基于學生差異的物理課堂教學優(yōu)化
——以“壓強”概念教學為例

游天下 胡來銘

（慈溪市庵東實驗學校 浙江 寧波 315300）

1 引言

學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為廣大教師的共識，各類教學活動、評比也常將“圍繞學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)”作為主題.近些年，探究教學已成為提升學生素養(yǎng)的有效方式.增加學生動手實踐、動腦思考的機會，對學生實踐能力、思維能力的提升確實有較大的幫助，但教師在實際組織教學時，往往把側重點放在某個實驗的優(yōu)化，更多考慮的是共性問題和較為單一的教學問題.對于探究前的情境創(chuàng)設、問題本質(zhì)的挖掘、探究內(nèi)容的多樣化無法顧及不同層次的學生，探究開展中重結論輕過程，探究后的反思不夠.

教材的編寫也為探究活動的開展提供了幫助，各章節(jié)內(nèi)容中有直觀的圖片、豐富的活動、必要的討論、有效的問題等.因此，教材有較好的普適性，但難以提供較精準的教學指導，存在一定的教學優(yōu)化空間.

教師在教學中較關注學生群體與群體間的差異，能基于學生的群體差異調(diào)整物理教學難度，這里所說的教學難度調(diào)整也較局限于精選試題，因此，課堂教學優(yōu)化的內(nèi)容也很局限.因?qū)W生的個體不同，學校間、班級間、班級內(nèi)的學生都存在一定的差異.教師需要在教材的基礎上，根據(jù)自己學生的特點，盡可能地關注到每一類學生，將學生的差異特征作為一種教學資源，從而更有效地設計教學環(huán)節(jié)，組織教學進程.倘若要以關注每一位學生進行針對性的教學難度較大，以某一教學組織方式、基本教學環(huán)節(jié)撬動每一位學生的思維，培養(yǎng)其多方面的能力則較為可行.本文以華師大版《科學》教材中“壓強”概念教學為例，談談如何根據(jù)學生差異優(yōu)化課堂教學方式，以求素養(yǎng)的點滴生成［1］.

根據(jù)學生的思維能力差異，將學生總體上分為第一層次（思維能力較強），第二層次（思維能力中等），第三層次（思維能力較弱），實踐能力也對應分為第一、二、三3個層次.

2 傳統(tǒng)文化情境 凸顯人文底蘊

2.1 教學過程

2019年7月21日晚，CCTV-10科教頻道播出《中國影像方志》慈溪篇.其中介紹慈溪美食記時，開篇介紹的不是美食，而是介紹了一種灘涂交通工具——“泥馬”如圖1所示.這是一種慈溪特有的“趕小?！保藗兝盟梢栽跒┩可匣腥顼w，大大地方便獲取美食“泥螺”.以此引入新課.

圖1 灘涂交通工具——泥馬

2.2 教學分析

按照教材的順序是先學習“壓力”，再認識“壓力的作用效果”，進而理解“壓強”概念.有序但抽象，缺乏必要的情境引導，所以需要選擇一個適合的情境，將學生“置于”蘊含壓強知識的情境中［2］.該教學情境中的“泥馬”有趣、有味、有義.環(huán)境特殊，交通工具特別，它雖然在我們周圍但又不熟悉，能激起3個層次學生的興趣，捕捉學生的視線與思維.第二層次的學生能用摩擦力知識解釋其滑行如飛的原因，第三層次的學生能理解同學的解釋.第一層次的學生此時雖然沒有學過壓強，但能較完整地解釋這種交通工具在灘涂使用時，不容易陷下去的原因，另兩個層次的學生很贊同這種說法，因此顯得有味.很多當?shù)氐膶W生熟知“泥螺”，但對“泥馬”并不熟悉.這種特有的交通工具，體現(xiàn)了我們慈溪的地方文化特色，凝聚了勞動人民的智慧，弘揚傳統(tǒng)文化，提升學生的科學情感，所以也很有義.該情境，立足學生差異，摒棄從抽象的“力”引入新課，介紹傳統(tǒng)文化，凸顯人文底蘊，為學生建構“壓強”概念做好了鋪墊.

3 設置衍生問題 形成理性思維

3.1 教學過程

從上例“泥馬”中，引出問題：“當人完全站在泥馬上，泥馬受到的壓力大小與什么力相等？”擇取第三層次的學生回答，生：“人的重力.”衍生問題1：“生活中壓力大小一定等于重力大小嗎？試舉例說明.”擇取不同層次的學生回答，答案出現(xiàn)分歧.第三層次的學生較多認為“等于”；第二層次的學生認為“不一定”，但不能較好地舉例；第一層次學生認為“不一定”，能較好的舉例歸納.通過對這兩個問題的剖析，發(fā)現(xiàn)了學生的思維差異，找到了對于該問題出現(xiàn)分歧意見的原因是對壓力狀態(tài)的情境分析不同.繼而讓第一層次的學生利用身邊的器材，文具袋、課本來演示說明壓力和重力的大小關系.以生教生，幫助消除片面的認識.給第三層次學生實驗演示的機會，實驗“將一物體放在臺式電子測力計上，緩慢地抬升測力計的一端，觀察臺式測力計的示數(shù)變化”，進而描述觀察到的現(xiàn)象.衍生問題2：“壓力與重力除了大小不同，還有其他不同嗎？”第二層次學生普遍能說出力的方向差異；第一層次學生在老師的引導下能分析力的成因，力的作用點差異；第三層次學生能認同一、二層次學生的觀點.通過理論與實證讓3個層次的學生互幫互助認識到壓力與重力是兩種不同性質(zhì)的力.衍生問題3：“放置在水平桌面上的物體，它對桌面的壓力大小為什么等于重力大?。俊边@是剛才的共識，第一層次的學生也認為這不用解釋.遷移運用平衡力和相互作用力知識，可對上述兩力相等做合理分析.先從二力平衡角度分析可知，桌面對物體支持力大小等于物體重力大小；再根據(jù)相互作用力可知，桌面對物體的支持力等于桌面受到的壓力；進而得出此狀態(tài)下壓力大小等于物體的重力大小.

