抛锚式教学模式在物理教学中的应用——以“光电效应”为例

曾 燕

(江苏省常熟中学，江苏 常熟 215500)



抛锚式教学模式在物理教学中的应用
——以“光电效应”为例

曾 燕

(江苏省常熟中学，江苏 常熟 215500)

抛锚式教学模式有利于激发学生学习动机、培养合作学习能力，教师通过设计合理的“锚”，利用恰当的方法将“锚”进行“设”“抛”“解”“起”，从始至终，不是直接把知识告诉学生，而是进行引导，从而由学生通过自己及小组的努力，构建相应的知识体系.

物理教学；抛锚式教学模式；光电效应

“光电效应”是人教版物理选修3-5第十三章第2节内容，光电效应是指在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，在探究光的本性的历史过程中，有着重要的地位.利用传统教学方式，学生对该知识的理解显得有点吃力，笔者在“光电效应”的教学中运用抛锚式教学模式，取得了较好的教学效果.

1 课堂教学实录

片段一

师：大家都知道爱因斯坦是伟大的物理学家，1921年因成功解释光电效应等而获得了诺贝尔物理学奖，大家想不想知道什么是光电效应？爱因斯坦又是如何成功解释的？首先看一组图片(如图1)，来谈一谈你对光的认识.

生：光是沿直线传播的，光能发生折射、反射、干涉等现象，光可以分成单色光和复色光等.

师：同学们对光还是有着比较丰富的认识，但是有没有思考过，光到底是什么？

生：光是粒子.

生：光是波.

师：同学们提出的观点都必须要有依据，试着讨论一下，并说出你的依据(回顾关于粒子说与波动说的争论).

片段二

师：先看如图2的电路(分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置)，如果开关闭合，电路中会有电流吗？理由是什么？

图2

生：没有.铜网与锌板间是空气，不导电.

师：(演示实验)第一步用紫外线照射锌板，第二步用日光灯照射锌板，第三步把紫外线移近或者远离锌板，分别观察检流计读数变化(如图3).

图3

师：看了这几个实验现象，你有什么样的想法或者疑问？

生：为什么会有电流？电流的有无为什么会和所用照射光有关？……

师：首先要找出电流的来源(电荷定向移动)，是什么在铜网和锌板之间的空气中定向移动？(自由电子)，它来自于金属，锌板内锌原子核外最外层价电子比较容易脱离原子核的束缚，受到紫外线照射后，这些电子便从锌板表面逸出，这便是光电效应现象，这些电子叫做光电子.在历史上光电效应现象对光的本性的认识有着重要的作用.

片段三

图4

师：关于光电效应的研究对象，你觉得应该是什么？

生：入射光和光电子.

师：入射光有强弱之分以及频率高低的区别，那么光电子呢？

生：有从金属板内出来的个数，还有出来时的速度.

师：很好，我们把语言规范下，是单位时间内出来的光电子数目以及它们的初动能.

师：如何测出单位时间内逸出的光电子数？

生：让它们全部进入电路，用电流表读数反映.

师：很好，如何设计这样一个电路图？

学生通过小组讨论，设计出如图4所示的电路.

片段四

图5

师：看这样一个演示实验，请同学们体会一下“逸出功”.在如图5所示的一个圆弧曲面上，乒乓球放置在曲面最低点，相当于电子在金属内部，它要飞离曲面，需要一定能量，我们用另外一个小球从一定高度释放，通过撞击，让乒乓球获得能量，相当于利用入射光让电子获得能量.

学生参与实验操作，体会逸出功的概念.

师：我们用不同频率的入射光，对应的是一个光子的能量高低，所以我们可以用本实验中撞击球的初始高度来类比为入射光的频率，为了直观一点，我们用高度类比为频率，频率越高，撞击球的初始位置越高，我们可以从低到高贴上红、黄、蓝的标记，表示相应入射光的频率.

学生再次参与实验操作，体会爱因斯坦的光电效应方程的物理意义.

