淺談范例在高中物理教學中的應用*

水冰雪

(珠海市第二中學 廣東 珠海 519000)

1 范例教學

范例教學強調實質性、根本性的教學，通過個別的典型范例學習基礎而核心的學科內容，掌握一般性的原理和規律，從而培養學生的科學思維能力，促成全面的物理觀念，這與現今核心素養的目標不謀而合．

物理教學中應用范例，就是通過對物理中典型事例的教學使學生認識物理現象的本質及在一定條件下物理現象發生、發展、變化的必然趨勢和本質的聯系，使學生獲得研究物理問題的一般性方法，引導學生用學得的知識和方法解決相關實際問題，促使學生主動學習、獨立學習．

1.1 范例教學的流程

如圖1所示，范例教學的教學過程分為4段：(1)范例性地學習“個”，通過具體、典型的例子說明特征；(2)范例性地學習“類”，通過 “類”的遷移把握特征，或者對個別事例進行歸類；(3)掌握規律， 通過表象分析本質規律或關系；(4)獲得生活經驗，用獲得的規律來理解、分析物理問題．

圖1 范例教學基本流程

從類例中分析物理事物間的聯系和發展規律，是提出物理問題的基本思維方法，也是建立物理理論和假說的出發點．用這種思路提出的物理問題很多，比如21世紀初基本粒子都是一個個相對孤立地發現和研究的，隨著數目的增多，人們提出問題：這些基本粒子之間有什么內在聯系呢？由此建立統一的基本粒子理論就提到物理學研究的日程上來．當前，關于夸克的研究也走上了這條道路[1]．從分析個別到多種粒子，再分析其本質聯系，猜想并驗證理論，這種科學研究的實際歷程展現了科學家們的思維邏輯和由表及里認識事物的順序，這與范例教學的過程完全吻合．

1.2 設計范例的要求

高考評價體系規定了高考的考查載體為情境，高考考查內容對于學科素養的定義是在面對生活實踐或探索問題情境時學生能夠合理運用科學的思維方法，有效整合學科相關知識分析解決問題的綜合品質．范例是各種基本的、核心的要素有機組合成的問題情境．

范例的選擇和設計均應以基礎性和本質性為標準．個例要能體現物理概念或規律的本質特征或思想方法、規律，類例間要有形異質同的本質聯系，便于學生辨析得到這類物理現象的本質聯系和規律，再結合生活生產和實際事例使獲得的規律得到遷移和實際應用．

2 范例教學的3種案例

根據范例設置的目的，筆者將物理教學中的范例分為以下3類：基本概念類、思維方法類和開放情境類．

2.1 深挖經典范例 理解基本概念和規律

物理學是一門以基本概念為基石、基本規律為核心的嚴密自洽的邏輯體系．教學中教師應設法提高概念教學效率，促進學生透徹理解概念，為規律、實驗的學習(概念和規律的簡單應用)、應用物理知識解決實際問題夯實基礎[2]．但由于物理概念的抽象和簡潔性，學生理解不夠透徹易混淆一些相近的概念，因此教師應設計具有針對性的、引發認知沖突的教學范例，推翻學生原來的錯誤認知．

案例1:“摩擦力”

學情分析：摩擦力是高中階段的核心物理概念．學生容易出現的誤區有二，一是把握不住摩擦力的概念和產生原因，將壓力等同于物體的重力；二是兩種摩擦力的計算分辨不清．基于學生的典型認知錯誤可用個例構建認知沖突情境．

范例設計思路：用手把黑板擦按在豎直墻上(或者用手緊握豎直的礦泉水瓶)，見表1．力度不斷增大，再松手．思考物體前后過程所受的壓力和支持力關系、摩擦力的變化情況．通過一系列設問，引導學生初步歸納得到兩種摩擦力的區別和產生的條件．然后通過分析不同情境的 “類”例歸納摩擦力的概念、產生摩擦力的條件和計算的區別(略)，再用實際生活中常見的電梯問題考查概念的理解程度．