3.2 教學分析

把物理問題設置得有梯度就能發(fā)現(xiàn)不同層次學生存在的問題.上述4個問題，層層遞進，找準了不同層次學生的學習障礙點，在老師、學生共同的努力下實現(xiàn)對問題的最終解決.把機會留給需要的學生，給學生表現(xiàn)自我的機會，既能認識到自己的不足，也能肯定他人的正確觀點，求真務實，攜手共進，形成理性思維.

4 細分探究活動 提升探究技能

4.1 教學過程

活動性質(zhì)可以分為體驗性活動和探究性活動.如圖2所示是教材中的第一個活動，屬于體驗性活動［1］.讓學生獨立完成，以此來感知受力面積大小引起力的作用效果差異，也便于為如圖3所示的探究活動作出準確的猜想［1］.活動1教材中的問題是“當左右手指用力頂鉛筆兩端時，感覺有什么不同？原因是什么？”.該問題指向受力面積大小影響壓力的作用效果.在此基礎上再設置一個問題“適當用力后這種感覺有什么變化？”.該問題旨在幫助學生建立壓力大小對壓力作用效果的影響.細化體驗活動，增強體驗效果.活動2是探究性活動，教材給定了實驗器材，方便學生設計操作，但束縛學生思維.為此課堂中提供了更多的實驗器材供學生選擇，例如海綿、細沙、橡皮泥、鉤碼、多種材料的金屬塊、氣球、礦泉水瓶等.

圖2 手指頂鉛筆活動

圖3 探究壓力的作用效果裝置

4.2 教學分析

課標中指出科學探究所需要的基本技能包括觀察技能、實驗技能、合理合法地收集、處理和發(fā)布信息的技能［3］.技能不是靠教師反復強調(diào)所能獲得的，而是需要通過在具體的活動情境中反復實踐所習得.而在實際的教學中，實驗往往為實踐能力處于第一層次的學生服務，第二層次的學生通常就簡單地收集信息，第三層次的學生有時就只成了看客，連觀察的技能也得不到鍛煉.上述的體驗性活動較為簡單，每位學生一起體驗，把體驗感覺的描述留給第三層次的學生，把活動2的猜想留給第二、三層次的學生.引領參與活動，真切體驗活動.活動2材料豐富，不同層次的學生可以選擇不同的實驗材料獲得多種實驗現(xiàn)象，從不同的現(xiàn)象分析得出實驗結論.多材料的實驗情境下，順應學生的認知特點，更有利于實驗結論得出，在多重的比較中還能發(fā)現(xiàn)新的科學問題.

5 體現(xiàn)過程方法 提升方法技能

5.1 教學過程

上述用到多種實驗器材，學生設計出多種實驗方案，可提升學生控制變量的能力.在實驗方案評析的過程中，反映出很多學生對變量控制的疏忽，因此，多種方案的分析，能使學生思維的嚴謹性得到提升.實驗現(xiàn)象的觀察體現(xiàn)了轉換法的思想，壓力的作用效果是通過觀察細沙（或橡皮泥、海綿）等材料的凹陷程度來體現(xiàn)的，利用材料易形變的特點來顯現(xiàn)出壓力的作用效果差異.

“壓強”是一個用比值來定義的物理量，這非常類似“速度”的定義.如圖4是完全相同的磚塊的疊放方式［4］.學生在完成上述探究活動后，能順利比較A和B或A和C對水平面的壓強大小，但不易比較B和C對水平面的壓強大小.在比較物體運動快慢的時候，我們曾經(jīng)歷類似的方法，比較相同時間所通過的路程長短，比較通過相同路程所花時間的多少.當時間不同，路程也不同時，科學上引入了“速度”概念.聯(lián)系上述的探究活動，再類比“速度”概念的得出，引出“壓強”概念.

圖4 相同磚塊的不同疊放方式

5.2 教學分析

“壓強”概念的得出運用了控制變量法、轉換法、比值法定義物理量.按照課本常規(guī)的教學思路，只能在一套器材中運用控制變量法、轉換法.上述活動提供選擇的器材多，容易暴露學生對控制變量法、轉換法運用所存在的問題.而這些問題恰恰又能深化學生對控制變量法以及轉換法的理解.在多種方案的背景下，評價方案的可行性機會更多，特別有利于第二、三層次學生掌握科學探究中對兩種方法的運用，開闊各層次學生的視野.比值定義物理量法在該教學中容易被忽略，教師往往不聯(lián)系其他物理量來學習新的物理量，物理學中很多物理概念的學習都用到了類似的學習方法，諸如密度、功率、場強等.“速度”學生較為熟悉，在小學數(shù)學中就已經(jīng)學習過大量的“速度”問題，利用“速度”來比較學習“壓強”，降低了“壓強”概念建構的難度，特別有利于第三層次學生對新概念的理解.

如果把每一個階段作為一個起點，那么每一個起點學生都有不同的差異.原認知、思維、實踐、表達這些都因個體而異.教學是一個循序漸進的過程，此中的“序”既包括了知識內(nèi)部的“序”，也包含了學生自身認知的“序”.就如差異教學理論所認為的：學生的個體差異是教學活動的起點，更是一種取之不盡的教學資源.實踐中，我們要努力創(chuàng)設條件，優(yōu)化物理課堂教學，最終實現(xiàn)差異共享.