對利用“耖”這一傣族本土元素進行課堂引入的效果作出合理性評價;在“細化探究”環(huán)節(jié)，教師需評價學生對“力的分解與合成”知識的掌握情況;在“解釋”環(huán)節(jié)，教師要及時評判學生是否能正確解釋“耖”的工作原理，并評價學生將“力的分解與合成”知識應用解釋生活實例的能力; 在“拓展”環(huán)節(jié)，教師要評判學生解釋“木犁”工作原理的正確性以及學生將本節(jié)課所學知識應用實踐的效果。這里的評價不僅僅是“對”或“錯”的終結性評價，而是貫穿于各個環(huán)節(jié)中的形成性評價[2]。教師在教學過程中應對學生的探究活動和思維方式及時給予客觀評價，幫助學生形成良好的探究習慣和正確的科學思維。

3 ? ?結 ?論

本文以云南省傣族特有的農業(yè)生產工具“耖”和“木犁”為教學素材，以高中物理中“力的分解與合成”知識點為例進行少數民族地區(qū)教學資源的開發(fā)與利用研究。將少數民族地區(qū)的學生隨處可見的生產生活資源用于物理課堂教學，既可以充分利用學生的前概念幫助學生進行物理知識建構，又能傳承少數民族傳統文化，提高學生對民族文化的崇敬和熱愛之情，更為少數民族地區(qū)中學物理教學提供了參考和借鑒事例。

參考文獻：

[1]都曉英.信息化教學：模式研究和案例分析[D].上海：華東師范大學，2001.

[2]謝夢逸，矣昕寶.5E教學法在彝族地區(qū)中學“聲現象”教學中的應用[J].物理通報，2020（12）：62-64+67.

（欄目編輯 ? ?邱曉燕）

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