基于“四級三階段”的中學物理教學設計研究

段波宇 海明蘭 王騁

摘? ?要：“四級三階段”是指實驗類物理課程普適的一種物理教學模型，“四級”指生活、問題、實驗、原理；“三階段”指生活到問題、問題到實驗、實驗到原理。在學生原有認知的基礎上，根據日常生活中的例子，啟發(fā)思考進行提問，逐層設計實驗探究，分析歸納物理原理。文章以“四級三階段”的教學模型為指導，對“電磁鐵 電磁繼電器”一節(jié)進行教學設計。

關鍵詞：四級三階段;教學模型;電磁繼電器

引言

物理學是基于觀察和實驗，通過建構物理模型，利用科學推理和論證，形成系統(tǒng)的研究方法和理論體系的基礎性學科?！读x務教育物理課程標準（2022年版）》提出，物理課程要從生活走向物理，從物理走向社會，注重科學探究，突出問題導向，引導學生不斷探索，倡導教學方式多樣化 [ 1 ]。初中階段的學生對事物具有較強的好奇心，思維開闊喜歡提問，善于通過動手獲取知識。“四級三階段”層層遞進，生活、問題、探究并存的教學過程十分契合物理學科特性、學生特點和新課標的要求。為優(yōu)化教學實踐，進一步提高學生學習物理的積極性，培養(yǎng)學生的科學探究能力，促進學生全面發(fā)展，本文以“四級三階段”教學模型為理論指導對“電磁鐵 電磁繼電器”一節(jié)進行教學設計，對“電磁繼電器”片斷詳細描述突出該教學模型的特點。

1? ?“四級三階段”簡介

建構主義理論認為學習是學習者基于原有的知識經驗生成意義、建構理解的過程，張震[ 2 ]指出學生要積累生活活動經驗，在親自探究和解決問題的過程中習得學習方法，在實驗中進行教學，在實踐中促進教學。劉天罡[ 3 ]鼓勵學生將物理思想融入生活，提高實驗課的比重。 “四級三階段”教學法明確提出，物理教學是實際生活、問題思考、實驗驗證、原理呈現(xiàn)的知識建構過程，并遵循循序漸進、由淺入深的規(guī)律。筆者對物理教學展開新的思考，提出了“四級三階段”的物理教學模型，其流程圖如圖1所示。

在“四級三階段”的物理教學模型中，四級分別為生活、問題、實驗和原理，三階段分別為生活到問題、問題到實驗、實驗到原理，國家教育現(xiàn)狀、學生身心發(fā)展特點以及物理學科特征是“四級三階段”物理教學思想形成的前提條件。教學第一階段：教師根據學生對生活的求知欲和好奇心引導提問；教學第二階段：教師針對問題引導學生進行實驗探究；教學第三階段：根據實驗結果分析歸納物理原理。三個階段既相互獨立，又是相互依存，第一階段是第二、三階段的基礎，第三階段是第一、二階段的深化和升華。

2? ?“電磁鐵 電磁繼電器”教學設計思路

2.1? 基于“四級三階段”教學模型設計教學的適用性分析

2.1.1 學生的認知水平和教師的教學能力[ 4 ]

皮亞杰的認知發(fā)展理論指出，初中階段的學生已經能夠采用推理、歸納和演繹的方式來解決問題。同時新課標的提出也要求教師不能簡單地將知識灌輸給學生，要向“創(chuàng)造型”的教師方向發(fā)展?！八募壢A段”的教學法以日常生活引發(fā)學生思考，進行實驗驗證后得出最終結論，有利于學生動手動腦配合學習。

2.1.2 物理的學科特性和教材的編排邏輯

人教版教材將本節(jié)內容劃分為電磁鐵、電磁鐵磁性和電磁繼電器三個部分，即按照物體、物體屬性和物體的實際應用由淺入深的邏輯順序編排，并以生活例子、實驗貫穿整節(jié)內容。為進一步優(yōu)化教學，可以在教材編排的基礎上與“四級三階段”教學模型結合，以生活例子引出物體，并結合物理學科以實驗為主的特點探究物體屬性，最后在原理總結中發(fā)現(xiàn)物體的實際運用。

