例談“扶放有度”支架式教學在物理教學中的應用

劉虹辰　宋善炎

［摘 要］隨著教學改革力度的不斷加大，構建高水平人才培養體系，推進素質教育，成為新時代重要人才培養任務。課堂教學在從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變的過程中，經常會碰到“扶”“放”程度問題，“放”并非越開放越好，“扶”也要避免灌輸。在實際教學中，應當圍繞核心素養，合理扶放，促進學生學習能力的發展。

［關鍵詞］扶放有度；教學支架；物理教學

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）14-0045-05

自新課改實施以來，課標要求已從“三維目標”升華到“核心素養”，強調落實立德樹人的根本任務，提倡讓學生做學習的主人。但在課堂上，如何讓學生真正參與進來，卻沒有合適的框架結構和明確的理論支持。尤其是高中物理選擇性必修3部分，知識內容進入到微觀世界，學生存在建構概念困難的問題。“扶放有度”支架式教學，可以為新課程下的物理教學提供參考。

在傳統教學中，教師在提供了示范之后，就直接讓學生獨立完成任務。幾乎沒有教學開放度，未能很好地運用啟發式教學原則，無法激發學生對知識進行思考，因而無法將知識內化，難以實現新課改要求培養學生綜合素質的目標。在某些優秀的示范課上，教師提供示范，讓小組深入交流，并提供針對性的教學輔導，讓學生獨立完成學習任務［1］。這種看似已足夠好的課堂，依舊缺少深入學習，且沒有組織學生進行創造性假設與批判性反思。學生接受這樣的教育，也難以培養核心素養。為此，引入“扶放有度”的支架式教學，并探討實際教學中教師如何平衡“扶”“放”的程度，從而提高課堂教學的有效性。

“扶放有度”支架式教學由四個部分構成：教師示證、教師輔導、同伴協作和獨立表現［1］。前兩個部分由教師為主導，后兩個部分以學生為主體。本文對這四個部分進行分析探討。

一、教師示證

在示證部分，教師的重要任務是闡釋，而不是照本宣科。目的是幫助學生掌握認知過程和元認知思維。教師應當做到三點：明確目的，示證策略與技能，關注學生表現。

（一）明確目的

在繁重的學習壓力下，學生往往難以養成課前自主學習的習慣。因此在每節課開始授課時，可以讓學生明確學習目標，幫助學生合理分配關注度，集中注意力，引導學生與已有概念建立聯系并產生聯想［2］。主要闡明三個要點：本節知識點、科學方法、應用價值。以人教版高中物理必修第一冊第一章第一節“質點 參考系”為例，正如標題，這節課的學習內容是質點和參考系。在初中階段就已學習過參照物是用來比較物體運動的標準。參考系類似參照物的升級版，今天就系統學習一下。

質點其實在做題中經常用到，如在計算小車速度時，好像沒有計算過車身長度，為什么可以這樣呢？其實大家在不自覺中已經運用了理想模型法。學會質點知識，有助于把運動學問題分類，使學生在解題時更能有的放矢。

（二）示證策略與技能

在進行習題教學時，教師往往是提供題目讓學生作答，再統一講解；或者是參照答案講解一道例題就讓學生獨立完成。這樣的習題課難以讓學生將物理現象和科學本質聯系起來，不利于學生形成物理觀念。良好的示證過程需要教師注意表達方法，示范自己的認知過程。教師可為任務命名，闡述任務目的，解釋運用策略，向學生展示操作過程，提醒易錯點。下面以一道電磁感應與運動學結合的習題為例，淺談示證策略。

［例1］（多選）如圖1所示，電阻不計、間距為[l]的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應強度為[B]、方向豎直向下的勻強磁場中，導軌左端接一定值電阻[R]。質量為[m]、電阻為[r]的金屬棒[MN]置于導軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力[F]的作用由靜止開始運動，外力[F]與金屬棒的速度[v]的關系是[F=F0+kv]（[F0、k]是常量），金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好。金屬棒中感應電流為[i]，受到的安培力大小為[FA]，電阻[R]兩端的電壓為[UR]，感應電流的功率為[P]，它們隨時間[t]變化的圖像可能正確是圖2中的（）。

