拋錨式教學(xué)模式在物理教學(xué)中的應(yīng)用
——以“光電效應(yīng)”為例

曾 燕

(江蘇省常熟中學(xué)，江蘇 常熟 215500)

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拋錨式教學(xué)模式在物理教學(xué)中的應(yīng)用
——以“光電效應(yīng)”為例

曾 燕

(江蘇省常熟中學(xué)，江蘇 常熟 215500)

拋錨式教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)能力，教師通過(guò)設(shè)計(jì)合理的“錨”，利用恰當(dāng)?shù)姆椒▽ⅰ板^”進(jìn)行“設(shè)”“拋”“解”“起”，從始至終，不是直接把知識(shí)告訴學(xué)生，而是進(jìn)行引導(dǎo)，從而由學(xué)生通過(guò)自己及小組的努力，構(gòu)建相應(yīng)的知識(shí)體系.

物理教學(xué)；拋錨式教學(xué)模式；光電效應(yīng)

“光電效應(yīng)”是人教版物理選修3-5第十三章第2節(jié)內(nèi)容，光電效應(yīng)是指在光的照射下，金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，在探究光的本性的歷史過(guò)程中，有著重要的地位.利用傳統(tǒng)教學(xué)方式，學(xué)生對(duì)該知識(shí)的理解顯得有點(diǎn)吃力，筆者在“光電效應(yīng)”的教學(xué)中運(yùn)用拋錨式教學(xué)模式，取得了較好的教學(xué)效果.

1 課堂教學(xué)實(shí)錄

片段一

師：大家都知道愛(ài)因斯坦是偉大的物理學(xué)家，1921年因成功解釋光電效應(yīng)等而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，大家想不想知道什么是光電效應(yīng)？愛(ài)因斯坦又是如何成功解釋的？首先看一組圖片(如圖1)，來(lái)談一談你對(duì)光的認(rèn)識(shí).

生：光是沿直線傳播的，光能發(fā)生折射、反射、干涉等現(xiàn)象，光可以分成單色光和復(fù)色光等.

師：同學(xué)們對(duì)光還是有著比較豐富的認(rèn)識(shí)，但是有沒(méi)有思考過(guò)，光到底是什么？

生：光是粒子.

生：光是波.

師：同學(xué)們提出的觀點(diǎn)都必須要有依據(jù)，試著討論一下，并說(shuō)出你的依據(jù)(回顧關(guān)于粒子說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論).

片段二

師：先看如圖2的電路(分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置)，如果開(kāi)關(guān)閉合，電路中會(huì)有電流嗎？理由是什么？

圖2

生：沒(méi)有.銅網(wǎng)與鋅板間是空氣，不導(dǎo)電.

師：(演示實(shí)驗(yàn))第一步用紫外線照射鋅板，第二步用日光燈照射鋅板，第三步把紫外線移近或者遠(yuǎn)離鋅板，分別觀察檢流計(jì)讀數(shù)變化(如圖3).

圖3

師：看了這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你有什么樣的想法或者疑問(wèn)？

生：為什么會(huì)有電流？電流的有無(wú)為什么會(huì)和所用照射光有關(guān)？……

師：首先要找出電流的來(lái)源(電荷定向移動(dòng))，是什么在銅網(wǎng)和鋅板之間的空氣中定向移動(dòng)？(自由電子)，它來(lái)自于金屬，鋅板內(nèi)鋅原子核外最外層價(jià)電子比較容易脫離原子核的束縛，受到紫外線照射后，這些電子便從鋅板表面逸出，這便是光電效應(yīng)現(xiàn)象，這些電子叫做光電子.在歷史上光電效應(yīng)現(xiàn)象對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)有著重要的作用.

片段三

圖4

師：關(guān)于光電效應(yīng)的研究對(duì)象，你覺(jué)得應(yīng)該是什么？

生：入射光和光電子.

師：入射光有強(qiáng)弱之分以及頻率高低的區(qū)別，那么光電子呢？

生：有從金屬板內(nèi)出來(lái)的個(gè)數(shù)，還有出來(lái)時(shí)的速度.

師：很好，我們把語(yǔ)言規(guī)范下，是單位時(shí)間內(nèi)出來(lái)的光電子數(shù)目以及它們的初動(dòng)能.

師：如何測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)？

生：讓它們?nèi)窟M(jìn)入電路，用電流表讀數(shù)反映.

師：很好，如何設(shè)計(jì)這樣一個(gè)電路圖？

學(xué)生通過(guò)小組討論，設(shè)計(jì)出如圖4所示的電路.

片段四

圖5

師：看這樣一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們體會(huì)一下“逸出功”.在如圖5所示的一個(gè)圓弧曲面上，乒乓球放置在曲面最低點(diǎn)，相當(dāng)于電子在金屬內(nèi)部，它要飛離曲面，需要一定能量，我們用另外一個(gè)小球從一定高度釋放，通過(guò)撞擊，讓乒乓球獲得能量，相當(dāng)于利用入射光讓電子獲得能量.

學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作，體會(huì)逸出功的概念.

師：我們用不同頻率的入射光，對(duì)應(yīng)的是一個(gè)光子的能量高低，所以我們可以用本實(shí)驗(yàn)中撞擊球的初始高度來(lái)類比為入射光的頻率，為了直觀一點(diǎn)，我們用高度類比為頻率，頻率越高，撞擊球的初始位置越高，我們可以從低到高貼上紅、黃、藍(lán)的標(biāo)記，表示相應(yīng)入射光的頻率.

學(xué)生再次參與實(shí)驗(yàn)操作，體會(huì)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程的物理意義.

