初中科學單元復習的發現課教學設計
——以“運動和力”為例

劉 兆 陳逸豐

(1. 浙江省溫州市甌海區外國語學校,浙江 溫州 325000；2. 浙江省寧波市海曙區集士港鎮中學,浙江 寧波 315016)

單元復習課是將知識系統化的重要手段，傳統的單元復習是在課堂中以知識梳理、錯題講解、限時訓練等形式進行的，這種復習課忽視了學生知識整合能力、問題解決能力、信息綜合能力的培養，直接影響了教學效果，提高單元復習課的效率勢在必行。

1 發現課簡介

發現課是在將美國心理學家喬瑟夫·勒夫和哈里·英格拉姆提出的“喬哈里視窗”理論引入課堂教學而出現的，“喬哈里視窗”把人的內心世界比作四個窗口：公開區、盲區、隱蔽區和封閉區。公開區是指自己和別人都了解的信息區間，盲區是指自己不了解但別人了解的信息區間，隱蔽區是指自己知道別人不知道的信息區間，封閉區是指自己和他人都不了解的全新的神秘領域，對其他區具有潛在的影響。

假定在一般情況下，交流雙方在溝通之前，二者對于當下擁有的信息和心理接受在公開區、盲區、隱蔽區以及封閉區的分配是均衡的，可視為溝通前的自然狀態。然而，四個窗口并不是一成不變的，隨著交流的增多，各方力量相互影響。隨著師生、生生交流的展開，信息出現交換，心理接受隨著信息的流動而出現波動、變化，這時會存在著四個窗口截然相反的路徑(圖1)。

圖1

在理想情況下，交流雙方能夠很好地進行信息的互補，二者的溝通逐漸趨于公開，各自將盲區、隱蔽區、封閉區打開，由此，這三個窗口會逐漸減小，而公開區慢慢變大。反之，公開區會逐漸減小，而盲區、隱蔽區、封閉區會變大。“發現課”要求師生提高自己的信息曝光度，主動去了解自己未知的信息，自主發現有用信息，分析信息間的內在聯系，并能通過溝通交流互換所得信息。當雙方掌握的信息通過主動曝光和了解的過程達到平衡時，就可以將盲區、隱蔽區和未知區轉化為公開區，提高了教學的有效性。

教師要想在教學中觸及學生的盲區、隱蔽區、封閉區，從學生心理的接受程度上看是逐步推進的，且難度是逐級遞增的，由此形成了發現課教學過程的自然順序：掃除盲區、叩擊隱蔽區、窺探封閉區、擴大公開區，發現課教學流程與環節說明如表1。

表1

2 發現課的實踐

浙教版初中科學七年級下冊中的“運動和力”圍繞運動、力、運動和力的關系展開，主要的知識點有運動和靜止的相對性(參照物)、運動快慢的描述(速度)、運動種類、力的定義、力的作用效果、力的三要素、力的示意圖、重力、摩擦力、牛頓第一定律、平衡力以及壓強等。

2.1 教學流程

2.1.1 創設情境，夯實基礎，掃除盲區

圖2

任務1：圖2是“蹦極”模型，采用由靜止下落或下拉后釋放等方式使鉤碼運動。提問：在什么情況下可以說鐵架臺是運動的？

學生觀察蹦極模型，判斷鉤碼與鐵架臺的相對運動狀態。在參照物的轉換中，學生明確運動和靜止具有相對性。

任務2：當鉤碼和彈力繩保持相對靜止時，對鉤碼和彈性繩(輕質)進行受力分析。

學生對研究對象進行受力分析(圖3)，教師提問：圖3中的4個力有何關系？

圖3

學生結合物體的運動狀態進行判斷：鉤碼所受的拉力F繩子—鉤碼與鉤碼所受的重力G是一對平衡力，彈性繩所受拉力F鉤碼—繩子和F木棍—繩子是一對平衡力。綜合4個力的分析，判斷拉力F繩子—鉤碼和拉力F鉤碼—繩子是一對相互作用力。學生自主歸納、比較相互作用力和一對平衡力的區別聯系。

設計意圖：參照物的選擇、運動和靜止的相對性、相互作用力和平衡力是物體運動和受力分析的基礎，在完成此環節的學習任務時，學生在理解過程中暴露自身的認知錯誤，教師及時予以糾正。