綜上所述，從學生的認知發(fā)展水平、教師的教學能力、物理的學科特性和教材的編排邏輯四個層面看“四級三階段”的教學模型適合本節(jié)課的物理課堂教學設計。

2.2? 教學流程

基于“四級三階段”的物理教學模型對物理九年級第二十章第3節(jié)“電磁鐵 電磁繼電器”進行教學設計，具體流程圖如圖2所示。

3? 教學案例片斷

教學片段：電磁鐵的運用——電磁繼電器

設計理念：電磁繼電器內容雖然單一，但學生容易一知半解，因此從生活例子入手，提出簡單直接的問題，并在實驗的基礎上進行簡單建模，將電磁繼電器實物用簡單的結構圖表述，便于學生觀察構造和學習工作原理，有利于學生更快接受知識。

【一級：生活】

教師活動：展示工人師傅利用按鈕輕松控制巨大機器的圖片和視頻，如圖3所示。

學生活動：思考，為什么能靈活操作機器。

【二級：問題】? 按鈕怎么能輕松控制機器，它是如何工作的？

【三級：實驗】? 電磁繼電器工作實驗。

實驗器材：小燈泡2個、導線若干、電源2個、電磁繼電器1個。

實驗步驟：根據線路圖連接實驗儀器，如圖4a所示。

教師活動：進行實驗，控制開關S1、S2通過小燈泡L1、L2亮滅來展示電磁繼電器工作情況。

學生活動：閉合開關S1、S2，小燈泡L1亮，繼電器工作；閉合開關S2，打開開關S1，小燈泡L2亮，繼電器不工作。

【四級：原理】

教師活動：帶領學生將實物逐步簡畫為結構圖（如圖5所示），講解電磁繼電器的構造和原理。

電磁繼電器是由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點組成，利用低電壓、弱電流的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置。當較低的電壓加在接線柱D、E兩端，較小的電流流過線圈時，電磁鐵把銜鐵吸下，使B、C兩個接線柱所連接的觸點接通，較大的電流就可以通過B、C帶動工作。

學生活動：自己動手實驗。

延伸活動：介紹電磁鐵的其他應用——磁懸浮列車。

磁懸浮列車（如圖6所示）在每節(jié)車廂“底盤”和鐵軌上布置鐵體，磁極相對，通電后產生磁力相互作用讓列車懸浮在空氣上與鐵軌道表面無接觸，列車與軌道形成行波磁場，加速推動列車前進，通過改變電磁鐵的磁極來實現(xiàn)磁懸浮列車的加速與減速。

4 總結

基于“四級三階段”的物理教學法就“電磁鐵 電磁繼電器”一節(jié)進行教學設計，根據“層級”劃分“階段”，設置教學過程，最終使學生掌握電磁鐵、影響電磁鐵磁性因素和電磁繼電器的內容?！八募壢A段”的教學法不僅僅是四個層級、三個階段的簡單劃分，“生活到問題”貫穿觀察與問題思考；“問題到實驗”涉及模型的建立、推理猜測與動手實踐；“實驗到原理”包含歸納總結、推理驗證等物理方法。四級層層遞進，三階段環(huán)環(huán)相扣，每個過程都符合學生的認知發(fā)展水平，有利于提高學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的探究能力，符合核心素養(yǎng)的要求。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[S].北京：人民教育出版社，2022.

［2］ 張震.以物理思想為核心的初中物理教學策略探究：以蘇科版教材八年級下冊“摩擦力”為例[J].教育界，2021（13）：8-9.

［3］ 劉天罡.高中物理教學中滲透物理思想方法探討[J].課程教育研究，2020（47）：76，78.

［4］ 劉歡歡，任新成.基于PBL教學法的高中物理教學設計：以“向心力”教學為例[J].中學物理教學參考，2021，50（23）：44-46.