“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

白孝忠

【關(guān)鍵詞】體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈;概念教學(xué);壓強(qiáng);核心概念

【中圖分類號(hào)】G633.7 ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ?【文章編號(hào)】1005-6009（2018）27-0054-04

美國(guó)教育家大衛(wèi)·庫(kù)伯在綜合各種經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論，認(rèn)為體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程是由4個(gè)學(xué)習(xí)階段構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括具體體驗(yàn)、觀察反思、抽象概括和主動(dòng)檢驗(yàn)[1]，如圖1。“具體體驗(yàn)”是讓學(xué)習(xí)者經(jīng)歷一種新的體驗(yàn)，“觀察反思”是學(xué)習(xí)者基于體驗(yàn)和觀察進(jìn)行反思內(nèi)省，“抽象概括”是學(xué)習(xí)者內(nèi)化所觀察的內(nèi)容并使之成為合乎邏輯的概念，“主動(dòng)檢驗(yàn)”是學(xué)習(xí)者驗(yàn)證這些概念并運(yùn)用它們解決具體問(wèn)題，從而形成進(jìn)一步“具體體驗(yàn)”所需的經(jīng)驗(yàn)。體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈不是一個(gè)平面的循環(huán)過(guò)程，而是一個(gè)螺旋上升的過(guò)程。運(yùn)用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論能有效避免只有體驗(yàn)而缺乏思維活動(dòng)的教學(xué)現(xiàn)狀。

“壓強(qiáng)”是初中物理的核心概念，是“液體的壓強(qiáng)”“氣體的壓強(qiáng)”等后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)重點(diǎn)是探究壓力作用效果與壓力大小和受力面積的關(guān)系，理解壓強(qiáng)概念，學(xué)會(huì)用壓強(qiáng)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象或解決物理問(wèn)題?！皦簭?qiáng)”知識(shí)與學(xué)生生活聯(lián)系緊密，體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈又是一種有效的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式，故可用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論指導(dǎo)“壓強(qiáng)”的教學(xué)。

一、體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

1.創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)，豐富具體體驗(yàn)。

學(xué)習(xí)的起點(diǎn)來(lái)自學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)，具體體驗(yàn)階段是整個(gè)學(xué)習(xí)圈的基礎(chǔ)，是學(xué)生反思、概括的源泉。此階段要設(shè)計(jì)主體實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生主動(dòng)參與，獲得直接經(jīng)驗(yàn)。主體實(shí)踐活動(dòng)包括體驗(yàn)性活動(dòng)、探究性實(shí)驗(yàn)等，其教學(xué)功能或是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，或是讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，或是使學(xué)生經(jīng)歷物理概念規(guī)律產(chǎn)生的過(guò)程。

【教學(xué)環(huán)節(jié)1】“壓強(qiáng)”導(dǎo)入。

體驗(yàn)活動(dòng)：（1）學(xué)生嘗試弄爆氣球的方法，體會(huì)到一個(gè)氣球很容易被弄爆;（2）約30個(gè)氣球緊密地、呈方形地排列在地面上，在氣球上平放一木板，剛好遮住所有氣球，問(wèn)：如果一位學(xué)生站在木板上，氣球會(huì)爆掉嗎？學(xué)生幾乎異口同聲地肯定。讓一位學(xué)生慢慢站上木板，結(jié)果板下氣球完好。[2]

（設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生參與一些出乎意料、扣人心弦的體驗(yàn)活動(dòng)，能激起學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，產(chǎn)生探究原因的內(nèi)驅(qū)力。）

【教學(xué)環(huán)節(jié)2】猜想壓力作用效果與哪些因素有關(guān)。

體驗(yàn)活動(dòng)：（1）如圖2，一只手的手掌頂住氣球，另一只手的食指按壓氣球，觀察氣球形變程度。逐漸加大壓力，觀察氣球的形變有何變化。（2）如圖3，將鉛筆一端削尖，用兩只手的食指分別壓住鉛筆兩端，體驗(yàn)兩個(gè)手指的感覺(jué)。逐漸加大壓力，再體驗(yàn)手指的感覺(jué)。