本題是一個電磁感應與運動學結合的綜合圖像題，對學生綜合素質要求很高。本題涉及法拉第電磁感應定律、安培力、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律、函數圖像等內容，對學生理解能力、模型建構能力、邏輯推理與判斷能力、數據處理能力有一定的要求。

示范過程可以這樣展開：首先明確這是一道結合函數知識的圖像題，需要關注坐標軸、點、線、斜率，必要時關注面積［3］。對這道題來說，要根據外力變化，尋找電流、安培力、外電路電壓和電流總功率的關系。研讀題目發現，所求物理量都與時間變化和電流變化有關。很顯然利用時間規律需要分析運動狀態，這是極為復雜的，因此可以先列出電流關系式。金屬棒[MN]相當于電源，結合楞次定律可得感應電動勢[E=BLv]，由閉合電路歐姆定律得感應電流[I=BLvR+r]，進而求得[FA=BIl=B2l2vR+r]，[UR=IR=BlvR+rR]，[P=IE=B2l2vR+r]。列出公式后發現，所求物理量都與速度[v]成正比，只要分析速度的變化趨勢即可根據函數圖像特性求解。把電學與運動學雜糅的混合問題轉化為了單純的運動學問題。通過上述內容的分析，帶領學生掌握問題變量較多時的化簡方法，相互作用觀在解題中得以強化。由受力分析可知，物體豎直方向支持力和重力的作用效果相消是顯而易見的，但物體水平方向受到向右的變化的外力，以及運動切割磁感線產生的安培力，借助左手定則可判斷安培力方向向左。由牛頓第二定律可得[F-FA=ma]，將[F=F0+kv]代入，即[F0+kv-B2l2vR+r=ma]。對這個公式的分析，是整個題目最考驗數學推理能力的部分，也是最容易出錯的部分。對自變量[v]合并同類項有，[F0+k-B2l2R+rv=ma]。此時公式已經化簡成簡單的一次函數，分類討論[k-B2l2R+r]的正負值，當[k-B2l2R+r>0]時，隨著[v]增大，[a]也增大，金屬棒做加速度增大的加速運動，圖像斜率不斷增大；當[k-B2l2R+r<0]時，隨著[v]減小，[a]也減小，金屬棒做加速度減小的加速運動，圖像斜率不斷減小，最后[a=0]時保持不變；當[k-B2l2R+r=0]時，金屬棒做勻加速運動，斜率不變。經過上述數學推導，不僅可以強化計算能力，培養嚴謹的思維習慣，而且能認識到跨學科的內在聯系。

（三）關注學生表現

形成性評價關注學習過程，有利于及時揭示問題，及時反饋，及時改進教與學活動。形成性評價能夠通過不同形式的反饋給學生提供具體的幫助和指導［4］。關注學生的表現，并不是用簡單的方式評價正誤，尤其不應該在發現學生學習存在困難時，就直接選擇降低任務的復雜性和難度。在學生解題時，教師應該深入到學生中，仔細觀察每一個學生的解題思路和學習進展，同時可以和遇到學習阻礙的學生交流溝通，傾聽學生與同伴交換的解題思路，并給予針對性的指導。在這一階段，很多教師僅根據學生答案的正誤，決定教學進度，往往是發現學生理解困難就降低任務的復雜性，甚至直接講述。學習中遇到的阻礙是鍛煉思維能力和邏輯能力的寶貴資源，直接提供解題思路就錯過了一個良好的學習機會。更重要的是，教師根據學生反饋，要在巡視觀察中傾聽學生發言，由此決定是停留在教師示證階段還是進入下一階段（教師輔導）。

二、教師輔導

在“扶放有度”的支架式教學中，教師輔導部分是“扶”的精髓，是認知負荷從教師向學生轉移的階段，學生中出現了參差不齊的進度，需要教師及時幫扶，而教師如何在恰當的時機提供幫助，在何時退出是本階段需要特別關注的問題。在這個階段，教師通過提問、提示，為學生的技能和知識學習搭建“腳手架”［5］。教師要注意小組分組的方式，盡可能讓學習吃力的學生分在人數較少的組里，以便及時解決他們的疑惑；對于成績中等偏上的學生，同樣需要針對性的輔導，以便引領他們突破最近發展區，達到深度學習。要了解學生學習問題所在，提出有價值的問題是一種有效方法。根據答案情況決定提出新問題，還是通過給出提示、提供線索或直接解釋，給出解答過程。

