教師“高屋建瓴” 學(xué)生“水到渠成”
——深挖教材 理解學(xué)生 實(shí)施有效教學(xué)

任恒鳳

（安徽省合肥市第四十二中學(xué)，安徽 合肥 230001）

義務(wù)階段的物理課程承擔(dān)著提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程、培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感等重任.物理學(xué)課程的基本理念不僅要提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、引領(lǐng)學(xué)生“從生活走向物理，從物理走向社會”，更要注意學(xué)科滲透，要求物理教師采用多樣化的教學(xué)手段，注重評價導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展.

義務(wù)階段的學(xué)生對事物的認(rèn)知處于好奇階段，接受事物的方法比較直接，系統(tǒng)接受物理學(xué)的知識有著很好的人文基礎(chǔ)，就像一張白紙上作畫，空間條件非常豐富，但是起筆至關(guān)重要，起錯位置或者筆墨輕重不合，輕者影響美觀，重者導(dǎo)致失敗.怎樣利用這張純潔的白紙做出一副美輪美奐的大作，需要作畫者審視全局，高屋建瓴，下筆后一氣呵成，學(xué)生接受物理知識水到渠成.要達(dá)到這種效果，作為教師要盡可能做到以下幾個方面.

1 研讀教材，統(tǒng)領(lǐng)知識體系

教材是傳遞有價值信息的載體，是學(xué)生擁有的最直接有效的課程資源.教材承載的不僅僅是知識，更重要的是思維方式，以及處理問題的方式.每套教材呈現(xiàn)知識的順序不可能是隨機(jī)的，它是符合學(xué)生接受知識水平發(fā)展的，前后知識的關(guān)聯(lián)決定了學(xué)生對知識的認(rèn)可程度，教師熟悉領(lǐng)會教材，把知識沉淀于教材之中而不是凌駕于課本以外，形成接地氣的教學(xué)風(fēng)格，讓學(xué)生感受到物理知識的穩(wěn)妥真實(shí).

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，物理學(xué)的內(nèi)涵以“物質(zhì)”“運(yùn)動和相互作用”“能量”作為“科學(xué)內(nèi)容”的一級主題，無論哪個版本的教材的編寫思路都按照這個要求分成若干個二級主題，每個二級主題又有三級主題.無論是幾級最終是形成系統(tǒng)的符合學(xué)生思維發(fā)展的知識網(wǎng)絡(luò).以滬科版教材為例，8年級主要體現(xiàn)宏觀物理知識，對初學(xué)者來說能看得見，有時候也能摸得著，相對來說比較感性，8年級最后一章分子動理論是起著從宏觀轉(zhuǎn)入微觀的承上啟下的作用，9年級前兩章是物態(tài)變化和內(nèi)能，讓學(xué)生認(rèn)知進(jìn)入了分子運(yùn)動水平，后面的電學(xué)其實(shí)就是電子運(yùn)動，整個教材體系筆者認(rèn)為是逐漸進(jìn)入微時代，掌握物理規(guī)律的方法從直接觀測變成了轉(zhuǎn)換，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，同時又讓學(xué)生掌握了不一樣的學(xué)習(xí)方法.教材的章節(jié)之間的前后聯(lián)系知識的銜接也很默契，第2 章機(jī)械運(yùn)動以后緊接著是聲音和光現(xiàn)象，聲音的產(chǎn)生提出了另外一個形式的運(yùn)動——振動，聲音的傳播和光的傳播不僅延續(xù)了機(jī)械運(yùn)動速度、路程、時間的關(guān)系，同時又體現(xiàn)出了聲波和光波體現(xiàn)的波動特點(diǎn)，從某種意義上說是對運(yùn)動適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充.因?yàn)楹暧^的運(yùn)動指的是物體的運(yùn)動，第5 章內(nèi)容闡述了物體的屬性以及物質(zhì)的特性，為即將出現(xiàn)的物體受力做好方位上的準(zhǔn)備.每一章的節(jié)與節(jié)之間也是渾然天成的，例如滬科版9年級教材第36頁，對“熱量”這個物理量進(jìn)行講解，緊接著有一段文字“實(shí)驗(yàn)表明，1kg水溫度升高1℃要吸收熱量4.2×103J，溫度降低1℃要釋放熱量4.2×103J”，為第2節(jié)物質(zhì)比熱容的引入做好的鋪墊：首先學(xué)生已經(jīng)清楚實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是可靠且具有價值的.從這句話中能夠領(lǐng)會到物體吸放熱與質(zhì)量和溫度變化有關(guān)，但這里只是強(qiáng)調(diào)水的吸放熱，如果換作他物質(zhì)這種規(guī)律也就不適用了，讓學(xué)生自然猜想到物質(zhì)吸放熱還可能與物質(zhì)種類有關(guān)，為這節(jié)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ).

