教師“高屋建瓴” 學(xué)生“水到渠成”
——深挖教材 理解學(xué)生 實(shí)施有效教學(xué)

任恒鳳

（安徽省合肥市第四十二中學(xué)，安徽 合肥 230001）

義務(wù)階段的物理課程承擔(dān)著提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程、培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感等重任.物理學(xué)課程的基本理念不僅要提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、引領(lǐng)學(xué)生“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，更要注意學(xué)科滲透，要求物理教師采用多樣化的教學(xué)手段，注重評(píng)價(jià)導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展.

義務(wù)階段的學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知處于好奇階段，接受事物的方法比較直接，系統(tǒng)接受物理學(xué)的知識(shí)有著很好的人文基礎(chǔ)，就像一張白紙上作畫，空間條件非常豐富，但是起筆至關(guān)重要，起錯(cuò)位置或者筆墨輕重不合，輕者影響美觀，重者導(dǎo)致失敗.怎樣利用這張純潔的白紙做出一副美輪美奐的大作，需要作畫者審視全局，高屋建瓴，下筆后一氣呵成，學(xué)生接受物理知識(shí)水到渠成.要達(dá)到這種效果，作為教師要盡可能做到以下幾個(gè)方面.

1 研讀教材，統(tǒng)領(lǐng)知識(shí)體系

教材是傳遞有價(jià)值信息的載體，是學(xué)生擁有的最直接有效的課程資源.教材承載的不僅僅是知識(shí)，更重要的是思維方式，以及處理問題的方式.每套教材呈現(xiàn)知識(shí)的順序不可能是隨機(jī)的，它是符合學(xué)生接受知識(shí)水平發(fā)展的，前后知識(shí)的關(guān)聯(lián)決定了學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)可程度，教師熟悉領(lǐng)會(huì)教材，把知識(shí)沉淀于教材之中而不是凌駕于課本以外，形成接地氣的教學(xué)風(fēng)格，讓學(xué)生感受到物理知識(shí)的穩(wěn)妥真實(shí).

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，物理學(xué)的內(nèi)涵以“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“能量”作為“科學(xué)內(nèi)容”的一級(jí)主題，無(wú)論哪個(gè)版本的教材的編寫思路都按照這個(gè)要求分成若干個(gè)二級(jí)主題，每個(gè)二級(jí)主題又有三級(jí)主題.無(wú)論是幾級(jí)最終是形成系統(tǒng)的符合學(xué)生思維發(fā)展的知識(shí)網(wǎng)絡(luò).以滬科版教材為例，8年級(jí)主要體現(xiàn)宏觀物理知識(shí)，對(duì)初學(xué)者來說能看得見，有時(shí)候也能摸得著，相對(duì)來說比較感性，8年級(jí)最后一章分子動(dòng)理論是起著從宏觀轉(zhuǎn)入微觀的承上啟下的作用，9年級(jí)前兩章是物態(tài)變化和內(nèi)能，讓學(xué)生認(rèn)知進(jìn)入了分子運(yùn)動(dòng)水平，后面的電學(xué)其實(shí)就是電子運(yùn)動(dòng)，整個(gè)教材體系筆者認(rèn)為是逐漸進(jìn)入微時(shí)代，掌握物理規(guī)律的方法從直接觀測(cè)變成了轉(zhuǎn)換，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，同時(shí)又讓學(xué)生掌握了不一樣的學(xué)習(xí)方法.教材的章節(jié)之間的前后聯(lián)系知識(shí)的銜接也很默契，第2 章機(jī)械運(yùn)動(dòng)以后緊接著是聲音和光現(xiàn)象，聲音的產(chǎn)生提出了另外一個(gè)形式的運(yùn)動(dòng)——振動(dòng)，聲音的傳播和光的傳播不僅延續(xù)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度、路程、時(shí)間的關(guān)系，同時(shí)又體現(xiàn)出了聲波和光波體現(xiàn)的波動(dòng)特點(diǎn)，從某種意義上說是對(duì)運(yùn)動(dòng)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充.因?yàn)楹暧^的運(yùn)動(dòng)指的是物體的運(yùn)動(dòng)，第5 章內(nèi)容闡述了物體的屬性以及物質(zhì)的特性，為即將出現(xiàn)的物體受力做好方位上的準(zhǔn)備.每一章的節(jié)與節(jié)之間也是渾然天成的，例如滬科版9年級(jí)教材第36頁(yè)，對(duì)“熱量”這個(gè)物理量進(jìn)行講解，緊接著有一段文字“實(shí)驗(yàn)表明，1kg水溫度升高1℃要吸收熱量4.2×103J，溫度降低1℃要釋放熱量4.2×103J”，為第2節(jié)物質(zhì)比熱容的引入做好的鋪墊：首先學(xué)生已經(jīng)清楚實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是可靠且具有價(jià)值的.從這句話中能夠領(lǐng)會(huì)到物體吸放熱與質(zhì)量和溫度變化有關(guān)，但這里只是強(qiáng)調(diào)水的吸放熱，如果換作他物質(zhì)這種規(guī)律也就不適用了，讓學(xué)生自然猜想到物質(zhì)吸放熱還可能與物質(zhì)種類有關(guān)，為這節(jié)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ).

