捷克初中物理課堂教學(xué)案例分析①

竇立夢(mèng) 陳 嫻

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

1 引言

“國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)教育發(fā)展趨勢(shì)”(TIMSS)是國(guó)際教育成就評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)發(fā)起和組織的機(jī)構(gòu),在該機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上發(fā)布了澳大利亞、美國(guó)、捷克、荷蘭和日本等國(guó)家的小學(xué)和初中科學(xué)課堂的教學(xué)視頻，還有與視頻內(nèi)容一致的、詳細(xì)的教師和學(xué)生課堂交流的英文文字記錄，目的是為世界各國(guó)的中小學(xué)科學(xué)教育工作者提供寶貴的資源。

筆者從TIMSS網(wǎng)站上選取了捷克初中物理“力與應(yīng)用”單元中的“浮力”課堂教學(xué)視頻，該內(nèi)容的教學(xué)安排了4節(jié)課，分析的視頻是第3節(jié)課，授課對(duì)象是初二學(xué)生，共23人，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室上課，實(shí)驗(yàn)室的旁邊有一個(gè)器材存儲(chǔ)室，它能提供各種實(shí)驗(yàn)物品，便于教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。這堂物理課的時(shí)間為50分鐘，分為兩個(gè)部分，前一部分時(shí)長(zhǎng)27分鐘，內(nèi)容涉及浮力；后一部分時(shí)長(zhǎng)23分鐘，內(nèi)容主要涉及密度與浮力。

2 課堂觀察

2.1 浮力

教師先把一個(gè)小石頭掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，慢慢地放入裝有水的燒杯中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，并提出問(wèn)題。然后，教師將掛在彈簧測(cè)力計(jì)上的石頭分別逐漸浸入盛有水和鹽水的兩個(gè)量杯中，再讓學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析原因、回答問(wèn)題。其間教師的問(wèn)題一環(huán)緊扣一環(huán)，學(xué)生積極討論發(fā)言。接下來(lái)教師將體積相同的空心鐵筒和實(shí)心鐵筒上下懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，記下讀數(shù)。當(dāng)實(shí)心鐵筒的一部分浸入裝滿水的溢水杯中，水溢出，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)發(fā)生變化。溢出的水被教師倒入空心圓筒中，在這個(gè)過(guò)程中教師引導(dǎo)學(xué)生觀察各種物理現(xiàn)象的變化，并且提出系列問(wèn)題讓學(xué)生回答。最后，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)：浸在液體中的物體所受的浮力大小等于被它排開(kāi)的水所受的重力，教師給出浮力的公式并進(jìn)行定性解釋，但沒(méi)有帶著學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行定量計(jì)算。

為了更好地幫助學(xué)生理解浮力的公式，教師與學(xué)生共同探討：為何人要學(xué)游泳，而狗天生就會(huì)游泳？學(xué)生們對(duì)這個(gè)問(wèn)題很有興趣，積極發(fā)言，用所學(xué)知識(shí)表達(dá)自己的看法，教師對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行總結(jié)。然后，教師拿出一塊黏土(類似橡皮泥)，提問(wèn)：把它放入水中，結(jié)果如何呢？浮還是沉？為什么？如何使它浮起來(lái)？學(xué)生紛紛舉手發(fā)言，提出可以通過(guò)改變它的體積使其浮起來(lái)。接下來(lái)教師安排學(xué)生兩個(gè)人一組嘗試著讓黏土浮在水面上，開(kāi)始時(shí)黏土塊是下沉的，后來(lái)學(xué)生將其做成類似于碗的形狀，它就可以浮起來(lái)了。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析黏土塊在水中上浮、懸浮和下沉三種情況下的受力，在黑板上畫(huà)出受力分析圖。

2.2 密度與浮力

師：對(duì)于水和油，油浮在水的表面，你驚訝嗎？

生：不驚訝。

師：為什么？你能舉例說(shuō)明嗎？

生：在每天喝的湯表面上浮有油。

師：燒肉時(shí)油在表面上，為什么呢？

生：因?yàn)樗拿芏却蟆?/p>

師：你知道如何分離它們嗎？

生：用注射器吸。

師：日常生活中可以使用這個(gè)方法將一些不要的油脂吸出。

師：對(duì)于冰和水呢？你了解多少？

生：冰浮在水的上面。

師：為什么？

生：因?yàn)楸拿芏刃　?/p>

師：請(qǐng)大家查表，冰和水的密度分別是多少？

冬天結(jié)冰，如果冰比水的密度大，結(jié)冰是在湖的底部，又會(huì)怎樣呢？現(xiàn)在，冰比水的密度小，結(jié)冰是在湖的表面，這樣好嗎？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題你有什么想法？從生態(tài)角度考慮，油浮在水的表面，是不是更好呢？

