“浮力”思維發(fā)展型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

龔文慧 邢紅軍

摘 要：在深入分析初中物理教材“浮力”編寫(xiě)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于戴爾的“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論，提出“浮力”教學(xué)的難點(diǎn)在于思維方法顯化的觀點(diǎn).為此，對(duì)“浮力”教學(xué)進(jìn)行了思維發(fā)展型課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)顯化思維方法，進(jìn)行了“浮力”教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，以達(dá)到促進(jìn)學(xué)生對(duì)“浮力”本質(zhì)理解的教學(xué)目的.

關(guān)鍵詞：浮力;思維發(fā)展型課堂;教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）16-0050 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：龔文慧（1995- ），女，山西渾源人，博士研究生，研究方向：科學(xué)教育;

邢紅軍（1960-），男，河南平輿人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：物理教學(xué)論.

1 問(wèn)題的提出

“浮力”是初中物理教學(xué)中的一個(gè)重要概念，是對(duì)力、密度、壓強(qiáng)等概念的深化，同時(shí)也是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn).其原因不僅在于液體作為施力物體，加大了“浮力”概念本身的抽象性，還在于學(xué)生頭腦中“浮力”錯(cuò)誤的前概念，干擾了“浮力”概念的建立.由于物理概念的形成是以感覺(jué)、知覺(jué)和表象為基礎(chǔ)，經(jīng)由分析、綜合、抽象、概括等一系列思維加工活動(dòng)，最后達(dá)到對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程.因此，“浮力”教學(xué)的難點(diǎn)就難在思維過(guò)程的顯化上.有鑒于此，本文從思維發(fā)展型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的角度，對(duì)“浮力”的教學(xué)進(jìn)行新的探索，以期對(duì)“浮力”的教學(xué)有所裨益.

2 人教版教材“浮力”的編寫(xiě)分析

現(xiàn)行人教版教材在“浮力”編寫(xiě)時(shí)，大致分為三部分.第一部分是介紹“浮力”的概念，并通過(guò)演示，使學(xué)生了解浸沒(méi)在液體中的物體受到浮力的作用.第二部分是通過(guò)液體對(duì)長(zhǎng)方體上、下表面不同壓力的分析，揭示浮力產(chǎn)生的原因.第三部分是在了解“浮力”本質(zhì)的基礎(chǔ)上，探究決定“浮力”大小的因素.

在第二部分，教材按照如下方式分析浮力產(chǎn)生的原因，如圖1所示，“長(zhǎng)方體兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面所受液體的壓力相互平衡，對(duì)物體水平方向的受力沒(méi)有影響.長(zhǎng)方體上、下表面所處的深度分別記為h1、h2，h1

那么，本節(jié)課的重點(diǎn)到底在哪個(gè)部分呢？對(duì)此，戴爾的“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論可以提供有益的啟示.

1946年，美國(guó)視聽(tīng)教育家戴爾在《視聽(tīng)教學(xué)法》（Audio-Visual Methods in Teaching）一書(shū)中提出了“經(jīng)驗(yàn)之塔（The Cone of Experience）”理論（如圖2所示），他認(rèn)為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的抽象程度，可將其分為“抽象的經(jīng)驗(yàn)、觀察的經(jīng)驗(yàn)和做的經(jīng)驗(yàn)”[2].將這一理論運(yùn)用到浮力教學(xué)中，不難發(fā)現(xiàn)，教材第一部分的演示實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)“觀察的經(jīng)驗(yàn)”，第二部分對(duì)應(yīng)“抽象的經(jīng)驗(yàn)”，第三部分對(duì)應(yīng)“做的經(jīng)驗(yàn)”.由于“浮力”概念的邏輯性較強(qiáng)，抽象程度較高，因此，第二部分所對(duì)應(yīng)的“抽象的經(jīng)驗(yàn)”，即浮力產(chǎn)生的本質(zhì)原因，才是本節(jié)課的重點(diǎn)所在，而這一部分應(yīng)該通過(guò)語(yǔ)言媒介尤其是通過(guò)講授來(lái)建構(gòu).

教材關(guān)于浮力產(chǎn)生原因的敘述，雖然按照一定的程序闡述了浮力產(chǎn)生的原因，但是學(xué)生很難感受到這種邏輯思維的力量.究其原因，還在于教材對(duì)于浮力產(chǎn)生原因的闡述過(guò)于簡(jiǎn)略，沒(méi)有按照程序教學(xué)法的要求將浮力的產(chǎn)生過(guò)程加以顯化.有鑒于此，我們對(duì)“浮力”教學(xué)進(jìn)行了思維發(fā)展型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)顯化思維的方法，進(jìn)行“浮力”教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，以達(dá)到促進(jìn)學(xué)生對(duì)“浮力”本質(zhì)理解的教學(xué)目的.

