支架式教學在高中物理課堂教學中的實踐研究
--以人教版新教材第二冊“萬有引力定律”為例

梁繼華

(宿州市第三中學 安徽宿州 234000)

隨著新課程改革的不斷深入,高中物理課堂教學模式和教學理念都有很大的變化。傳統的教育觀念、灌輸式的教學方法、學生被動地接受知識的現象將逐漸被淘汰或消失。物理教師應認真學習和領會新課改精神,研讀新課標、學習新課程、把握新高考,不斷更新教育觀念,創造性開展教學工作。支架式教學作為一種新型教學模式,依據建構主義理論,要求教師在學生的最近發展區內為學生搭建合適的支架,讓學生在支架牽引下積極參與課堂活動,使課堂教學更加生動和充滿期待。

一、高中物理教學存在的誤區

物理學科是以實驗為基礎的自然學科,課堂教學應該是豐富多彩的,充滿猜想、質疑、探究、再現等精彩片段。但是當前,高中物理日常課堂教學主要存在以下五個誤區。

(1)重“難”輕“基”。教師認為只有通過練習大量的難題、講授較深的知識,才能提高學生能力,不重視基礎知識、基本技能、基本方法的傳授。這種不顧學生接受能力,不遵循教學規律的做法,往往會使學生對學習物理產生畏難情緒,挫傷學習積極性。

(2)重結果輕過程。教師認為只要把解題套路和方法教給學生,學生按部就班地套用就行了。由于沒有經歷過程的分析和體驗,學生往往陷入固定的思維模式,高階思維能力和創新能力難以得到培養。

(3)重課件輕板書。教師認為每節課內容應該是大容量的,PPT課件做得很精彩,板書很少或者沒有,按照課件一講到底。這種快節奏、大容量的教學模式往往使班級學生出現兩極分化現象,基礎差的學生聽不懂、跟不上。

(4)演示實驗取代分組實驗。教師認為只要把實驗目的、實驗原理、實驗步驟講解清楚了,學生就能掌握了,以課件動畫演示實驗取代分組實驗。這種做法忽視了學生動手操作能力、合作探究能力、科學思維能力的培養,忽視了其對科學探索的體驗和感悟。

(5)低效高耗的“題海戰術”普遍存在。教師認為學生所練的題量越大越多,解題能力就會越強。機械重復、針對性不強地大量刷題,不注重典型習題的一題多解和一題多變的分析歸類,不僅增加了學生學業負擔,而且在提升學生思維能力和靈活解決實際問題能力方面也收效甚微。

這種講不到點、練不對路、思不到位、做不得法的傳統教學模式忽視了對學生認知過程的準確定位分析,嚴重阻礙了學生的個性發展。

二、支架式物理課堂教學實施策略

高中物理課堂教學要以物理知識體系為載體,以學生能力發展為出發點,強化必備知識和關鍵能力,進一步提升學科素養,最終實現學生綜合素質的全面提高。因此,在實際教學過程中,教師要不斷地學習新教材,研究新課標,把握新高考,遵循學生認知規律,深入課堂教學實踐,精心設置問題情境,激發學生認知沖突,提高學生學習興趣,最終收到最佳的教學效果。在有利于學生知識建構和能力培養的多種教學模式中,支架式教學模式以其自身的優越性備受青睞。

(一)了解學情,尋找最近發展區

蘇聯心理學家維果茨基的研究表明,兒童的發展存在兩種發展水平:一種是兒童在獨立活動中所達到的解決實際問題的水平,一種是在有指導的情況下借助成人的幫助所達到的解決問題的水平。這兩種水平之間的差異,就是兒童的最近發展區。最近發展區是一個潛在的虛擬的認知空間。每個學生個體有著不同的家庭狀況、不同的生活環境,擁有不同的“元認知”和“前概念”,在認知事物的角度、思維方式以及理解的深度等方面也有所不同。同在一個班級的學生往往存在不同的最近發展區。教師要認真分析班級學生個體差異,遵循學生認知規律,依據新課程標準,研讀新教材,精心設計導學案。學生在課前依照導學案先進行自主預習,為新的課堂教學奠定基礎。學生在自主學習的過程中發現新問題,嘗試自行解決新問題,未能解決的列出問題清單,然后由各學習小組組長收集本組學生的問題單,形成最小問題集。教師對各組提交的最小問題集進行梳理整合,分析問題所在,找出學困原因。分析學生現有的知識水平和潛在的可能達到的知識水平,找準絕大多數學生的最近發展區,是有效實施課堂教學的前提,能加速學生的發展。

(二)在最近發展區搭建支架

在對某一具體物理知識的學習中,學生要經歷兩個階段,一是從感性認識到理性認識階段,二是從理性認識到實踐運用階段。通過課前下發的導學案,學生自主預習基本能達到第一個階段,第二個階段的落實是課堂教學的重點環節。教師根據學生的課前預習情況和提交的最小問題集,認真思考和研究學生在自主學習遇到的各種問題,分析問題原因和可能存在的思維障礙,然后再依據新課程標準的要求進行二次備課,從日常生活、生產實踐、科技前沿中廣泛選取背景材料,精心設計問題情境,在最近發展區建立概念框架,搭建問題學習支架。

在學習“萬有引力定律”這節內容時,從培養學生科學思維、科學探究素養的角度,讓學生經歷萬有引力定律的邏輯推導過程是最有價值的。教師要盡量避免邊講解邊推導的教學模式,要讓學生積極參與“模擬發現”這個過程,通過問題引導,激勵學生經歷邏輯推理和分析過程,學生在學習開普勒三個定律的基礎上,對行星的運行規律已有初步的認識,但對行星為什么要這樣運動、受到的這個力具有什么特性以及它的表達式是怎樣建立的認知不足。

建立框架:通過導學案讓學生對生活中勻速圓周運動實例進行回顧,重溫向心力、向心加速度、線速度、角速度、周期等基本概念和開普勒三個定律,以及對應的基本關系式,摸清學生認知水平。

搭建支架:設置問題情境,激發學生的深度思維。

支架1:是什么力使行星繞太陽運動的?