2.1.2 模擬情境，拓展思維，叩擊隱蔽區

任務3：模擬蹦極運動，將鉤碼從O點由靜止釋放，教師提問：可以觀察到什么現象？

學生討論總結：(1) 鉤碼先向下運動再向上運動，循環往復直至停止；(2) 彈力繩先變長后變短，循環往復直至停止。

鉤碼在實際的運動中受到阻力等因素的影響，為了研究方便，可以取第一次往返運動作為研究對象。

任務4：在模擬蹦極運動過程中，根據彈性繩的變化找到一些特殊(關鍵)的位置進行分析研究(圖4)。

圖4

小組合作尋找特殊(關鍵)位置，分析鉤碼在各個階段的受力和運動狀態(表2)。

表2

設計意圖：蹦極作為常見的經典情境，由于其過程復雜，學生對此難以深刻理解。通過尋找關鍵位置，要求學生分階段對鉤碼進行受力和運動狀態分析，化整為零，搭建腳手架，幫助學生將知識進行關聯，突破難點，深入理解和運用“力是改變物體運動狀態的原因”這一觀念。

2.1.3 虛實聯系，延伸思維，窺探封閉區

任務5：在實際情況下，蹦極模型中受力平衡點B會變化嗎？怎么變化？

教師提示在實際運動過程中，人的運動速度較大，所受的空氣阻力不可忽略。學生在教師引導下，判斷空氣阻力的方向與人的運動方向相反。由于運動員作上下往返運動，空氣阻力先向上，再向下，表明受力平衡點B的位置先上移，再下移。

設計意圖：通過理想化的處理以及實際情況的預設，學生自主發現生活中的科學現象和知識的聯系，深刻理解牛頓運動定律，拓展了思維。

2.1.4 提綱挈領，明確思路，擴大公開區

檢測：某運動員做蹦極運動，如圖5所示，從高處O點開始下落，OA是彈性繩的原長，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點。運動員所受彈性繩彈力F的大小隨時間t變化的情況如圖6所示(蹦極過程視為在豎直方向的運動)。下列判斷正確的是( )。

圖5

圖6

A.從A點到B點過程中運動員加速下落

B.從B點到C點過程中運動員勻速下落

C.在t0時刻運動員剛好位于B點

D.運動員重力大小等于F0

設計意圖：由蹦極模型拓展到真實生活事例，檢測學生的課堂學習情況。

課堂小結：總結運動和力的關系(圖7)。

圖7

設計意圖：通過整理歸納將知識系統化，促進學生深刻理解力與運動的關系。

2.2 課例說明

本節課以蹦極創設情景，通過構建模型，復習參照物、力的三要素、受力分析、相互作用力、平衡力等基礎知識，促進學生順利完成從盲區向公開區的轉化。模擬蹦極的過程使問題可視化，抽絲剝繭，從外顯的彈性繩的長度變化、鉤碼運動方向變化遷移到內隱的鉤碼受力變化與運動狀態變化，有效解決二力平衡、牛頓運動定律的應用問題。在學習任務的設置上，層層遞進，時時有挑戰，處處有激勵，幫助學生將新舊知識進行關聯，突破復習課的重難點。引導學生深刻體會把復雜問題簡單化的方法，實現由隱蔽區向公開區的轉化。

本節課的情境設置從生活中來再到生活中去，打破了虛擬和現實的壁壘，探索真實蹦極運動，培養了學生的高階思維。最后的課堂小結起到畫龍點睛的作用，選用了契合主題的練習進行課堂檢測，明確解決運動和力關系問題的思路，從而實現公開區的擴大。

3 啟示

在核心素養目標的引領下，通過“發現課”的教學設計和實踐，主要有以下兩點啟示。

(1) 情境滲透于探究之中，激發學生的學習興趣

知識之于情境猶如鹽之于湯，課程改革倡導教學設計基于真實情境的“真問題、真研究、真解決”，恰當的情境選擇是開展探究活動的基礎，其意義在于充分調動學生的已有知識儲備和認知，激發學生的學習興趣。

(2) 任務暗含線索，促進師生溝通

教師通過任務設置或問題設置為學生的思維搭建腳手架，要求有目的、有計劃，層次分明，線索清晰，促進學生的思維從盲區、隱蔽區、未知區向公開區轉化，滿足學生的表達欲，實現教學效果的最優化。