當(dāng)然每個(gè)教師對(duì)教材的領(lǐng)悟思路不一定完全一樣，也不需要一樣，但是不管怎樣，教師熟悉了教材，領(lǐng)悟了教材的核心本質(zhì)，按照自己理解的方式幫助學(xué)生理解，能夠讓學(xué)生從課程資源和傳道者雙方獲取一致的信息，為學(xué)生后續(xù)發(fā)展提供了一條明晰的道路.

2 理解學(xué)生，從知識(shí)形成角度實(shí)施教學(xué)

義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，保持探究科學(xué)的興趣和熱情，在認(rèn)識(shí)自然中獲得成就感.但是這個(gè)階段的學(xué)生重感性疏理性，初學(xué)者還不具有很強(qiáng)的邏輯思維能力，這就要求教師在實(shí)施教學(xué)中運(yùn)用學(xué)生現(xiàn)有思維的方法引領(lǐng)入門，消除學(xué)生的陌生感和恐懼感.例如滬科版物理8年級(jí)第2章“運(yùn)動(dòng)的世界”，是學(xué)生感知最深的自然現(xiàn)象，上升到純理具有歷史性的轉(zhuǎn)折，教學(xué)過程中將“在物理學(xué)中，把一個(gè)物體相對(duì)于另外一個(gè)物體位置的改變稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)”作為抓手，一問：如果“一個(gè)物體相對(duì)于另外一個(gè)物體位置的沒有改變”，這個(gè)物體應(yīng)該稱之為什么？ 答：運(yùn)動(dòng)與靜止的概念同時(shí)呈現(xiàn).二問：這句話中提到幾個(gè)物體？ 是不是相同的物體？你是怎么辨析的？ 答：兩個(gè)不同的物體，因?yàn)椤耙粋€(gè)物體和另外一個(gè)物體”.三問：這句話主要是表明哪個(gè)物體運(yùn)動(dòng)或靜止？ 前面的還是后面的？答：前面的.四問：既然是前面物體運(yùn)動(dòng)或靜止，那后面的“另一個(gè)物體存在有何意義？ 不要可以嗎？”學(xué)生思考后才能回答：不可以，是用來的作為比較的；于是參照物的概念自然生成.五問：既然參照物是“另一個(gè)物體”，那么研究甲物體運(yùn)動(dòng)時(shí)能不能選甲物體為參照物？ 答：不能.六問：研究甲物體運(yùn)動(dòng)，除甲以外是不是其他物體都可以作為參照物？ 有多少個(gè)物體呢？ 答：除甲以外有無(wú)數(shù)個(gè)物體作為它的參照物.七問：在無(wú)數(shù)個(gè)參照物的情況下甲物體的運(yùn)動(dòng)情況有無(wú)數(shù)種嗎？（思考很久，出現(xiàn)爭(zhēng)議）答：不是，就兩種運(yùn)動(dòng)和靜止.最終判斷物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止是相對(duì)于參照物來說的，這節(jié)課的內(nèi)容就在一問一答中的互動(dòng)中順利完成，學(xué)生積極參與，討論激烈，很有成就感.