3 “浮力”的思維發(fā)展型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

所謂思維發(fā)展型課堂教學(xué)，是指教學(xué)取向應(yīng)該從“知識(shí)理解”的取向，升華為“思維理解”的取向，即在進(jìn)行知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，進(jìn)行思維方法的顯化教學(xué).教師在教學(xué)中應(yīng)明確指出思維方法的名稱，講解思維方法的本質(zhì)，揭示思維方法的過(guò)程.基于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖3所示的“浮力”思維發(fā)展型課堂教學(xué)流程圖，突出思維展開(kāi)的教學(xué)過(guò)程.

如圖3所示，在分析浮力產(chǎn)生原因的過(guò)程中，學(xué)生先后經(jīng)歷了假設(shè)、分析、類比、綜合以及概括等思維過(guò)程，在教學(xué)中，教師要明確講授這些思維方法，準(zhǔn)確表達(dá)這些思維方法所涉及的物理過(guò)程.

第一，將假設(shè)思維作為浮力教學(xué)的邏輯起點(diǎn).假設(shè)是從實(shí)際資料出發(fā)，對(duì)所研究的對(duì)象提出一種帶有推測(cè)和假定意義的思維形式，同時(shí)將研究對(duì)象進(jìn)行去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的改造和加工，去除研究對(duì)象的偽裝和假象，拋開(kāi)研究對(duì)象的偶然現(xiàn)象，忽略研究對(duì)象的表面特征，抓住研究對(duì)象的本質(zhì)特征.基于此，假設(shè)液體中有一長(zhǎng)方體，還需假設(shè)長(zhǎng)方體和液體相對(duì)靜止，長(zhǎng)方體是規(guī)則的理想物體.接下來(lái)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析.

第二，顯化分析思維.分析即把整體分解為部分、把復(fù)雜事物分解為簡(jiǎn)單要素、把過(guò)程分解為片段、把動(dòng)態(tài)作為靜態(tài)來(lái)研究的一種思維方式.在對(duì)長(zhǎng)方體浸入液體中的受力情況進(jìn)行分析時(shí)，僅需考慮液體對(duì)長(zhǎng)方體各個(gè)面的壓強(qiáng)，忽視液體對(duì)各個(gè)長(zhǎng)方體頂點(diǎn)的壓強(qiáng).分析可知，液體對(duì)長(zhǎng)方體的各個(gè)面（左右、前后、上下）都有壓強(qiáng)，物體各個(gè)側(cè)面都受到壓力.其中，左、右兩個(gè)側(cè)面對(duì)應(yīng)部分在水中深度相同，所受壓強(qiáng)相等，因而左右兩個(gè)側(cè)面上的壓力相等，方向相反，彼此平衡.

第三，通過(guò)類比可知，前、后兩個(gè)側(cè)面與左、右兩個(gè)側(cè)面的受力情況存在共同點(diǎn)，即前、后兩個(gè)側(cè)面與左、右兩個(gè)側(cè)面對(duì)應(yīng)部分在水中浸入的深度均相同，所受壓強(qiáng)相等，兩個(gè)側(cè)面上的壓力也彼此平衡.

第四，進(jìn)一步分析可知，與左、右以及前、后側(cè)面受力情況不同的是，長(zhǎng)方體上、下兩個(gè)側(cè)面在液體中的深度不同，因此所受的壓強(qiáng)不等.上面的壓強(qiáng)小，下面的壓強(qiáng)大，因而液體對(duì)長(zhǎng)方體下表面的壓力要大于液體對(duì)上表面的壓力.

第五，突出綜合思維.綜合思維即把研究對(duì)象各個(gè)部分、各個(gè)方面和各種因素結(jié)合起來(lái)、動(dòng)態(tài)地考察研究對(duì)象的一種思維方式，是與分析相反的一種思維方式.在對(duì)長(zhǎng)方體的受力分析中，綜合思維并非機(jī)械地將研究對(duì)象各個(gè)側(cè)面的受力情況進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加，把各種受力情況予以堆砌，而是按照長(zhǎng)方體各個(gè)面受力進(jìn)行本質(zhì)的、有機(jī)的聯(lián)系，從整體和動(dòng)態(tài)發(fā)展的觀點(diǎn)呈現(xiàn)受力的本質(zhì)及其規(guī)律，將長(zhǎng)方體上、下兩個(gè)面所受到的力進(jìn)行綜合，就可以得出F=F上—F下.