（一）提出問題

提問不能是無效提問：學會了嗎？知道了嗎？此類封閉問題設計的認知層次較低，學生缺乏思考。提問應該更加具體，使問題符合情境發展，著眼于學生的思維邏輯，以對話的態度提出問題；提問方式多樣，要給學生留出思考的時間［6］。提出的問題應具有針對性、發展性、開拓性，在原有的知識水平上激發學習動力，幫助學生體驗克服困難的成就感，進一步增強學生學習的自信心。例如，學生在學習功能關系時，往往在摩擦力做功效果上存在障礙。

［例2］如圖3所示，質量為[M]、長度為[L]的小車靜止在光滑水平面上，質量為[m]的小物塊（可視為質點）放在小車的最左端。現用一水平恒力[F]作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的摩擦力為[f]，小物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為[x]。此過程中，以下結論正確的是（）。

A.小物塊到達小車最右端時具有的動能為[（F-f）（L+x）]

B.小物塊到達小車最右端時，小車具有的動能為[fx]

C.小物塊克服摩擦力所做的功為[f（L+x）]

D.小物塊和小車增加的機械能為[Fx]

師：在小物塊滑到小車最右端的過程中，小車都受哪些力？方向如何？小物塊呢？

生1：在豎直方向，小車受重力，方向豎直向下，地面的支持力，方向豎直向上，這兩個力是一對平衡力；小物塊也是一樣。在水平方向，小車受到的摩擦力向右；小物塊受到的摩擦力向左，拉力向右。

師：A選項里問的是哪一個主體？動能是怎么來的？

生2：主體是小物塊，由合外力做功轉化為物體動能。

師：合外力做功的大小？小物塊運動的距離應該是多少呢？是[L]、[x]，還是其他情況？先幾個人為一小組互相討論一下。

生3：合外力大小是[F-f]，距離是小車的長度[L]。

師：生3對合外力的分析到位，但是對力經過的距離還沒有完全理解。請試著把初、末位置兩種情況畫出來看看。

生3：距離是[L+x]。剛剛說的不對，合外力作用在整個運動過程，不止是在小車上經過的距離。通過畫圖也能看出來，合外力經過了兩段距離。

師：同學們已經能很好地分析合外力和動能轉化了。那么機械能呢？根據剛才的物理觀念，分析一下整個系統增加的機械能。

生4：動能和勢能統稱為機械能，由于重力勢能不變，沒有彈性勢能，所以系統機械能的增量就是系統動能的增量。

該題通過不斷地提出問題，暴露了學生錯誤的真正原因，以便幫助他們及時糾正錯誤。

（二）給出提示

提示是學生思路斷聯后重新連接的重要一環。提示主要分為四種：基于背景知識的提示、基于過程的提示、基于引發學生反思的提示、啟發式提示。（1）基于背景知識的提示，多用于已經學過的概念，定律被暫時遺忘或錯用時。例如在學習物體守恒定律一節，同屬于常用的守恒定律，可以通過回顧機械能守恒定律和動能定理引入，重現已經構建的能量觀，在原有的力學知識結構上演繹推理，搭建熱學知識體系，建立緊密聯系的物理觀念。（2）基于過程的提示，多用于提醒學生已經遺忘或未能完全掌握的規則或定律。在“機械運動”一章中有實驗“用單擺測量重力加速度”，實驗原理來自圓周運動的周期與加速度關系，由于間隔時間太長，學生在實驗原理推導過程中常存在遺忘現象。引導學生回顧遺忘的舊知識，領會實驗原理，確定合理的試驗方法和步驟，培養抽象思維能力，學習極限的科學方法，體會仔細認真的科學態度。（3）基于引發學生反思的提示，常見于元認知或下一步學習目標的提醒。（4）啟發式提示，可廣泛性運用于支架式教學的所有教學階段和任意種類的物理課堂教學中。物理概念教學、規律教學、實驗教學和習題教學都需要教師的講授指導，啟發式教學思想應時刻貫穿其中。