物理學(xué)科表達(dá)物理規(guī)律的方式有很多種，例如公式、文字描述、圖像、表格等，教學(xué)過程中充分理解這些表達(dá)方法的內(nèi)涵，可以借力幫助學(xué)生理解物理規(guī)律的本質(zhì)，有些時(shí)候達(dá)到事半功倍的作用.例如晶體和非晶體熔化圖像是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的，圖1 是晶體熔化圖像，分析圖像，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出了晶體和非晶體熔化的條件和熔化時(shí)的特點(diǎn).進(jìn)一步分析圖像，會(huì)發(fā)現(xiàn)圖像中包含了很多的熱學(xué)規(guī)律，以圖1 為例，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程吸熱，但圖像是用時(shí)間表示，在后面探究物質(zhì)比熱容實(shí)驗(yàn)中吸放熱多少用時(shí)間長(zhǎng)短表示在這個(gè)圖像中已經(jīng)有了實(shí)驗(yàn)根據(jù)，而且明確指出是在相同熱源的情況下，因?yàn)樘骄烤w的熔化條件實(shí)驗(yàn)就是始終有一個(gè)酒精燈（或水浴法）加熱，當(dāng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中吸放熱多少究竟是用溫度變化還是加熱時(shí)間表示出現(xiàn)理解混亂時(shí)（這永遠(yuǎn)是學(xué)生認(rèn)知出現(xiàn)偏差的焦點(diǎn)），反過來對(duì)這個(gè)圖像加深分析，讓學(xué)生明白溫度變化（縱坐標(biāo)）與吸收熱量或加熱時(shí)間（橫坐標(biāo)）在實(shí)驗(yàn)中分別代表不同的物理量，簡(jiǎn)單說溫度變化已經(jīng)另有他用.這樣學(xué)生就容易理解了.進(jìn)一步分析圖1 所示圖像發(fā)現(xiàn)AB和CD階段吸熱溫度升高，但是保持各自的物態(tài)（固態(tài)和液態(tài)）不變，BC過程吸熱溫度不變化但是物態(tài)在變化.針對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程是不是可以這樣幫助學(xué)生理解.晶體吸熱（或放熱），會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果：改變物態(tài)或改變溫度，根據(jù)控制變量思想，物態(tài)不變，溫度改變；溫度不變物態(tài)改變，而物態(tài)變化導(dǎo)致物質(zhì)狀態(tài)變化，最終就是物質(zhì)的比熱容變化.用這個(gè)方法很容易解釋生活中吸放熱的應(yīng)用，例如灑水為什么能降溫？ 水汽化變成水蒸氣吸熱.對(duì)于難以理解的問題通過直觀的物理規(guī)律（圖像等）在熟悉知識(shí)的基礎(chǔ)上加以提煉，減輕學(xué)生的思維負(fù)擔(dān)的同時(shí)還幫助學(xué)生養(yǎng)成深刻分析問題的習(xí)慣.

圖1

再例如對(duì)于物體內(nèi)能概念的建立和物體內(nèi)能與哪些因素有關(guān)同樣也是建立在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，采用類比的方式，類比的依據(jù)就是機(jī)械能概念、機(jī)械能的影響因素和分子動(dòng)理論的相關(guān)內(nèi)容，如表1、表2所示.

表1

表2

綜合機(jī)械能的概念影響因素和分子動(dòng)理論基本內(nèi)容，很直觀地引入了內(nèi)能的定義：物體內(nèi)所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能.動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能.同時(shí)內(nèi)能的影響因素從微觀角度與分子數(shù)、分子動(dòng)能和分子勢(shì)能有關(guān)，而宏觀的角度則是質(zhì)量、溫度和物態(tài)有關(guān)（物態(tài)變化的本質(zhì)就是分子距離的變化）.

3 潛心探索，有效實(shí)施探究性教學(xué)

