讓“猜想”與“情境”融合共生
——以蘇科版初中物理“浮力”教學為例

蔣 新

(南京市棲霞區教師發展中心,江蘇 南京 210028)

眾所周知,“猜想”是探究性實驗教學中必不可少的一個環節,在教學實踐中教師的一次隨意性提問,可能會引發學生天馬行空般的猜想,為了應對學生的每一個猜想,教師課前要做許多預設,然而即便如此,也不可能做到萬無一失,對于課堂上許多“突如其來”的猜想,教師要么牽強應付,要么直接忽略,重視了猜想卻忽略了驗證,探究過程讓人感覺虎頭蛇尾．問題究竟出在什么地方呢?其實在課堂教學中,“猜想”環節不應該是不受約束的天馬行空,倘若一個學生為了教師的表揚,不假思索的亂猜,其對學習的危害程度遠超過不猜．正確的猜想應該是促進學生的思維發展,建立在一定經驗和基礎之上的合乎情理的猜想,也就是說教師應該讓學生的“猜想”與課堂呈現的“情境”融合共生．

1 探究性實驗的“猜想”案例及分析

前段時間,筆者應邀擔任了市級賽課的評委,聽了10幾節“浮力”的新授課,總結一下在影響浮力大小因素的猜想環節中,共有兩種典型的低效猜想．

1.1 開放性猜想

學生用彈簧測力計測量了在水中下沉物體浸沒時受到的浮力后,接著是師生間的一段對話:

師:同學們,你們覺得影響浮力大小的因素有哪些呢?

生:物體的體積V物、物體的質量m物、物體底部在液體中的深度h深、物體密度ρ物、液體密度ρ液．

師:還有嗎?同學們(為了讓猜想盡可能充分,教師不停地啟發)

生:液體質量m液、液體體積V液、物體底面積S物.

教師將這些猜想一一寫在黑板上,一共有8個,其中V物、m物課前做了預設,ρ液是他需要的猜想,但其他幾個都不是他所需要的,關鍵問題是物體排開液體的體積V排,這個因素沒有人猜,當時上課教師就有點蒙,因為學生猜想的因素太多,控制變量又難,導致后面的驗證過程有的直接忽略了．

點評:該案例中的猜想,由于教師沒有做任何限制,因此學生的猜想五花八門,他們猜出了所有他們能想到的因素,但這樣的猜想有效嗎?其實這樣的猜想,學生僅僅是為了滿足或配合教師的提問罷了,里面沒有多少是真正通過實驗后認真思維得出．學生的亂猜卻又打亂了教師的陣腳,得不償失．

1.2 形式性猜想

學生首先完成如下分組實驗:

① 將小球逐漸按入裝有水的燒杯中,體驗浮力大小的變化.

② 將籃球逐漸按入裝有水的大塑料桶中,體驗浮力大小的變化.

接著是師生間的一段對話:

師:你們覺得浮力大小與哪些因素有關呢?

生:物體的體積V物、水的質量m水、物體的直徑d、物體的質量m物.

師:還有嗎?(教師有點慌)

生: ……

師:你們看我把籃球逐漸放入水中,我感覺手用的力逐漸變大,同時籃球排開水越大,是不是說明浮力大小與籃球排開水的體積有關呀?

生:是的.

師:如果把水換成鹽水按下籃球用的力也會不一樣,是不是說明浮力與液體的密度有關呀?

生:是的.

點評:猜想之前,教師讓學生做了一些體驗性實驗,做法確實很好,但由于教師的經驗不足,設計的實驗干擾了學生的思維,很難能讓學生猜想到影響浮力大小的兩個因素:液體密度ρ液、排開液體的體積V排,最后猜想淪為教師自說自話的猜想,變成了一種熱熱鬧鬧,形式上的猜想,沒有任何實際效果．

2 “猜想”與“情境”的關系

造成上述探究性實驗的“猜想”低效的原因何在呢?仔細梳理,我們不難發現,上述的“猜想”要么是學生沒有任何經驗,天馬行空； 要么是受到了實驗干擾,猜想錯誤.于是教師亂了陣腳,導致低效．這說明我們教師對“猜想”的理解是片面的,他們不清楚“猜想”與“情境”之間的特殊關系．

2.1 猜想的界定

課程標準中對“猜想”做了如下界定:“‘猜想’就是嘗試根據經驗和已有的知識對問題的可能答案提出猜想”．

可見,“猜想”絕對不是不加限制的開放性亂猜,更不能變成教師自說自話的形式性猜想．“猜想”應該是建立在學生已有認知水平基礎之上,貼近學生的最近發展區,所猜想的因素是經過學生的深思熟慮后獲得的．

2.2 情境的界定

通過百度搜索可知,情境是指在一定時間內各種情況的相對的或結合的境況．包括戲劇情境、規定情境、教學情境、社會情境、學習情境等．

顯然,這里講的“情境”是指“教學情境”,是教師在教學中設計的對學生學習新知具有參考或類比價值的情境,如:一個故事、一張圖片、一段視頻、一段對話、一個游戲、一個實驗等等．

