為理解而教
——例談揭示式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

俞麗萍

(浙江省春暉中學(xué)，浙江 紹興 312300)

1 問題的提出

布魯姆曾指出:理解是通過有效應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià),明智、恰當(dāng)?shù)卣硎聦?shí)和技巧的能力．理解是學(xué)習(xí)者完成的建構(gòu)活動(dòng),因此,理解是不可能僅僅通過“灌輸”實(shí)現(xiàn)的．揭示式學(xué)習(xí)是通過循循善誘,在學(xué)習(xí)者共同建構(gòu)下的學(xué)習(xí)．揭示式學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生深度理解某些概念與原理．如何開展揭示式學(xué)習(xí),下面以例探討揭示式學(xué)習(xí)在學(xué)生理解中的應(yīng)用．

2 揭示式學(xué)習(xí)應(yīng)用實(shí)例

2.1 理解需要合適的討論

加速度是高中物理中的一個(gè)核心物理概念,也是學(xué)生理解的一個(gè)難點(diǎn)．一方面,由于學(xué)生對矢量相對陌生,對于加速度有方向以及加速度的“正”、“負(fù)”比較難理解．另一方面,學(xué)生對于加速度的方向和加速度的物理意義,即表示物體速度變化快慢的理解上有一定的難度,也容易出錯(cuò)．在加速度概念建立過程中,可以結(jié)合生活實(shí)例,通過合適的討論,利用揭示式學(xué)習(xí)方式,幫助學(xué)生建立加速度的概念．

請學(xué)生結(jié)合實(shí)例1和實(shí)例2,完成相應(yīng)表格．

實(shí)例1.某競賽用的跑車啟動(dòng)時(shí),4 s內(nèi)速度達(dá)到108 km/h;某高速列車啟動(dòng)時(shí),120 s內(nèi)速度達(dá)到108 km/h;自行車4 s內(nèi)速度達(dá)到6 m/s; 100 m跑運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí),0.2 s內(nèi)速度達(dá)到12 m/s．請學(xué)生推算出這些物體啟動(dòng)時(shí),速度的增加量和1 s內(nèi)速度的增加量,并用“最快”、“較快”、“較慢”、“最慢”等詞形容速度增加的快慢程度,將相應(yīng)內(nèi)容填入表1.

表1 啟動(dòng)物體速度變化情況的討論

實(shí)例2.某汽車在制動(dòng)過程中,4 s內(nèi)速度從72 km/h變?yōu)?;某飛機(jī)在制動(dòng)過程中,10 s內(nèi)從速度從216 km/h變?yōu)?;某火車在制動(dòng)過程中,6 s內(nèi)速度從54 km/h變?yōu)?3.2 km/h;某山地自行車在11 s內(nèi)從36 km/h變?yōu)?．請學(xué)生推算出這些物體制動(dòng)時(shí),速度的減小量和1 s內(nèi)速度的減小量,并用“最快”、“較快”、“較慢”、“最慢”等詞形容速度減小的快慢程度,將相應(yīng)內(nèi)容填入表2.

表2 制動(dòng)物體速度變化情況討論

在上述實(shí)例的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考:

加速度的作用是什么?表示速度變化的快慢,加速度既可以表示速度增加的快慢,也可以表示物體速度減小的快慢．

如何理解加速度的正負(fù)?若以初速度的方向?yàn)檎较?若速度越來越大,則加速度為正,反之,則為負(fù)．

在實(shí)際的教學(xué)過程中,往往只舉速度增加的例子,而忽略了速度減小的例子,從而使學(xué)生理解加速度概念不夠完整,甚至有的學(xué)生認(rèn)為在類似實(shí)例2等問題中,出現(xiàn)“減速度”的概念．在我們教學(xué)過程中,若舉例的例子不夠全面,不注重學(xué)生的思維過程,容易造成學(xué)生分析問題不夠全面．討論可以加深學(xué)生的理解,理解需要合適的討論,“合適的討論”需要精心設(shè)計(jì)．

2.2 理解需要合適的體驗(yàn)

在“探究求合力的方法” 實(shí)驗(yàn)中,教師在課堂上通過演示實(shí)驗(yàn)得出合力與分力之間應(yīng)該遵循平行四邊形定則，具體如下.

圖1 探究求合力的方法

在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B,將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O,每個(gè)鉤碼的重量相等,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí),OA、OB、OC3根繩子上所掛的鉤碼個(gè)數(shù)分別為N1=3個(gè),N2=5個(gè),N3=4個(gè)．分別確定3個(gè)力的方向,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)3個(gè)力的圖示,作出繩OA和繩OB上的兩個(gè)力根據(jù)平行四邊形得出兩個(gè)力的合力,尋找合力與繩OC上拉力之間的關(guān)系．

在實(shí)際的操作過程中,由于時(shí)間的限制,教師往往只操作一次,致使學(xué)生認(rèn)為:只有當(dāng)勾碼的個(gè)數(shù)分別為3個(gè)、5個(gè)和4個(gè)時(shí),結(jié)點(diǎn)O才能夠處于平衡狀態(tài)．這種錯(cuò)誤的想法導(dǎo)致學(xué)生在處理后續(xù)相關(guān)問題時(shí)頻繁出錯(cuò)．

為了揭示其中的原理,加深體驗(yàn),可在原基礎(chǔ)上,則可進(jìn)一步進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生理解,具體實(shí)驗(yàn)數(shù)值為

第2組:N1=3個(gè)，N2=5個(gè)，N3=5個(gè)；

第3組:N1=3個(gè)，N2=6個(gè)，N3=5個(gè)；

第4組:N1=3個(gè)，N2=6個(gè)，N3=3個(gè)；

第5組:N1=3個(gè)，N2=6個(gè)，N3=4個(gè).