在進(jìn)行探究式教學(xué)時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)一定的探究情境，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入其中，制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心，在解決矛盾的過程中獲取規(guī)律.新課標(biāo)要求探究式教學(xué)，筆者認(rèn)為探究式教學(xué)并不僅僅用實(shí)驗(yàn)探究的方法進(jìn)行教學(xué)，而是針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知能力和認(rèn)識(shí)水平，對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)的模式，由于物理課時(shí)有限，物理知識(shí)講解不可能面面俱到，組織教學(xué)時(shí)就要運(yùn)籌帷幄，物理知識(shí)不能全覆蓋，但是學(xué)習(xí)物理的方法可以盡量做到考慮周全.為了便于教學(xué)和評(píng)估，測(cè)量固體密度無(wú)論是實(shí)驗(yàn)操作還是中考試題都是重點(diǎn)考查內(nèi)容，尤其是在只有托盤天平的情況下測(cè)量物質(zhì)的密度，不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做了能力上的要求，往往還會(huì)對(duì)誤差進(jìn)行合理的分析.對(duì)初學(xué)者來說存在跨越式的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)思路不清導(dǎo)致誤差的形成原因不明，就談不上對(duì)誤差偏大還是偏小的正確判斷.困惑之一在于用多少水的體積表示被測(cè)固體的體積.對(duì)于量筒能正確測(cè)出液體的體積是學(xué)生應(yīng)該明確的，用量筒測(cè)固體的體積，是通過測(cè)量被固體排出液體的體積來表示，適時(shí)植入V浸=V排液的測(cè)量思想，固體全部浸沒時(shí)排出的液體的體積就是整個(gè)固體的體積.如圖2（溢水法）和圖3（加水法）測(cè)固體體積的方法正常情況下是學(xué)習(xí)密度和浮力知識(shí)時(shí)才提及，很多課外學(xué)習(xí)資料也大多是按照這樣的順序體現(xiàn)的.這部分內(nèi)容對(duì)8 年級(jí)學(xué)生來說是全新的測(cè)量方法，盡管教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生知道量筒只能直接測(cè)量液體的體積，并沒有要求更深層次的理解，但考慮到后面的密度和浮力學(xué)習(xí)算是基本要求，同時(shí)又是難點(diǎn).在教學(xué)過程中使用量筒測(cè)體積時(shí)把有關(guān)體積測(cè)量的相關(guān)方法提前介紹，不僅加深了對(duì)量筒測(cè)量體積實(shí)質(zhì)的進(jìn)一步理解，同時(shí)對(duì)后面出現(xiàn)的測(cè)量固體的密度做到了知識(shí)上儲(chǔ)備.不僅把重難點(diǎn)進(jìn)行合理分解，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)又把學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，最大程度地做到將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)連成線，教學(xué)方法強(qiáng)弱相輔，主次有分，不僅節(jié)約的時(shí)間成本，又讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的關(guān)系進(jìn)行了空間上的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生真正的自主學(xué)習(xí)的能力，也讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更通透，更扎實(shí).

圖2

圖3

物理概念和規(guī)律是科學(xué)內(nèi)容的重要部分，在教學(xué)過程中不僅要重視物理概念和規(guī)律的具體內(nèi)容，還要幫助學(xué)生加深對(duì)概念和規(guī)律的理解和應(yīng)用.對(duì)物理知識(shí)的理解和應(yīng)用，不同學(xué)生可能還存在著思維模式上的差異，難以理解，不會(huì)應(yīng)用.物理學(xué)的理念“從生活走向物理 從物理走向社會(huì)”，從生活中尋找熟知的現(xiàn)象作為分析物理規(guī)律的背景，符合初中生的興趣愛好和思維模式.例如“曹沖稱象”的歷史典故學(xué)生非常熟悉整個(gè)操作過程，教師趁機(jī)把每一個(gè)步驟的物理思路分析透徹，能夠幫助學(xué)生了解等效替代思想的本質(zhì)，由此遷移出用等效替代法測(cè)出未知電阻阻值的基本思路，能夠真正掌握這一特殊的測(cè)量方法.如圖4 是用等效替代法測(cè)未知電阻的兩個(gè)電路圖，對(duì)于實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)過程中開關(guān)閉合的先后順序、實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)以及滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)情況，學(xué)生理解不透徹.此時(shí)可以把這個(gè)實(shí)驗(yàn)與“曹沖稱象”方法合理比對(duì)：把未知電阻Rx與大象類比、電阻箱與大小不一但質(zhì)量可知的小石頭類比，大家都知道大象和石頭是先后放在船上的，說明未知電阻Rx和定值電阻R0是獨(dú)立工作，在同一電路中應(yīng)該并聯(lián)連接；電表用來做記號(hào)、滑動(dòng)變阻器類與小船起著保護(hù)作用.實(shí)驗(yàn)過程中先把大象放船上做上記號(hào)（閉合開關(guān)S1后先合上開關(guān)S3，移動(dòng)滑片記下電表示數(shù)），把大象趕下船，往船上放石頭，直至達(dá)到記號(hào)處（斷開S3再合上S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值直至電表示數(shù)相同），石頭質(zhì)量之和就是大象質(zhì)量（電阻箱的阻值大小就是未知電阻Rx的阻值）.可以教師在教學(xué)時(shí)針對(duì)學(xué)生“按方抓藥”，體現(xiàn)教學(xué)“不同的過程和方法”，拉近物理學(xué)和生活的距離，讓學(xué)生感到科學(xué)的真實(shí)性和趣味性，可以補(bǔ)充課程資源，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)同感.

圖4

成功的物理教學(xué)能夠轉(zhuǎn)變教育觀念，教會(huì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)技能；真正的課教學(xué)實(shí)現(xiàn)師生之間的和諧，達(dá)到完美的教學(xué)境界.教師與師生的關(guān)系不再是一桶水和一滴水的關(guān)系，而是逐漸演化由一滴水影響一桶水的全新教學(xué)模式.