（三）提供線索

線索分為視覺線索、口頭線索、手勢線索和環境線索。有些情況下難以為學生提供明確的提示時，可以用提供線索的方式給學生提供更加明確清晰的幫助。視覺線索通過繪制圖表、儀器展示、現象演示或PPT播放視頻、圖片等形式提供，引發學生進行邏輯思考；口頭線索可以加重語氣、提高聲調、加快語速、加入程度副詞等方式引起學生對某部分加以注意；手勢線索通過指向關鍵詞、動作指向或身體運動展示某種過程；環境線索則是創設情境、使用教具或是生活實物貼近實際的應用。以“點電荷在磁場中受洛倫茲力”一節為例，由于涉及圓周運動、圓的性質及相關幾何知識并且和平拋運動的規律相近，因此使用多媒體設備結合幾何畫板動態展示軌道變化，幫助學生解題。

（四）直接解釋

有時候前三種方法都難以糾正學生的錯誤或者學生理解仍然有偏差時，教師就需要直接解釋，為學生解決問題。直接解釋并不等于徑直提供答案，應注意時機，要用在恰當的時刻，以避免學生長時間困頓于進退兩難的僵局，保護學生的學習積極性，重建積極樂觀的學習前景；同時也有助于課堂教學按時展開，照顧全體學生的學習進度。教師輔導階段是學生嘗試應用知識的關鍵階段。這一階段對教師的專業素養要求很高，教師何時介入？用何種方式介入？何時退出？何時轉入下一階段？都需要教師根據個人經驗對學生狀態加以分析，及時做出判斷。在這一部分，教師還需注意學生分組問題，有些學習進度較慢的小組需要更多的有針對性的指導，那么這一小組的人數就應該盡量精簡，以便提供專業化的輔導。有些教師會采取“同學互助”的方式開展小組活動，因此，學生的分組方式不應該是一成不變的，由于學習內容不同，故應根據教學需要調整分組。

三、同伴協作

在“扶放有度”的支架式教學中，同伴協作是在相互交流中加深對知識的理解，并在探討研究中發現知識缺漏，是養成物理觀念，鍛煉科學思維的重要一環。在同伴協作中運用到的表達能力、合作能力、團隊協作精神是培養科學態度與責任素養的關鍵。在傳統的合作學習中，教師參與較少甚至完全不參與，這就導致每一個成員的參與度無法掌控，對團隊成果貢獻度難以了解，以至于能力強的學生獨自完成任務而拒絕合作。同伴協作應根據任務性質，劃分基本小組活動和創造性小組活動。

（一）基本小組活動

基本小組活動形式較為簡單，最典型的“思考—配對—分享”形式多用于課堂管理，適合在日常教學中學生分心時用來吸引注意力。具體可用傳送帶式的交流方法，使學生經過一系列的位置變換，實現討論的目的，也便于收集有用信息。在進行“波的反射、折射與衍射”一節的教學時，可以運用下列儀器，第一個位置用發波水槽、振動發生器和擋板，讓學生觀察水波反射現象，第二個位置用深度不同的水槽觀察折射現象，第三個位置用一塊帶狹縫的木板觀察衍射現象。學生依次在一、二、三位置觀察并使用儀器完成實驗，教師應鼓勵學生積極動手改變實驗參數，記錄實驗數據。在每一個位置都鼓勵學生大膽猜想，相互交流，盡可能自行總結結論。

（二）創造性小組活動

創造性小組活動比基本小組活動的適用范圍更廣，旨在引導學生利用各自的智慧發散思維，合作分享，最后制訂解決方案，達到解決問題的目的。對小組成員要求也更高，為了能運用新知識解決現實問題，大家必須要有創新意識，責任、任務分配精細到人；對個人素質提出新挑戰，如何堅持觀點據理力爭又不傷害其他成員，對缺乏生活經驗的學生而言是存在難度的。在學完圓周運動之后，可以讓學生獨立總結拱橋模型和凹橋模型的特點。以兩個人為一小組，其中第一個學生明確問題內容并嘗試解答，用文字公式將思考過程加以呈現，第二個學生構建物理模型框架，嘗試總結這一類題型的解題方法。討論合作結束之后，共同寫出一份心得總結。讀書俱樂部是用來擴展物理知識面，豐富精神世界的流行做法，讀書俱樂部是讀書指導法的具體實施形式。教材的內容是精煉極簡的結論性知識，學生的學習如果只是簡單地停留在教材上，將難以形成積極主動的學習習慣。在“雙減”政策的影響下，實踐性作業更加受到重視。以自由落體為例，教師提供幾本相關書籍供學生選擇，讓學生任選一本，全班分享閱讀，共同解決同一個問題：重力加速度的應用，并寫下活動感受。