在第2組和第3組實(shí)驗(yàn)中,結(jié)點(diǎn)O能夠處于平衡狀態(tài),但第4組和第5組實(shí)驗(yàn),整個(gè)裝置不能處于平衡狀態(tài)．可見,要使結(jié)點(diǎn)O處于平衡狀態(tài),3個(gè)拉力大小之間需要滿足一定的條件．那么,應(yīng)該滿足什么條件呢?也就引出了下面需要探討的問題．

在人類的認(rèn)識(shí)上,有成功也有失敗,實(shí)驗(yàn)也是如此．成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以揭示某些物理原理,那些沒有成功的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也包含著某些重要信息．學(xué)生需要在成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,學(xué)生也需要從失敗的信息中獲取信息．理解需要合適的體驗(yàn),這里所謂的“合適”指包含成功的,也包含失敗的．

2.3 理解需要合適的反饋

實(shí)例3.確定加速度的方向.

牛頓第二定律建立了力與運(yùn)動(dòng)的橋梁,其中的關(guān)鍵物理量是加速度．在根據(jù)受力情況討論物體運(yùn)動(dòng)情況這這類問題中,根據(jù)受力情況確定物體的加速度的大小和方向是一個(gè)難點(diǎn),有些學(xué)生能正確對物體進(jìn)行受力分析,但在計(jì)算加速度的過程出現(xiàn)一系列錯(cuò)誤．那么,加速度為什么會(huì)計(jì)算錯(cuò)誤呢?這其中主要原因是在確定加速度方向時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,導(dǎo)致最終結(jié)果錯(cuò)誤．如何確定加速度的方向,這是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較關(guān)鍵的問題,這個(gè)問題可以通過合適的反饋,利用揭示式學(xué)習(xí),幫助學(xué)生理解．

圖2

如圖2所示,在汽車的懸線上掛一小球．實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)車做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí),懸線將與豎直方向成某一固定角度,求小車的加速度．

請學(xué)生對小球進(jìn)行受力情況分析,并作出小球所受的合力．

學(xué)生畫出兩個(gè)力的合力,如圖3 — 圖5所示,分析學(xué)生不同的反饋,確定學(xué)生理解的困難主要在兩個(gè)力的合力方向的確定上．小球受到重力G與繩子的拉力FT的作用,由于不知道兩力的具體數(shù)值,也不知道兩個(gè)力之間的大小比值關(guān)系,若僅僅根據(jù)受力分析的兩個(gè)力,是不能確定兩個(gè)力的合力的方向的．

那么,到底重力G與拉力FT的方向應(yīng)該在什么方向?如何來確定呢?因?yàn)樾≤嚨募铀俣鹊姆较蛞此较蜃?要么水平向右,在此題中加速度的方向時(shí)水平向右的,故圖3的兩力的合力方向是正確的．在此問題中,根據(jù)小車的加速度的方向確定小球的加速度的方向,進(jìn)而確定小球所受的合外力的方向的．

同理,若將整個(gè)裝置放到光滑的斜面上,使小車與球保持相對靜止下滑,如圖6所示,則小球所受的重力G與拉力FT的合力的方向沿斜面向下．

在課堂上,學(xué)生的反饋為教師選取合適的教學(xué)策略提供重要的依據(jù)．“合適的反饋”是指客觀反映學(xué)生思維過程的反饋．

3 結(jié)束語

目前,較多教師更加關(guān)注自己的“教”,即花大量的時(shí)間去思考:要什么,使用哪些材料,要求學(xué)生做什么;而不是關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”,即首先思考的是:為了達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)生需要什么．在物理課堂教學(xué)過程中需要多關(guān)注學(xué)生的思維過程,學(xué)生碰到有些實(shí)際問題不會(huì)處理,與教師在物理課堂教學(xué)過程中不注重學(xué)生思維和理解,學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)不夠完善有一定的聯(lián)系．在核心素養(yǎng)視域下,指導(dǎo)學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”的能力,以發(fā)展學(xué)生的 “學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的核心素養(yǎng)是一個(gè)非常值得關(guān)注的問題．

理解的“獲得”需要通過精心的設(shè)計(jì)來揭示其內(nèi)容的含義．根據(jù)什么來設(shè)計(jì)問題?在揭示式學(xué)習(xí)方式中,教師應(yīng)采用逆向設(shè)計(jì)的方法,即教師首先要清楚對于某個(gè)物理規(guī)律或概念的特殊理解是什么,明確在高中物理教學(xué)過程中,哪些容易被誤解的概念和原理是需要去“揭示”的．學(xué)生難以掌握的或經(jīng)常誤解的概念有哪些?他們通常糾結(jié)于什么?他們對某個(gè)概念或過程容易產(chǎn)生怎么樣的誤解?只有這樣,教師才知道如何 “為理解而教”．