表1 “摩擦力”范例

2.2 深挖基本范例 夯實物理思維方法

高中物理教材中有很多蘊含基本、深刻的物理思想方法的教學材料．在初次講授時，教師若講透基本物理思想方法，對培養學生全面系統的物理觀念和科學思維更有效率．比如共點力平衡，教師在講授基本概念和方法后，應提出其普適性意義：共點力平衡的意義并不僅在解決平衡問題，而是提出了“選擇合適的研究對象”這種方法．這種思維方法廣泛沿用于力學、電學、磁學、熱學等模塊，對解決問題往往起著決定性作用．例如電學里選擇部分電路還是全電路，熱學里選擇一定質量的理想氣體，充漏氣問題中研究對象質量不變；持續流體問題中，需要界定一定時間內流體的質量(或者分子數目)后才能進行后續計算等．

案例2:比值定義法

范例設計思路：如圖2所示，先引入速度和密度作為個例，讓學生辨析兩者的異同點，再通過類例歸納總結出比值定義法的共同特征(略)．比如在重力場、電場、磁場的教學中都需要一個能反映場性質的實體，用檢驗實體的受力與檢驗實體的有關物理量的比來定義場強大小，且檢驗實體要足夠?。畢^別是重力場的比值中，分母是質量，定義電場時要考慮電荷的電性，而磁場要考慮電流元有效長度及放置方位．運用類比進行邏輯推理、抽象思維等活動，從而形成知識的遷移，構建全面立體的物質觀和能量觀．

圖2 “比值定義法”范例

2.3 提供開放情境 親歷知識建構過程

開放情境型范例一般具有情境多變和方法多樣的特征．動力學中追及與相遇問題、板塊模型、子彈打木塊問題，電磁感應問題中的單桿切割、雙桿切割問題都是綜合全面的范例素材，它們考查的知識綜合全面，情境變化空間大，解決方法靈活多變．給這類開放型問題添加條件形成動態生成型的范例，能有效提高學生科學思維、科學探究能力和分析綜合能力．與之相關的生活情境范例是檢驗學生物理核心概念理解程度和靈活應用水平的有效方法，下面以板塊模型為案例分析.

案例3:板塊模型

學情分析：板塊模型是非常典型的連接體模型，也是近幾年來高考的熱門考點，可以用來促進學生深刻理解和綜合應用物理概念和方法．

范例設計思路：物塊A視為質點，板B長L，A放在B的最右端，A與B間、B與地面間動摩擦因數分別為μ和μ′，A與B的質量可以任意設置(以地面光滑，mB=2mA=2m為例)．考查內容涉及力學、運動學、動量與沖量、功與能量，如判斷摩擦力的性質和計算摩擦力大小，求兩物體的速度、動量，判斷物塊是否掉落及掉落的時間，求對地位移、相對位移，畫物體的速度-時間圖像，求外力、摩擦力做功和熱量，求外力和摩擦力的沖量．范例分析如表2所示.

表2 “板塊模型”范例

板塊模型的核心是摩擦力的分析，它是確定運動過程和選擇合適定律的起點，是復雜動力學問題的分析重點．上述范例從摩擦力的判斷為思維起點構建了難度依次加大的3種情境，教師可根據學生情況，微調條件或給變量賦值，讓學生經過充分思考分析，歸納出應對這類綜合動力學問題的普遍性方法：力學分析入手(摩擦力為重點)—確定具體運動過程—選擇合適定律解決問題．再輔以一些實際生產與生活情境的范例將一般性方法加以應用，比如從字典中抽紙、貨車拉貨上坡、泥石流滑坡等實際情境，學習如何將實際問題去情境化，篩除無用信息、提煉有用信息，轉化為我們熟悉的物理問題．雖然解決這種范例看似很消耗時間，實際上深度挖掘典型范例將極大提升學生的分析綜合能力和構建系統的知識框架．

需要注意的是，在設計應用范例時一定要加入與生活情境相關的內容，切勿全部設計成“木塊疊木塊”“滑輪加斜面”的“經院式概念題”[3]，這樣不利于學生將所學理論轉化為實際應用和將復雜生活情境去情境化的能力．

3 結束語

范例教學的基本思想是促進學生獨立學習，使所學基礎知識遷移到新情境中，發展所學知識，改變學生的思維方法和行為能力．知識加技能并不等于素養，學科素養能力的提升需要學生深度參與到問題解決的實踐中去，范例教學創造引發深入思考的情境是滲透提升學科能力的關鍵．通過呈現典型的問題情境，給學生提供一個良好的知識生長點，使學生不斷深入探究，反思、改進、修正理論，從基礎逐漸深入到學科的根本和核心，在問題解決中進行有效的知識建構，提高認知維度，進而實現概念的深刻理解、規律方法的遷移和系統性高階思維的發展．