“支架式”教學在高中物理實驗教學中的應用

劉建波

【摘要】：本文論述了支架式教學模式的概念、并以簡諧運動中探究彈簧振子的位移-時間圖象實驗為例，探討了基于支架式教學的五個步驟進行高中物理實驗教學的支架教學模式。教學中通過搭建支架，讓學生逐漸感悟，不斷建立自己的認知結構，增進學生對實驗的理解、使學生實驗能力逐步提高，提高了高中實驗課堂的學習效率。

【關鍵詞】：“支架式”教學 實驗教學 彈簧振子的位移-時間圖象

一、問題的提出

高中物理實驗教學的目的是培養學生的科學思維方法、科學學習態度，和基本實驗技能，提高學生的科學素養，為其今后的發展打好基礎。然而，由于各種原因，很多時候，高中物理實驗教學在教學中只強調教師的“教”而忽視 學生的“學”，一般教師先講，或者示范給學生，然后由學生按部就班地完成實驗。其結果就是導把學生的自主探索的過程給省略了，學生不用思考，也不用發現、提出問題，更不用分析和解決問題。長此以往，實際教學中物理實驗理論知識強但實際操作、探究能力低這一尖銳的矛盾顯得尤為突出。在物理實驗教學過程中應用支架式教學法，可以妥善解決這一矛盾。在此，以“簡諧運動中探究彈簧振子的位移-時間圖象實驗”為例來介紹采用支架式教學進行物理實驗教學，引導學生主動進行實驗探究的一般模式。

二、支架式教學模式概述

1.支架式教學概念及理論基礎

支架式教學策略來源于蘇聯著名心理學家維果斯基的“最鄰近發展區”理 論，“最近發展區”的理論認為，每個學生都存在著兩種水平——現有水平和潛在水平——稱之為“最近發展區”和“教學最佳區”。支架式教學模式就是從學生的兩種水平出發，對較復雜的問題通過建立“支架式”概念框架，使學習者自己能夠沿著“支架”逐步攀升，不停地將學生的智力從一個水平引導到另一個更高的水平，從而完成對復雜概念意義的建構。 在維果斯基的“最鄰近發展區”理論基礎上建立的支架式教學是一種以學生為中心，利用情境、協作、會話等學習環境要素，充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，使學生有效地實現對當前所學知識意義建構的教學模式【1】。

2、支架式教學模式的一般步驟

支架式教學模式一般是由創建教學情景、搭建教學支架、獨立探索、協作學習、學習效果價等相關步驟組成。具體程序如下表所示。

三、支架式實驗教學的應用實例——簡諧運動（探究彈簧振子的位移-時間圖象）的教學設計

1.創設情境——引入問題

（1）列舉日常生活中聲帶、樂器的振動，地震，擺鐘、秋千的擺動等。

（2）演示豎直振子和水平振子的振動，學生觀察振子振動得出振動特點，建立建理想化模型彈簧振子的概念。

質疑： 研究彈簧振子這種來回往復的運動要如何研究？激發起學生的探究欲望，進入課堂正題。

2.圍繞實驗主題，搭建支架

搭建支架是開展支架式教學模式的第一要素， 在實驗教學中，為了讓學生順利地進行自主探究，教師需要構建相應的支架。在探索過程中，引導學生思考，讓學生主動參與實驗活動，最終讓學生能在沒有教師的指引下，自主完成實驗中 簡諧運動教學進入實驗后，給出啟發性問題，討論實驗方法。

（1）要研究一個物體的運動，應該從哪著手？

（設法記錄振子在各個時刻的運動情況）

（2）記錄振子在各個時刻的運動情況，記錄什么？

（點——位移，時——時刻）

（3）確定了測量的物理量，如何測量。

（4）仔細觀察豎直方向彈簧振子的運動過程，振子位移變化太快，肉眼來不及反應。如何測量記錄呢？

（5）這樣的困惑在研究自由落體運動的時候也遇到過，當時我們是怎么解決的？（頻閃照片，課堂上采用類似頻閃照像，用攝像機或手機錄制一段運動視頻，學生用軟件逐幀讀取質點在各時刻的位移，記錄數據.）