2 拋錨式教學(xué)設(shè)計(jì)分析

(1) “設(shè)錨”

拋錨式教學(xué)是以美國(guó)教授約翰·布蘭斯福德為首的旺達(dá)比爾特認(rèn)知小組于20世紀(jì)80年代末、90年代初提出的教學(xué)策略，這種教學(xué)要求建立在有感染力的真實(shí)事件或真實(shí)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，確定這類真實(shí)事件或者問(wèn)題被形象地比喻為“拋錨”，因?yàn)橐坏┻@類事件或問(wèn)題被確定了，整個(gè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程也就被確定了.在片段一中，筆者將“錨”以圖片的形式引出，讓學(xué)生利用當(dāng)前已有的知識(shí)，對(duì)圖中豐富的光的現(xiàn)象作出相應(yīng)的光特性描述.一方面可以對(duì)以往知識(shí)進(jìn)行鞏固，提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力.另一方面讓學(xué)生在合作討論過(guò)程中對(duì)光的本性作進(jìn)一步思考.

(2) “拋錨”

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，能讓學(xué)生親眼目睹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，那是最佳的教學(xué)手段，因此在片段二中設(shè)計(jì)了用實(shí)驗(yàn)作為“拋錨”(設(shè)置真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情景)，這一目的是讓學(xué)生清楚地發(fā)現(xiàn)這節(jié)課需要解決的中心問(wèn)題.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單明了，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰，利用紫外線和日光燈兩種不同光源照射鋅板，并對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可以加深對(duì)光電效應(yīng)中“極限頻率”這個(gè)概念的理解.

另外，通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者提出了一個(gè)問(wèn)題：“看了這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你有什么樣的想法或者疑問(wèn)？”這樣的“拋錨”(拋出問(wèn)題)要比直接把所有疑問(wèn)幫學(xué)生羅列出來(lái)要好得多.拋錨式教學(xué)模式重視讓學(xué)生參與問(wèn)題的提出，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí).在拋錨式教學(xué)模式中，教師的任務(wù)是做好引導(dǎo)、協(xié)助的工作，所以在學(xué)生提出各種各樣的問(wèn)題后，做好總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生如何解決這些問(wèn)題.

(3) “解錨”

“解錨”就是解決問(wèn)題，需要師生配合，以學(xué)生為主體，學(xué)生可以進(jìn)行分組討論.在對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究過(guò)程中，首先要找到研究對(duì)象，“光”指入射光，“電”是金屬板里飛出來(lái)的電子，通過(guò)小組討論的形式，學(xué)生用“集體的智慧”找到這兩個(gè)關(guān)鍵的研究對(duì)象，那么之后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納就顯得比較順利.

對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納，需要重新設(shè)計(jì)電路圖，而且這個(gè)電路圖在高考中出現(xiàn)的概率也很高，因此在片段三中，通過(guò)師生合作，逐步將電路圖設(shè)計(jì)出來(lái).之后利用多媒體視頻播放，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程展示出來(lái)，并找到四個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律.

“物理物理，見(jiàn)物講理”，接下來(lái)，就是對(duì)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋了，此時(shí)利用傳統(tǒng)的電磁理論解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象、“矛盾”、愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”等教學(xué)過(guò)程，均通過(guò)小組合作討論后由代表總結(jié).

在片段四中，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)類比實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解逸出功、光電效應(yīng)方程，讓學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)，逐步體會(huì).當(dāng)初次接觸一個(gè)新的物理模型，有些“會(huì)學(xué)習(xí)”的同學(xué)會(huì)努力在腦海中搜索熟悉的相近模型來(lái)作類比，而這個(gè)意識(shí)并非人人都有，而且在40分鐘課堂的限制下，可能沒(méi)有更多的時(shí)間讓他們?nèi)ァ八阉鳌保裕處煄椭麄冊(cè)O(shè)計(jì)一個(gè)比較直觀簡(jiǎn)單的模型來(lái)熟悉光電效應(yīng)，教師起到了“協(xié)助”作用.

(4) “起錨”

一節(jié)課要首尾呼應(yīng)，有始有終，既然開(kāi)始時(shí)“拋”了“錨”，最后一定要“收起”這個(gè)“錨”.這就是教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自我評(píng)價(jià)以及學(xué)生間互評(píng)的階段，學(xué)生自己來(lái)回答剛才所提出的問(wèn)題，在回答過(guò)程中有不足之處，由同學(xué)補(bǔ)充說(shuō)明，同時(shí)教師給出合理的評(píng)價(jià).

3 結(jié)束語(yǔ)

拋錨式教學(xué)模式有時(shí)也稱“實(shí)例式教學(xué)”或“基于問(wèn)題的教學(xué)”，它不是把現(xiàn)成的知識(shí)直接傳授給學(xué)生，而是給學(xué)生一個(gè)現(xiàn)實(shí)的情景，由學(xué)生自己提出問(wèn)題，解決問(wèn)題.在此期間，教師適時(shí)介入，做好相應(yīng)的援助以及幫忙“搭一下腳手架”.學(xué)生在小組合作過(guò)程中，培養(yǎng)了合作意識(shí)、分享意識(shí)，通過(guò)小組成員之間的探討、互補(bǔ)知識(shí)共同提高，同時(shí)也提高了同學(xué)們提出和解決問(wèn)題的能力.

[1] 高文，王海燕.拋錨式教學(xué)模式(一)[J].全球教育展望，1998，(3).

[2] 高文，王海燕.拋錨式教學(xué)模式(二)[J].全球教育展望，1998，(4).

[3] 王超良.物理實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景中的作用[J].教學(xué)月刊(中學(xué)版)，2011,(11).

[4] 陳冠群，黃樹(shù)生.拋錨問(wèn)題情景 激發(fā)主動(dòng)探究[J].江蘇教育研究，2014，(1).