當(dāng)然每個教師對教材的領(lǐng)悟思路不一定完全一樣，也不需要一樣，但是不管怎樣，教師熟悉了教材，領(lǐng)悟了教材的核心本質(zhì)，按照自己理解的方式幫助學(xué)生理解，能夠讓學(xué)生從課程資源和傳道者雙方獲取一致的信息，為學(xué)生后續(xù)發(fā)展提供了一條明晰的道路.

2 理解學(xué)生，從知識形成角度實(shí)施教學(xué)

義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，保持探究科學(xué)的興趣和熱情，在認(rèn)識自然中獲得成就感.但是這個階段的學(xué)生重感性疏理性，初學(xué)者還不具有很強(qiáng)的邏輯思維能力，這就要求教師在實(shí)施教學(xué)中運(yùn)用學(xué)生現(xiàn)有思維的方法引領(lǐng)入門，消除學(xué)生的陌生感和恐懼感.例如滬科版物理8年級第2章“運(yùn)動的世界”，是學(xué)生感知最深的自然現(xiàn)象，上升到純理具有歷史性的轉(zhuǎn)折，教學(xué)過程中將“在物理學(xué)中，把一個物體相對于另外一個物體位置的改變稱為機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動”作為抓手，一問：如果“一個物體相對于另外一個物體位置的沒有改變”，這個物體應(yīng)該稱之為什么？ 答：運(yùn)動與靜止的概念同時呈現(xiàn).二問：這句話中提到幾個物體？ 是不是相同的物體？你是怎么辨析的？ 答：兩個不同的物體，因?yàn)椤耙粋€物體和另外一個物體”.三問：這句話主要是表明哪個物體運(yùn)動或靜止？ 前面的還是后面的？答：前面的.四問：既然是前面物體運(yùn)動或靜止，那后面的“另一個物體存在有何意義？ 不要可以嗎？”學(xué)生思考后才能回答：不可以，是用來的作為比較的；于是參照物的概念自然生成.五問：既然參照物是“另一個物體”，那么研究甲物體運(yùn)動時能不能選甲物體為參照物？ 答：不能.六問：研究甲物體運(yùn)動，除甲以外是不是其他物體都可以作為參照物？ 有多少個物體呢？ 答：除甲以外有無數(shù)個物體作為它的參照物.七問：在無數(shù)個參照物的情況下甲物體的運(yùn)動情況有無數(shù)種嗎？（思考很久，出現(xiàn)爭議）答：不是，就兩種運(yùn)動和靜止.最終判斷物體是運(yùn)動還是靜止是相對于參照物來說的，這節(jié)課的內(nèi)容就在一問一答中的互動中順利完成，學(xué)生積極參與，討論激烈，很有成就感.