（6）我們得到了一系列X-t數據，如何從這些數據分析運動？

（最簡單直接的方法畫X-t圖）

這樣，隨著解答問題的過程，學生通過教師提供的支架 ， 理順解決問題的線 索 ，基本掌握研究簡諧運動的方法。

3.獨立探索

學生做實驗，結合教材并以與其他同學的協作學習為輔助，加之教師針對個別問題的解答，完成實驗內容。

4.共享實驗結果，協作學習

學生在實驗中學習，相互交流 、 討論 、 思考 ，共同解決實驗過程中遇到 的 問 題。最后小組匯報交流， 共享目標和資源， 在學生相互合作學習中學生的學習興趣得到激發，課堂氣氛活躍， 通過交流與討論，不僅能夠化解實驗難點， 而且可以幫助學生更深層次的理解實驗并完善對所學知識的建構。

5.效果評價，成果展示與評估.

一節實驗課最后的評價是整節課畫龍點睛的部分，一方面學生學習探究的過程需要得到肯定和認可，另一方面通過評價還能發現學生實驗過程和結果中的不足之處，讓學生自我完善。同時通過師生一起總結，讓知識得到升華，再上新臺階。

在探究彈簧振子的位移-時間圖象的教學中，學生小組匯報時幾乎都不通過驗證，畫出圖，直接給出了彈簧振子的位移-時間圖象是一條正弦或余弦曲線。通過學生之間相互評價，教師評價，學生找到問題，討論驗證方法，最后用擬合法驗證得到結論：曲線符合正弦函數規律。證明彈簧振子的位移-時間圖象是一條正弦或余弦曲線。

四、反思與結語

支架式教學模式應用到實驗教學中，一是大大激發了學生的學習興趣，學生的學習態度也變得更加積極主動。二是課堂上教師的教學行為也發生了很大的轉變，課堂不再是一言堂和滿堂灌，合作、交流、討論成為了課堂主要活動。課堂上學生在思維碰撞中能力得到逐步攀升，達到“期望發展水平”，課堂教學在不斷生成過程中向前推進。三是學生的數學學習方式發生了轉變，學生不再被動接受和學習方式單一，而變得主動積極和學習方式多種多樣。四是通過支架式教學的有效學習和活動，學生體驗到的是輕松愉快且富有挑戰性，養成了合作學習的學習習慣，從而提高自己的各方面能力和綜合素質。

當然，為了讓支架式實驗教學模式真正發揮教學優越性，更有效的提高高中物理實驗教學的效率，支架式教學必須要把握好以下幾點：

（1）最近發展區問題 ，教學中教師要根據學生的實際發展水平，提出符合學生實際水平的問題。

（2）設計的問題要有整體性和連續性， 問題的連續性可以體現課堂的教學結構 ， 有利于順利完成實驗教學

（3）支架是動態的，與學生暫時能力相適應的，教師要教學中藥逐步減少或撤離支架，使學生最后能達到獨立實驗的水平。

總之，提供合適的支架和創設情境能夠有效地幫助學生理解實驗中的概念和原理，并使其參與到教學活動中來，增強學生的學習興趣，收到了良好的教學效果。在物理高中物理實驗課中應用支架式教學法進行教學，使以往學生輕視理論部分，急于完成實驗內容和由于對原理理解的不充分導致實驗過程中盲目操作的現象得到了很大改善。

【參考文獻】：

【1】梁禮華.支架式教學在物理教學中的應用步驟[J].《廣西教育》2018.1

【2】秦紅梅.高中物理課堂支架式教學模式的初步研究[J].蘇州大學，2013.4.

【3】高穩.支架式教學模式研究[J].校長閱覽，2012.3.

【4】高秀麗.基于支架式教學策略下的高中物理高效課堂[J].物理教學探討，2014，32（6）