（設(shè)計(jì)意圖：這兩個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)取材簡(jiǎn)單，效果顯著，分別從視覺(jué)和觸覺(jué)兩個(gè)維度豐富學(xué)生體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生猜想，使猜想有理有據(jù)。）

【教學(xué)環(huán)節(jié)3】探究壓力作用效果與壓力大小、受力面積的關(guān)系。

探究活動(dòng)：提供器材如小釘板、裝有沙的水槽、鉤碼、礦泉水瓶、海綿、橡皮泥、粗細(xì)不同的棉線等，學(xué)生設(shè)計(jì)方案開展自主探究，按小組匯報(bào)探究過(guò)程與結(jié)論。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)開放性的探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和動(dòng)手能力，讓學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的邏輯思維能力和口語(yǔ)表達(dá)能力，有效促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。）

2.借助問(wèn)題串，引導(dǎo)觀察反思的方向。

由于學(xué)生的體驗(yàn)往往是立體的，所獲得的信息復(fù)雜且是非結(jié)構(gòu)化的，因此教師需要以問(wèn)題為引導(dǎo)，讓學(xué)生有目的地觀察活動(dòng)過(guò)程與結(jié)果，并對(duì)體驗(yàn)過(guò)程中的情境碎片進(jìn)行回憶、整合與反思，為學(xué)生抽象概括出物理概念積累經(jīng)驗(yàn)。

比如，教學(xué)環(huán)節(jié)2中圖2的活動(dòng)，學(xué)生體驗(yàn)的同時(shí)應(yīng)結(jié)合以下問(wèn)題組織學(xué)生觀察思考：氣球左右兩邊形變的程度有何不同？加大用力后又有什么變化？說(shuō)明了什么問(wèn)題？教學(xué)環(huán)節(jié)3中，探究時(shí)應(yīng)讓學(xué)生思考：采用什么研究方法？如何判斷壓力的作用效果？還有其他方案嗎？

3.激起思維碰撞，構(gòu)建物理概念。

庫(kù)伯認(rèn)為，“知識(shí)的獲取源于對(duì)經(jīng)驗(yàn)的升華和理論化”。抽象概括階段應(yīng)注意給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間，讓他們自由表達(dá)對(duì)問(wèn)題的理解和認(rèn)識(shí)，甚至展開激烈的辯論，這樣有助于學(xué)生領(lǐng)悟引入物理概念的必要性。

教學(xué)環(huán)節(jié)3中，學(xué)生已形成了對(duì)壓強(qiáng)概念的初步感知，歸納出結(jié)論：（1）當(dāng)壓力大小相同時(shí)，受力面積越小，壓力作用效果越明顯;（2）當(dāng)受力面積相同時(shí)，壓力越大，壓力作用效果越明顯。這些結(jié)論雖然是定性的，但為壓強(qiáng)概念的構(gòu)建做好了鋪墊，學(xué)生對(duì)這些結(jié)論需進(jìn)一步抽象，以形成一般性的概念。

【教學(xué)環(huán)節(jié)4】構(gòu)建壓強(qiáng)概念。

游戲活動(dòng)：兩位學(xué)生一組，提供三塊大的方形橡皮，一位學(xué)生通過(guò)擺放橡皮（單塊或組合均可）創(chuàng)設(shè)不同的情境，讓另一位學(xué)生比較不同情境下橡皮對(duì)桌面的壓力作用效果，并說(shuō)明道理，然后交換角色。請(qǐng)學(xué)生匯報(bào)相互“考查”的過(guò)程，并說(shuō)明遇到的問(wèn)題或困難。

（設(shè)計(jì)意圖：游戲環(huán)節(jié)實(shí)際上是對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)3的結(jié)論的運(yùn)用。橡皮擺放情境分以下四類：壓力大小相同，受力面積不同;受力面積相同，壓力大小不同;壓力大小和受力面積都不同，壓力小的受力面積大或者情況相反;壓力大小和受力面積都不同，壓力大的受力面積也大或者兩者都小。前三類不難比較，第四類怎么判斷？教師應(yīng)給學(xué)生充分的發(fā)言權(quán)，可先讓學(xué)生猜測(cè)，再探究比較。引導(dǎo)學(xué)生類比“比較物體運(yùn)動(dòng)快慢”的方法，將陌生情境轉(zhuǎn)化為熟悉的問(wèn)題，如比較單位面積上承受壓力的大小，也就是比較壓力與受力面積的比值，這樣就引出了“壓強(qiáng)”的概念。）