如果運(yùn)油船發(fā)生泄漏，油會(huì)浮在水面上，它不會(huì)對(duì)水下海洋生物產(chǎn)生影響。由于月球?qū)Φ厍虻囊?huì)產(chǎn)生漲潮和退潮，將油帶到海岸邊，引起環(huán)境污染。

為了說(shuō)明氣體有密度，并且與空氣的密度進(jìn)行比較，教師進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示。將一種未知的氣體充入量杯A中，用紙片蓋住杯口。把量杯A的杯口扣在空量杯B的杯口上方并對(duì)齊，片刻后抽去紙片，如果未知?dú)怏w的密度大于空氣，那么量杯B里就會(huì)注入這種氣體。為了證明這一點(diǎn)，教師用一個(gè)點(diǎn)燃的細(xì)長(zhǎng)棒放進(jìn)這個(gè)充滿未知?dú)怏w的量杯中，只見(jiàn)火焰突然在量杯中噴發(fā)，說(shuō)明此氣體易燃。教師將這個(gè)點(diǎn)燃的細(xì)長(zhǎng)棒抽出放入另外一個(gè)空量杯中，結(jié)果細(xì)長(zhǎng)棒的火焰沒(méi)有變化。教師給出幾種物質(zhì)的密度，讓學(xué)生猜測(cè)這是哪種氣體，學(xué)生認(rèn)為是丙烷。

教師拿出一小塊樂(lè)高，拿出一杯裝有水、油和蜂蜜的杯子，提問(wèn)：將樂(lè)高塊放入杯子中會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解密度是物質(zhì)的一種特性。

教師給學(xué)生分發(fā)不同顏色的紙條，要求學(xué)生分別寫(xiě)上不同物質(zhì)(都是生活中常見(jiàn)的物質(zhì)，如空氣、水等)的密度數(shù)值，查密度表找出相應(yīng)的物質(zhì)，同時(shí)思考：這種物質(zhì)的特性在生活中有哪些影響？

最后布置一個(gè)開(kāi)放式的作業(yè)：觀察兔子和魚(yú)的形體及骨骼圖片，為何魚(yú)的骨骼更加靈活且小，而兔子的骨骼則不是，用本節(jié)課學(xué)到的物理知識(shí)進(jìn)行分析和解釋，完成作業(yè)，下周上課時(shí)交給老師。

3 教學(xué)案例分析

捷克的這堂課的教學(xué)內(nèi)容非常多，有大量與本節(jié)課知識(shí)相關(guān)的觀察和生活中的實(shí)例分析，有些問(wèn)題還與其他學(xué)科的知識(shí)發(fā)生聯(lián)系，知識(shí)系統(tǒng)性很強(qiáng)，但是沒(méi)有出現(xiàn)定量的數(shù)學(xué)計(jì)算。這堂課是以教師為中心展開(kāi)的，教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)并提問(wèn)，對(duì)于提出的問(wèn)題，學(xué)生回答問(wèn)題都很積極，而且大部分學(xué)生能直接給出正確的答案，學(xué)生小實(shí)驗(yàn)也是在教師先介紹實(shí)驗(yàn)步驟之后，學(xué)生才開(kāi)始做，教師的授課的風(fēng)格與我國(guó)相似，知識(shí)的邏輯性比較強(qiáng)，但課堂練習(xí)不同于我國(guó)，整堂課的特點(diǎn)分析如下。

3.1 重視教師的演示實(shí)驗(yàn)

在本堂課上安排了6個(gè)演示實(shí)驗(yàn)和1個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，具體的實(shí)驗(yàn)名稱和順序如圖1所示，由此可以說(shuō)明在初中科學(xué)課堂，教師對(duì)演示實(shí)驗(yàn)極為重視。

圖1

3.2 注重提出問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考

捷克教師在50分鐘內(nèi)一共提出了75個(gè)問(wèn)題，問(wèn)題的數(shù)量比國(guó)內(nèi)課堂要多。筆者統(tǒng)計(jì)過(guò)8節(jié)江蘇省初中物理優(yōu)質(zhì)課和7節(jié)全國(guó)初中物理名師比賽的課，每節(jié)課時(shí)長(zhǎng)為40-45分鐘，平均每堂課教師提出38個(gè)問(wèn)題。

提問(wèn)類型包括：(1)現(xiàn)象觀察類的問(wèn)題。例如，你觀察到什么現(xiàn)象？把物體放入水中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有什么變化？(2)因果類問(wèn)題。主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)或自然現(xiàn)象，要求學(xué)生思考原因。例如，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化說(shuō)明了什么？為什么黏土放入水中會(huì)下沉？(3)逆向推理的問(wèn)題。從熟悉的現(xiàn)象出發(fā)，運(yùn)用逆向思維提出問(wèn)題。例如，如果油比水重，海洋原油泄露會(huì)對(duì)水下生物產(chǎn)生什么影響？冰比水重，結(jié)冰在湖底，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？對(duì)水中生物有何影響？(4)復(fù)習(xí)、回憶相關(guān)的問(wèn)題。例如，如何測(cè)量一個(gè)物體所受的重力？