2 抛锚式教学设计分析

(1) “设锚”

抛锚式教学是以美国教授约翰·布兰斯福德为首的旺达比尔特认知小组于20世纪80年代末、90年代初提出的教学策略，这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上，确定这类真实事件或者问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了.在片段一中，笔者将“锚”以图片的形式引出，让学生利用当前已有的知识，对图中丰富的光的现象作出相应的光特性描述.一方面可以对以往知识进行巩固，提高学生的口头表达能力.另一方面让学生在合作讨论过程中对光的本性作进一步思考.

(2) “抛锚”

物理是一门以实验为基础的自然学科，能让学生亲眼目睹实验现象，那是最佳的教学手段，因此在片段二中设计了用实验作为“抛锚”(设置真实的实验情景)，这一目的是让学生清楚地发现这节课需要解决的中心问题.光电效应的实验装置简单明了，实验现象清晰，利用紫外线和日光灯两种不同光源照射锌板，并对比实验现象，学生可以加深对光电效应中“极限频率”这个概念的理解.

另外，通过观看实验现象，笔者提出了一个问题：“看了这几个实验现象，你有什么样的想法或者疑问？”这样的“抛锚”(抛出问题)要比直接把所有疑问帮学生罗列出来要好得多.抛锚式教学模式重视让学生参与问题的提出，让学生主动建构知识.在抛锚式教学模式中，教师的任务是做好引导、协助的工作，所以在学生提出各种各样的问题后，做好总结，之后引导学生如何解决这些问题.

(3) “解锚”

“解锚”就是解决问题，需要师生配合，以学生为主体，学生可以进行分组讨论.在对光电效应现象的研究过程中，首先要找到研究对象，“光”指入射光，“电”是金属板里飞出来的电子，通过小组讨论的形式，学生用“集体的智慧”找到这两个关键的研究对象，那么之后的实验现象归纳就显得比较顺利.

对实验现象的归纳，需要重新设计电路图，而且这个电路图在高考中出现的概率也很高，因此在片段三中，通过师生合作，逐步将电路图设计出来.之后利用多媒体视频播放，将实验过程展示出来，并找到四个实验规律.

“物理物理，见物讲理”，接下来，就是对这些实验现象的解释了，此时利用传统的电磁理论解释光电效应现象、“矛盾”、爱因斯坦的“光子说”等教学过程，均通过小组合作讨论后由代表总结.

在片段四中，笔者设计了一个类比实验，帮助学生理解逸出功、光电效应方程，让学生亲手做实验，逐步体会.当初次接触一个新的物理模型，有些“会学习”的同学会努力在脑海中搜索熟悉的相近模型来作类比，而这个意识并非人人都有，而且在40分钟课堂的限制下，可能没有更多的时间让他们去“搜索”，所以，教师帮助他们设计一个比较直观简单的模型来熟悉光电效应，教师起到了“协助”作用.

(4) “起锚”

一节课要首尾呼应，有始有终，既然开始时“抛”了“锚”，最后一定要“收起”这个“锚”.这就是教师评价、学生自我评价以及学生间互评的阶段，学生自己来回答刚才所提出的问题，在回答过程中有不足之处，由同学补充说明，同时教师给出合理的评价.

3 结束语

抛锚式教学模式有时也称“实例式教学”或“基于问题的教学”，它不是把现成的知识直接传授给学生，而是给学生一个现实的情景，由学生自己提出问题，解决问题.在此期间，教师适时介入，做好相应的援助以及帮忙“搭一下脚手架”.学生在小组合作过程中，培养了合作意识、分享意识，通过小组成员之间的探讨、互补知识共同提高，同时也提高了同学们提出和解决问题的能力.

[1] 高文，王海燕.抛锚式教学模式(一)[J].全球教育展望，1998，(3).

[2] 高文，王海燕.抛锚式教学模式(二)[J].全球教育展望，1998，(4).

[3] 王超良.物理实验在创设问题情景中的作用[J].教学月刊(中学版)，2011,(11).

[4] 陈冠群，黄树生.抛锚问题情景 激发主动探究[J].江苏教育研究，2014，(1).