4.提供新情境，檢驗(yàn)與運(yùn)用概念。

在主動(dòng)檢驗(yàn)階段，教師指導(dǎo)學(xué)生將獲得的新知識(shí)運(yùn)用到新情境中，以檢驗(yàn)新知的正確性，對(duì)教師而言這也是一次教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程，用來(lái)反映學(xué)生對(duì)概念的理解程度。比如，創(chuàng)設(shè)以下情境讓學(xué)生運(yùn)用知識(shí)予以解決：（1）“磨刀不誤砍柴工”有何物理原理？（2）小明的媽媽買了一條大魚，用塑料袋提回家，沒(méi)走多久手就被勒得很疼，請(qǐng)幫她解決這一問(wèn)題，并說(shuō)明道理。課堂導(dǎo)入中，為什么木板上站人而氣球沒(méi)有被壓爆？（3）提供方格紙，估測(cè)自己站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。前兩類情境源于生活或課堂事實(shí)，分別對(duì)應(yīng)增大、減少壓強(qiáng)的方法，當(dāng)用壓強(qiáng)知識(shí)能解釋這些現(xiàn)象和事實(shí)時(shí)，學(xué)生進(jìn)一步確認(rèn)了壓強(qiáng)概念的合理性和正確性。第三個(gè)問(wèn)題旨在鍛煉學(xué)生運(yùn)用壓強(qiáng)公式，其中涉及面積的估測(cè)技巧和單位換算。

二、體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈在物理概念教學(xué)實(shí)踐中的思考

1.合理設(shè)計(jì)體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生愉悅高效地體驗(yàn)。

（1）營(yíng)造適度緊張的體驗(yàn)氛圍。

參與體驗(yàn)活動(dòng)是學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)學(xué)習(xí)的第一步，教師要注意營(yíng)造良好的體驗(yàn)氛圍。心理學(xué)研究表明，學(xué)生在適度緊張的精神壓力和焦慮狀態(tài)下學(xué)習(xí)效果最佳。體驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)存在一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)，覺(jué)得活動(dòng)就要追求刺激、震撼的效果。誠(chéng)然，這些體驗(yàn)活動(dòng)能給學(xué)生留下深刻印象，對(duì)知識(shí)掌握有積極意義，但如果體驗(yàn)活動(dòng)超出學(xué)生身心承受的“度”，就會(huì)給學(xué)生留下心理陰影，甚至帶來(lái)心靈創(chuàng)傷。

（2）減少同質(zhì)體驗(yàn)活動(dòng)，避免對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的簡(jiǎn)單重復(fù)。

要盡量減少同一類型的體驗(yàn)活動(dòng)，比如在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，為了活躍教學(xué)氣氛，筆者設(shè)計(jì)了氣球上站人游戲和坐釘子板兩個(gè)活動(dòng)。這兩者本質(zhì)相同，在具體實(shí)施時(shí)可以舍棄一個(gè)。此外，還要避免僅僅是對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的簡(jiǎn)單重復(fù)，只有當(dāng)體驗(yàn)活動(dòng)對(duì)學(xué)生有新鮮感，或者是對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的重新認(rèn)識(shí)和深入探究時(shí)，才能激發(fā)學(xué)生興趣，才有助于物理概念的教學(xué)。

2.循環(huán)使用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈，讓學(xué)生經(jīng)驗(yàn)持續(xù)生長(zhǎng)。

核心概念處于物理學(xué)科知識(shí)的中心位置，利用這些概念能解釋、預(yù)測(cè)諸多物理現(xiàn)象。正因?yàn)楹诵母拍畹牡匚缓吞攸c(diǎn)，對(duì)于核心概念的教學(xué)往往需要循環(huán)使用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈，使學(xué)生對(duì)核心概念的內(nèi)涵和外延得以深刻理解。