3.3 加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系

捷克教師在提問(wèn)和講解中多次與其他學(xué)科相聯(lián)系，簡(jiǎn)要信息如表1所示，這一段的講解分別涉及化學(xué)、生物、地理等學(xué)科的知識(shí)。教師在對(duì)水與油的密度大小進(jìn)行比較時(shí)，首先根據(jù)生活實(shí)例，喝湯時(shí)油浮在湯的表面，得出油的密度比水小。接著讓學(xué)生思考：從生態(tài)角度看，油浮在水上會(huì)不會(huì)更好？然后進(jìn)一步分析：如果運(yùn)油船發(fā)生泄漏，油浮在海水的上面，不會(huì)對(duì)水下海洋生物造成危害，但由于月球引力造成的海洋漲潮和退潮，會(huì)將油污帶到海邊，引起環(huán)境的污染。教師在講解水與冰的密度時(shí)，學(xué)生提出：因?yàn)槎旖Y(jié)冰，冰在水的上面，所以冰的密度比水小。教師提問(wèn)：如果冰的密度比水大，冰結(jié)在湖底，會(huì)怎么樣？引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：海洋生物將不能存活，這一段的講解涉及物理和生物學(xué)科的內(nèi)容。

3.4 突出形象化教學(xué)

如圖2所示，捷克的科學(xué)課堂在各個(gè)方面均突出了教學(xué)的形象性。

圖2

(1)板書(shū)的形象性

捷克教師在講解物質(zhì)密度時(shí)，用不同顏色的紙張代表不同的物質(zhì)，并在彩紙上標(biāo)注物質(zhì)的名稱，比如紅色代表甲烷，因?yàn)榧淄槿紵龝r(shí)產(chǎn)生的火焰是紅色的。藍(lán)色代表水，棕色代表甘油，黃色代表空氣。然后讓學(xué)生翻閱教科書(shū)，查閱相應(yīng)物質(zhì)的密度，并填寫(xiě)在彩紙上，接著教師將其粘貼在黑板上。教師寫(xiě)物理公式時(shí)，會(huì)在公式上方畫(huà)一個(gè)彩色的三角框架圖，將其分成三格，乘積寫(xiě)在最上方表格，兩個(gè)因數(shù)寫(xiě)在最下方的兩個(gè)表格中。

(2)表達(dá)的形象性

捷克教師在講解阿基米德原理時(shí)說(shuō)道：阿基米德在后方注視著我們，看看我們是否真正理解他。在比較水和油的密度時(shí)，教師舉了一個(gè)例子：我們?cè)诳救馀腼儠r(shí)，脂肪就在上面。在學(xué)習(xí)物質(zhì)的密度時(shí)，教師說(shuō)道：你們現(xiàn)在是一個(gè)個(gè)小偵探，快去找出它們的密度。

(3)筆記的形象性

捷克學(xué)生在記筆記時(shí)圖形畫(huà)得非常工整，還會(huì)用不同的顏色標(biāo)注。

(4)教室布置的形象性

捷克教室的隔間會(huì)放置著各種實(shí)驗(yàn)器材，為教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生課后的自主實(shí)驗(yàn)提供便利。同時(shí)黑板、墻面上掛的圖像生動(dòng)，教學(xué)器具色彩豐富。

(5)作業(yè)的形象化

捷克教師布置的作業(yè)為：為何魚(yú)的骨骼更加靈活，而小兔子的骨骼卻不是這樣？并向?qū)W生展示魚(yú)和兔子骨骼的彩色圖片，沒(méi)有布置運(yùn)用公式定量計(jì)算的作業(yè)。

4 啟示

世界各國(guó)將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為科學(xué)教育的目標(biāo)，借鑒國(guó)外科學(xué)教學(xué)的典型案例，有助于我們反思中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀。首先，依據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，學(xué)生在初中階段處于感知運(yùn)算階段，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，教師應(yīng)大量聯(lián)系生活實(shí)際，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)豐富學(xué)生的直觀感受。其次，在課堂上，教師可以設(shè)置多個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考與分析，自主得出結(jié)論，提高學(xué)生提出問(wèn)題的能力和邏輯思維能力。最后，在練習(xí)與作業(yè)的布置方面，要注重開(kāi)放性與綜合性，不能只局限于公式的運(yùn)用，可布置調(diào)查類和研究類作業(yè)，加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面。