物理學(xué)科表達(dá)物理規(guī)律的方式有很多種，例如公式、文字描述、圖像、表格等，教學(xué)過程中充分理解這些表達(dá)方法的內(nèi)涵，可以借力幫助學(xué)生理解物理規(guī)律的本質(zhì)，有些時候達(dá)到事半功倍的作用.例如晶體和非晶體熔化圖像是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的，圖1 是晶體熔化圖像，分析圖像，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出了晶體和非晶體熔化的條件和熔化時的特點(diǎn).進(jìn)一步分析圖像，會發(fā)現(xiàn)圖像中包含了很多的熱學(xué)規(guī)律，以圖1 為例，整個實(shí)驗(yàn)過程吸熱，但圖像是用時間表示，在后面探究物質(zhì)比熱容實(shí)驗(yàn)中吸放熱多少用時間長短表示在這個圖像中已經(jīng)有了實(shí)驗(yàn)根據(jù)，而且明確指出是在相同熱源的情況下，因?yàn)樘骄烤w的熔化條件實(shí)驗(yàn)就是始終有一個酒精燈（或水浴法）加熱，當(dāng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中吸放熱多少究竟是用溫度變化還是加熱時間表示出現(xiàn)理解混亂時（這永遠(yuǎn)是學(xué)生認(rèn)知出現(xiàn)偏差的焦點(diǎn)），反過來對這個圖像加深分析，讓學(xué)生明白溫度變化（縱坐標(biāo)）與吸收熱量或加熱時間（橫坐標(biāo)）在實(shí)驗(yàn)中分別代表不同的物理量，簡單說溫度變化已經(jīng)另有他用.這樣學(xué)生就容易理解了.進(jìn)一步分析圖1 所示圖像發(fā)現(xiàn)AB和CD階段吸熱溫度升高，但是保持各自的物態(tài)（固態(tài)和液態(tài)）不變，BC過程吸熱溫度不變化但是物態(tài)在變化.針對整個實(shí)驗(yàn)過程是不是可以這樣幫助學(xué)生理解.晶體吸熱（或放熱），會產(chǎn)生兩種結(jié)果：改變物態(tài)或改變溫度，根據(jù)控制變量思想，物態(tài)不變，溫度改變；溫度不變物態(tài)改變，而物態(tài)變化導(dǎo)致物質(zhì)狀態(tài)變化，最終就是物質(zhì)的比熱容變化.用這個方法很容易解釋生活中吸放熱的應(yīng)用，例如灑水為什么能降溫？ 水汽化變成水蒸氣吸熱.對于難以理解的問題通過直觀的物理規(guī)律（圖像等）在熟悉知識的基礎(chǔ)上加以提煉，減輕學(xué)生的思維負(fù)擔(dān)的同時還幫助學(xué)生養(yǎng)成深刻分析問題的習(xí)慣.

圖1

再例如對于物體內(nèi)能概念的建立和物體內(nèi)能與哪些因素有關(guān)同樣也是建立在原有知識的基礎(chǔ)上，采用類比的方式，類比的依據(jù)就是機(jī)械能概念、機(jī)械能的影響因素和分子動理論的相關(guān)內(nèi)容，如表1、表2所示.

表1

表2

綜合機(jī)械能的概念影響因素和分子動理論基本內(nèi)容，很直觀地引入了內(nèi)能的定義：物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運(yùn)動具有的動能.動能和分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能.同時內(nèi)能的影響因素從微觀角度與分子數(shù)、分子動能和分子勢能有關(guān)，而宏觀的角度則是質(zhì)量、溫度和物態(tài)有關(guān)（物態(tài)變化的本質(zhì)就是分子距離的變化）.

3 潛心探索，有效實(shí)施探究性教學(xué)

在進(jìn)行探究式教學(xué)時，教師創(chuàng)設(shè)一定的探究情境，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入其中，制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心，在解決矛盾的過程中獲取規(guī)律.新課標(biāo)要求探究式教學(xué)，筆者認(rèn)為探究式教學(xué)并不僅僅用實(shí)驗(yàn)探究的方法進(jìn)行教學(xué)，而是針對學(xué)生的認(rèn)知能力和認(rèn)識水平，對物理知識進(jìn)行個性化教學(xué)的模式，由于物理課時有限，物理知識講解不可能面面俱到，組織教學(xué)時就要運(yùn)籌帷幄，物理知識不能全覆蓋，但是學(xué)習(xí)物理的方法可以盡量做到考慮周全.為了便于教學(xué)和評估，測量固體密度無論是實(shí)驗(yàn)操作還是中考試題都是重點(diǎn)考查內(nèi)容，尤其是在只有托盤天平的情況下測量物質(zhì)的密度，不僅對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做了能力上的要求，往往還會對誤差進(jìn)行合理的分析.對初學(xué)者來說存在跨越式的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)思路不清導(dǎo)致誤差的形成原因不明，就談不上對誤差偏大還是偏小的正確判斷.困惑之一在于用多少水的體積表示被測固體的體積.對于量筒能正確測出液體的體積是學(xué)生應(yīng)該明確的，用量筒測固體的體積，是通過測量被固體排出液體的體積來表示，適時植入V浸=V排液的測量思想，固體全部浸沒時排出的液體的體積就是整個固體的體積.如圖2（溢水法）和圖3（加水法）測固體體積的方法正常情況下是學(xué)習(xí)密度和浮力知識時才提及，很多課外學(xué)習(xí)資料也大多是按照這樣的順序體現(xiàn)的.這部分內(nèi)容對8 年級學(xué)生來說是全新的測量方法，盡管教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生知道量筒只能直接測量液體的體積，并沒有要求更深層次的理解，但考慮到后面的密度和浮力學(xué)習(xí)算是基本要求，同時又是難點(diǎn).在教學(xué)過程中使用量筒測體積時把有關(guān)體積測量的相關(guān)方法提前介紹，不僅加深了對量筒測量體積實(shí)質(zhì)的進(jìn)一步理解，同時對后面出現(xiàn)的測量固體的密度做到了知識上儲備.不僅把重難點(diǎn)進(jìn)行合理分解，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，同時又把學(xué)過的知識進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，最大程度地做到將相關(guān)的知識點(diǎn)連成線，教學(xué)方法強(qiáng)弱相輔，主次有分，不僅節(jié)約的時間成本，又讓學(xué)生對物理知識的關(guān)系進(jìn)行了空間上的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生真正的自主學(xué)習(xí)的能力，也讓學(xué)生對知識的理解更通透，更扎實(shí).