2.3 兩者之間的關系

從“猜想”和“情境”的界定中,我們不難發現,兩者有著千絲萬縷的關系,并且兩者融合到物理課堂教學中,就有了強大的生命力．如前所述,物理學中的猜想是需要經驗的,這些經驗從何而來?要么來自于以前所學的知識,要么需要教師根據物理學科的特點設計有啟發性的實驗,讓學生在設計的實驗情境下,通過操作、思考得到經驗,獲得感悟．在探究性實驗中,很多猜想,學生以前并沒有多少經驗,或者即使有一些經驗,但這些經驗對當前需要解決的問題反而是一種干擾,因此教師創設合理的“情境”就顯得尤為重要．可見,“猜想”離不開“情境”,同時“情境”也可以豐富學生對所“猜想”問題的理解,“猜想”與“情境”相輔相成,是一種融合共生的關系．

3 將“猜想”融合于“情境”的操作方法

“探究影響浮力大小的因素”實驗的猜想,表面因素過多(至少有8個),而隱藏在現象背后的本質因素(液體密度ρ液、物體排開液體的體積V排)學生又缺乏必要的經驗支持,這就是為什么在前面所述的兩個案例中,教師陷入了被動,學生陷入盲動的原因．建構主義者認為:學習是學習者運用自己的已有經驗去主動而積極地建構對自己富有意義的內部心里表征的過程．他們提出了很多教學模式,其中一種教學模式是“支架式教學”,他們認為教師的作用是給學生搭建一個自主學習的“腳手架”,這個“腳手架”就是我所說的“情境”．針對“探究影響浮力大小因素”實驗的猜想,我設計如下的基本步驟:

3.1 創設情境

學生先完成如下實驗:

① 將一重物掛在彈簧測力計下,將重物慢慢浸入裝水的燒杯中,重物浸沒后再向下進入一定的深度(重物不能碰到燒杯底部).

② 觀察整個過程中彈簧測力計的示數變化.

③ 觀察整個過程中燒杯中水位的變化.

④ 將重物放入鹽水中重復上述實驗.

接著是師生間的一段對話:

師:彈簧測力計的示數什么時候發生變化?此時水位是怎樣變化的?

生:重物浸入水中直至浸沒,彈簧測力計的示數變小,此時水位不斷上升.

師:彈簧測力計的示數什么時候不發生變化?此時水位是怎樣變化的?

生:重物浸沒水中后,彈簧測力計的示數不再變化,此時水位不變.

師:水位為什么會發生變化呢?

生:是因為物體排開了水.

師:將重物浸沒水中和浸沒鹽水中,彈簧測力計的讀數一樣嗎?

生:讀數不一樣,在水中彈簧測力計的示數大一些.

點評:教師設計的①～④步的實驗,彌補了學生在猜想中的經驗不足,師生之間的對話啟發學生通過觀察思考,猜想出影響浮力大小的本質因素．這個過程讓學生經歷了科學家的實驗探究過程,培養了學生分析、歸納、比較等方面的能力,對學生養成良好的思維習慣,形成科學嚴謹的思維方式意義深遠．

3.2 猜想驗證

學生完成上述實驗以后,教師此時拋出了這個問題:“根據上述實驗,你們覺得影響浮力大小的因素有哪些呢?”這時學生可能會回答:“液體密度ρ液、物體排開液體的體積V排、物體底部在液體中的深度h深”3個因素．針對ρ液、V排、h深3個因素,教師引導學生從控制變量的方法著手,先探究浮力與h的關系,得出浮力與深度h無關后,再探究浮力與ρ液、V排的關系．

點評:這個步驟學生猜想會比較務實,猜想的因素不會太多,可能會猜想到h深這個因素,這個因素教師課前一般都預設好的,在驗證猜想時先探究浮力與h深的關系,是為了避免在探究浮力與V排關系時出現兩個變量,使實驗過程復雜化．

3.3 拓展再猜

學生通過實驗得出浮力與ρ液、V排、h深的關系之后,以下是師生的一段對話:

師:你們覺得浮力大小還會與什么因素有關呢?為什么?

生:會不會與物體的質量m物、物體密度ρ物有關呢?因為浮力與ρ液、V排有關,剩下的就只可能這兩個因素了．(經過前面的猜想,學生猜想趨于理性)

師:能否設計實驗來驗證浮力與m物之間的關系呢?

生:找3個同體積的正方體鐵塊,將其中兩塊正方體鐵塊粘一起,用彈簧測力計分別測量一個正方體鐵塊浸沒水中和粘在一起的正方體鐵塊一半浸沒水中時浮力,通過對比說明浮力與m物有無關系．

師:非常好.

教師演示,排除了m物這個因素,然后再讓學生設計實驗,排除ρ物這個因素(事先做過預設).

點評:拓展再猜是為了彌補創設情境的一些弊端,如:對發散性思維的限制．讓學生完成探究影響浮力大小的因素的實驗后,給學生一定的自由思維的空間,既讓學生體驗了科學家的探究過程,又可以讓學生通過實驗設計深刻領會控制變量的思想,讓猜想具有更多的思維含量．

探究性實驗中的“猜想”環節,可以滿足學生好奇的天性,但教師駕馭不好,又會使“猜想”天馬行空或流于形式．合乎情理的猜想要求教師在把握學生學情的基礎上,設計與“猜想”因素相關的教學情境,讓學生在教師的引導下,經歷觀察、分析、比較等思維后再進行“猜想”,使“猜想”與“情境”融合共生．

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(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2012，1.

2 汪鳳炎.教育心理學新編[M].廣州:暨南大學出版社,2006.