最后，把經(jīng)過(guò)以上思維過(guò)程得出的結(jié)果進(jìn)行概括，即把研究對(duì)象已經(jīng)區(qū)分出來(lái)的一般的、共同的屬性、特征結(jié)合起來(lái)，也就是把長(zhǎng)方體浸入液體中這一個(gè)別研究對(duì)象的本質(zhì)屬性，推及為同類研究對(duì)象的本質(zhì)屬性，將上述思維由個(gè)別上升為一般.據(jù)此就可以概括出浮力產(chǎn)生的原因，即浮力的本質(zhì)——液體對(duì)物體上、下表面的壓力差.

4 教學(xué)啟示

回顧以上研究歷程，可以得出以下反思與啟示.

4.1 顯化物理教學(xué)的思維方法

在教材分析浮力產(chǎn)生原因的過(guò)程中，由于思維方法隱藏于知識(shí)的背后，思維水平較高的學(xué)生或許可以領(lǐng)會(huì)其中隱藏的思維方法，但思維水平較低的學(xué)生則往往習(xí)慣于教材的分析，而不會(huì)去窮究背后的思維方法.因此，就難以體會(huì)其中隱含的思維內(nèi)涵及本質(zhì).進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，如果學(xué)生不理解物理知識(shí)獲得過(guò)程中的思維方法，那么，學(xué)生就難以將所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中.因?yàn)樗季S方法的掌握本身既是從物理現(xiàn)象中總結(jié)出物理知識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中的必經(jīng)之路.所以，只有明確指出思維方法的名稱、含義、操作步驟以及使用條件，學(xué)生才有可能真正形成物理思維.當(dāng)然，試圖通過(guò)一節(jié)課就使學(xué)生完全掌握一種思維方法，也是不現(xiàn)實(shí)的，這需要在整個(gè)物理學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷滲透，不斷深化學(xué)生對(duì)物理思維的認(rèn)識(shí)才能達(dá)成.

4.2 彰顯物理教學(xué)的邏輯

所謂教學(xué)邏輯，就是在教學(xué)過(guò)程中，將思維方法諸要素有序地呈現(xiàn)出來(lái).因此，在浮力的思維發(fā)展型課堂教學(xué)中，通過(guò)思維流程圖的形式，以思維方法為明線，以浮力概念為暗線，這兩條線索相互交織、相互滲透，共同達(dá)到強(qiáng)化教學(xué)邏輯的目的.按照思維方法顯化的邏輯，我們將浮力的產(chǎn)生分成六個(gè)相互銜接的思維步驟，即假設(shè)→分析→類比→分析→綜合→概括.借助這樣六個(gè)思維過(guò)程，從而順利得出浮力產(chǎn)生的本質(zhì)原因.各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有序展開(kāi)，環(huán)環(huán)相扣，逐步使學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性的具體深入到抽象的理性，最終深入淺出地掌握“浮力”這一高度抽象的概念，彰顯了物理教學(xué)嚴(yán)密的邏輯性.

4.3 把握物理教學(xué)的本質(zhì)

思維發(fā)展型課堂教學(xué)不僅要顯化物理教學(xué)中的思維方法，彰顯物理教學(xué)的內(nèi)在邏輯，還需要突出物理教學(xué)的本質(zhì).對(duì)于“浮力”教學(xué)而言，學(xué)生感受到浮力的存在并不難，難的是對(duì)“浮力”本質(zhì)的認(rèn)識(shí).如果學(xué)生無(wú)法意識(shí)到假設(shè)、分析、綜合、概括等思維的內(nèi)涵及其重要性，難以將浮力產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行理想化處理，就難以合乎邏輯地分析出長(zhǎng)方體浸入液體中的受力情況，進(jìn)而無(wú)法順利得出“浮力”產(chǎn)生的原因及本質(zhì).

參考文獻(xiàn)：

[1]彭前程.義務(wù)教育教科書(shū)·物理（八年級(jí)下冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]邢紅軍.中小學(xué)思維教學(xué)的深化研究[J].課程·教材·教法，2016，36（07）：33-39+75.

（收稿日期：2019-05-08）