圖2

圖3

物理概念和規(guī)律是科學(xué)內(nèi)容的重要部分，在教學(xué)過程中不僅要重視物理概念和規(guī)律的具體內(nèi)容，還要幫助學(xué)生加深對概念和規(guī)律的理解和應(yīng)用.對物理知識的理解和應(yīng)用，不同學(xué)生可能還存在著思維模式上的差異，難以理解，不會應(yīng)用.物理學(xué)的理念“從生活走向物理 從物理走向社會”，從生活中尋找熟知的現(xiàn)象作為分析物理規(guī)律的背景，符合初中生的興趣愛好和思維模式.例如“曹沖稱象”的歷史典故學(xué)生非常熟悉整個操作過程，教師趁機(jī)把每一個步驟的物理思路分析透徹，能夠幫助學(xué)生了解等效替代思想的本質(zhì)，由此遷移出用等效替代法測出未知電阻阻值的基本思路，能夠真正掌握這一特殊的測量方法.如圖4 是用等效替代法測未知電阻的兩個電路圖，對于實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)過程中開關(guān)閉合的先后順序、實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)以及滑動變阻器滑片移動情況，學(xué)生理解不透徹.此時可以把這個實(shí)驗(yàn)與“曹沖稱象”方法合理比對：把未知電阻Rx與大象類比、電阻箱與大小不一但質(zhì)量可知的小石頭類比，大家都知道大象和石頭是先后放在船上的，說明未知電阻Rx和定值電阻R0是獨(dú)立工作，在同一電路中應(yīng)該并聯(lián)連接；電表用來做記號、滑動變阻器類與小船起著保護(hù)作用.實(shí)驗(yàn)過程中先把大象放船上做上記號（閉合開關(guān)S1后先合上開關(guān)S3，移動滑片記下電表示數(shù)），把大象趕下船，往船上放石頭，直至達(dá)到記號處（斷開S3再合上S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值直至電表示數(shù)相同），石頭質(zhì)量之和就是大象質(zhì)量（電阻箱的阻值大小就是未知電阻Rx的阻值）.可以教師在教學(xué)時針對學(xué)生“按方抓藥”，體現(xiàn)教學(xué)“不同的過程和方法”，拉近物理學(xué)和生活的距離，讓學(xué)生感到科學(xué)的真實(shí)性和趣味性，可以補(bǔ)充課程資源，增強(qiáng)學(xué)生對知識的認(rèn)同感.

圖4

成功的物理教學(xué)能夠轉(zhuǎn)變教育觀念，教會學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)技能；真正的課教學(xué)實(shí)現(xiàn)師生之間的和諧，達(dá)到完美的教學(xué)境界.教師與師生的關(guān)系不再是一桶水和一滴水的關(guān)系，而是逐漸演化由一滴水影響一桶水的全新教學(xué)模式.