四、獨立表現

所有的學習過程，嚴格意義上來說都是“獨立”的，不管是教師還是同伴的作用都僅限于外部驅動，學習者自身的素質、學習能力、目標動力才是影響學習成果的直接內部因素。通過前面的學習，學生的認知水平已經達到了一定的高度，此時正是學生表達技巧和思維方式發展的最佳階段。在這一階段，主要聚焦于知識應用，反復練習強化鞏固。人們有一個常見的誤區，即認為獨立表現就是讓學生能重現已學過的知識。很顯然從教師示證開始，就已經在嘗試讓學生開始表現了，如果把目標設定為學生在獨立表現階段才可以達到完美，那么這樣的目標是不恰當的。學生獨立表現的目標在于理解自己的思考過程：我要去完成什么？我需要使用什么方法？這種方法使用正確嗎？還有更好的思路嗎？學生需要了解面對物理問題時自己的認知水平如何，及時掌握自己的元認知情況，這樣有助于不斷反思擺脫困境，自我調節推進學習進度。常用的獨立表現任務有：校內獨立表現和校外獨立表現。

1.校內獨立表現包括測試、組間交流和課堂展示等。教師在布置開放型任務時，要有明確的目的，要考慮學生如何尋找資料、需要使用哪些材料、需要制作什么作品以及學生要用到什么媒介來完成等問題。

2.校外獨立表現包括家庭作業和混合式學習。庫鉑等人的元分析研究表明：學生所做家庭作業的數量與其學習成績成正相關；隨著學生年齡的增長，影響效果更加明顯，尤其是初高中學生［7］。傳統的作業布置往往時間過早，課堂上剛剛學完知識，在幾個小時之后就布置當天的作業，讓他們獨立表現。學生僅僅是接受了這一新技能，還遠遠不理解如何運用，這樣學習責任就只能過早地轉移到學生身上，難以按時按量地完成作業。在初學階段，作業應該關注概念性知識的理解，螺旋式復習以激活上課講授的背景知識。混合式學習在疫情期間發揮了舉足輕重的作用，網絡平臺幾乎成為師生交流的唯一工具，新媒體技術不僅可以用作授課平臺，也可以輔助學生較好地完成作業，實際操作中，教師可以結合題庫配置針對性的習題。

“扶放有度”的支架式教學并不意味著在教學中使用時必須嚴格按照這個順序。應根據教學需要和學生掌握知識的情況，合理調整，從一個合適的階段入手。同樣，某些教學過程不是線性單向的，教學步驟也可以在同一節課里反復多次使用。學習是一個循環往復的過程，需要不斷練習，該教學框架也需要不斷調試，以期完美整合，進而提高課堂教學的有效性。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］［5］? 費希爾，弗雷.扶放有度實施優質教學［M］.徐佳燕，張強，譯.福州：福建教育出版社，2019.

［2］? 宋善炎.物理教學論［M］.長沙：湖南師范大學出版社，2002.

［3］? 羅鎮姬.提升學科核心素養，鏈接中考熱點題型：物理圖像教學探討［J］.物理教學探討，2020（11）：36-39，44.

［4］? 沈正杰.基于核心素養的高中物理考試評價與途徑［J］.物理通報，2019（7）：120-124.

［6］? 陳源，尹芳.淺談課堂提問的誤區及應對策略［J］.教學與管理，2018（6）：103-106.

［7］? COOPER H，ROBINSON J C，PATALL E A.Does Homework improve Academic Achievement？ A Synthesis of Research，1987-2003［J］.Review of Educational research，2006（1）：1-62.

（責任編輯 易志毅）

［基金項目］湖南省普通高等學校教學改革研究項目“基于深度學習的物理課程與教學論改革研究與實踐”（HNJG-2020-0164）。