支架2:若行星繞太陽的運動可看作勻速圓周運動,行星與太陽之間引力的方向是什么方向?為什么?

支架3:行星的運動和生活中的圓周運動是否遵循同樣的規律?

支架4:行星運動所需要向心力大小與哪些因素有關?表達式是怎樣的?

支架5:如果要通過天文觀測的數據驗證上述公式,對公式應該怎樣處理?(天文觀測難以直接得到行星運動的速度v)

支架6:能否認為力與距離成正比?相距越遠的物體受到的引力越大嗎?

支架7:太陽對行星有吸引力,那么行星對太陽有沒有吸引力呢?力的大小又與哪些因素有關呢?

設置的問題層層遞進,持續激發學生求知的欲望和探究興趣,有效地培養了學生的科學探究能力和良好思維品質。

(三)激發動力,合作探究

學習本身就應該是學生主動求知和積極探尋的一個過程。在這一過程中,學生總會對一些物理現象、物理概念、物理規律提出疑問甚至出現各種錯誤的理解。作為教師,我們是直接解答糾正這些質疑和錯誤,還是讓學生在經歷錯誤、修正錯誤的多次嘗試中找到錯誤的根源從而形成正確的認知?在學習上遇到困難時,教師是直接灌輸憑經驗總結出來的解題套路、步驟,還是教給學生基本方法和思路,讓學生經過自己深入思考、分析推理、甄別加工最終突破難關?

在學習“萬有引力定律”這節內容時,在探究“月-地檢驗”這一環節,地球繞太陽運動,月球繞地球運動的力是否為同種性質力?這種力與使蘋果的下落的力是否也是同一種性質力?教師在學生最近發展區搭建支架,創設真實情境和真實任務,設計系列探究活動,讓學生親身經歷知識的誕生和應用過程。

支架1:假設地球與月亮間的作用力和太陽與地球間作用力是同種性質力,其表達式是怎樣的?

支架2:月球在這個力作用下做什么運動?其向心加速度表達式是怎樣的?

支架3:假設地球對蘋果的作用力也是同種性質力,其表達式是怎樣的?

支架4:蘋果在這個力作用下做什么運動?其加速度表達式是怎樣的?

支架5:這兩個加速度的比值是多少?(r≈60R)

學生分組研究與討論,找出對應加速度表達式,求出對應的比值:

支架6:若已知地月之間距離r=3.8×108m,公轉周期T=27.3 d,g=9.8 m/s2,能否驗證前面的假設?

學生分組計算檢驗并得出結論:

通過邏輯推理、數據檢驗,學生得出結論,最后由各小組代表進行成果展示,充分發表自己的想法和見解,小組間再相互補充和解疑,老師在必要時給予適當的點撥與評價。在這一過程中,原來想法各異、觀點不一、意見不同的學生經過思想火花激烈的碰撞,慢慢達成共識。在共享集體思維成果的基礎上,對當前所學知識有了全面的深入理解,完成對所學知識的有意義構建,有效地培養了科學探究能力、科學思維能力以及發現問題和解決實際問題的能力。所以在課堂教學中,教師要給學生留出足夠的自主解決問題的時間和空間,大膽放手讓學生進行自主探究,自主選擇解決問題的方法,協作完成探究任務,讓學生充分經歷“重新發現”的過程,體驗學習的樂趣,享受成功的快樂,激發主動學習的內驅力。

新高考評價體系聚焦“關鍵能力”和突出“思維品質”的考查,鼓勵學生多角度主動思考、深入探究,發現新問題、找出新規律,在學習和備考中減少死記硬背和“機械刷題”,培養高階思維能力和知識遷移應用能力,將學生從傳統的對知識的簡單占有中解放出來,強化關鍵能力,提升學科素養和高階思維品質。隨著高考改革的不斷深入,高中教學將逐步實現從“單一傳授知識”向“注重能力培養”轉變,課堂教學將會實現從“授人以魚”到“授人以漁”轉變。支架式教學是實施這些轉變的有效手段,一線教師應高度重視,并在今后課堂教學中逐步提升課堂駕馭能力和應變能力,盡快適應高考改革的要求。

總之,支架式教學作為一種新興的以學生能力發展為中心的新型教學模式,打破了以教師為中心、以知識講授為主的傳統教學模式。支架式教學能為學生開啟心智、獨立思考、敢于質疑、積極探索提供更多時間和空間,全方位地激發學生學習潛能和求知動力,著重培養學生的科學探究和高階思維能力,使課堂教學更加生動和充滿期待。如何靈活開展好支架式教學,有效提高課堂教學質量,仍需要廣大一線教師不斷深入地探索和研究,加強物理課堂教學實踐并逐步加以完善。