圖4為基于體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論的“壓強(qiáng)”教學(xué)流程圖，“壓強(qiáng)”概念的教學(xué)就是將這些學(xué)習(xí)圈環(huán)環(huán)相扣，最終串聯(lián)起來(lái)的過(guò)程。通過(guò)教學(xué)環(huán)節(jié)1的體驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，繼而產(chǎn)生疑問(wèn)：氣球?yàn)槭裁礇](méi)爆？教學(xué)環(huán)節(jié)2的圖2、圖3體驗(yàn)活動(dòng)，促使學(xué)生觀察思考?jí)毫ψ饔眯Чc哪些因素有關(guān)，學(xué)生體驗(yàn)后概括出與壓力大小和受力面積有關(guān)。對(duì)這一經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)與運(yùn)用發(fā)生在教學(xué)環(huán)節(jié)3的探究活動(dòng)中。每一個(gè)學(xué)習(xí)圈所形成的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，都將是進(jìn)一步學(xué)習(xí)體驗(yàn)的基礎(chǔ)，這正是經(jīng)驗(yàn)具有連續(xù)性特征的表現(xiàn)。同樣，教學(xué)環(huán)節(jié)3得到的結(jié)論在教學(xué)環(huán)節(jié)4的游戲活動(dòng)中加以運(yùn)用，但學(xué)生發(fā)現(xiàn)用現(xiàn)有知識(shí)不能解決第四類情境中壓力的作用效果問(wèn)題，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)新知的內(nèi)在需求，自然引入壓強(qiáng)概念，最后通過(guò)解釋生活現(xiàn)象和解決具體物理問(wèn)題來(lái)檢驗(yàn)和運(yùn)用壓強(qiáng)知識(shí)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

3.科學(xué)應(yīng)用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈，讓教學(xué)指向?qū)W生思維發(fā)展。

課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)從縱向看通常是由一個(gè)個(gè)相互關(guān)聯(lián)的教學(xué)環(huán)節(jié)（或單元、模塊）構(gòu)成的，每一個(gè)“環(huán)節(jié)”又承載著一定的功能，指向?qū)W生的部分發(fā)展目標(biāo)。[3]核心概念的重要教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)完整體現(xiàn)學(xué)習(xí)圈的四個(gè)階段，如圖4中的教學(xué)環(huán)節(jié)2、3、4。而對(duì)于核心概念的一般教學(xué)環(huán)節(jié)或普通概念的教學(xué)，則可視學(xué)生學(xué)情靈活使用體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈，教學(xué)過(guò)程可適當(dāng)簡(jiǎn)潔些，比如作為導(dǎo)入的教學(xué)環(huán)節(jié)1，具體體驗(yàn)的目的是讓學(xué)生聚焦“氣球沒(méi)被壓爆”這一反?，F(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生反思、探究的動(dòng)機(jī)，所以此環(huán)節(jié)只涉及前兩個(gè)階段。

有研究表明，參與度最高的學(xué)習(xí)模式是學(xué)習(xí)體驗(yàn)與具體的現(xiàn)實(shí)事物相關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)情境中，通過(guò)親身體驗(yàn)，獲得直接經(jīng)驗(yàn)。[4]因?yàn)楹诵母拍钤谖锢韺W(xué)科中的特殊地位，故在核心概念教學(xué)的具體體驗(yàn)階段應(yīng)首選實(shí)踐性活動(dòng)。但在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)不可能讓學(xué)生經(jīng)歷每一個(gè)物理事實(shí)，且有些體驗(yàn)活動(dòng)具有危險(xiǎn)性，所以在核心概念的一般教學(xué)環(huán)節(jié)或普通概念的教學(xué)時(shí)可以通過(guò)多媒體、教學(xué)模型等手段讓學(xué)生進(jìn)行間接體驗(yàn)，例如在“壓強(qiáng)”的運(yùn)用環(huán)節(jié)，教師可以播放“汽車過(guò)身”“腹上開石”等表演視頻，豐富學(xué)生對(duì)這些現(xiàn)象的本質(zhì)認(rèn)識(shí)。

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