让“猜想”与“情境”融合共生——以苏科版初中物理“浮力”教学为例

蒋 新

(南京市栖霞区教师发展中心,江苏 南京 210028)

众所周知,“猜想”是探究性实验教学中必不可少的一个环节,在教学实践中教师的一次随意性提问,可能会引发学生天马行空般的猜想,为了应对学生的每一个猜想,教师课前要做许多预设,然而即便如此,也不可能做到万无一失,对于课堂上许多“突如其来”的猜想,教师要么牵强应付,要么直接忽略,重视了猜想却忽略了验证,探究过程让人感觉虎头蛇尾．问题究竟出在什么地方呢?其实在课堂教学中,“猜想”环节不应该是不受约束的天马行空,倘若一个学生为了教师的表扬,不假思索的乱猜,其对学习的危害程度远超过不猜．正确的猜想应该是促进学生的思维发展,建立在一定经验和基础之上的合乎情理的猜想,也就是说教师应该让学生的“猜想”与课堂呈现的“情境”融合共生．

1 探究性实验的“猜想”案例及分析

前段时间,笔者应邀担任了市级赛课的评委,听了10几节“浮力”的新授课,总结一下在影响浮力大小因素的猜想环节中,共有两种典型的低效猜想．

1.1 开放性猜想

学生用弹簧测力计测量了在水中下沉物体浸没时受到的浮力后,接着是师生间的一段对话:

师:同学们,你们觉得影响浮力大小的因素有哪些呢?

生:物体的体积V物、物体的质量m物、物体底部在液体中的深度h深、物体密度ρ物、液体密度ρ液．

师:还有吗?同学们(为了让猜想尽可能充分,教师不停地启发)

生:液体质量m液、液体体积V液、物体底面积S物.

教师将这些猜想一一写在黑板上,一共有8个,其中V物、m物课前做了预设,ρ液是他需要的猜想,但其他几个都不是他所需要的,关键问题是物体排开液体的体积V排,这个因素没有人猜,当时上课教师就有点蒙,因为学生猜想的因素太多,控制变量又难,导致后面的验证过程有的直接忽略了．

点评:该案例中的猜想,由于教师没有做任何限制,因此学生的猜想五花八门,他们猜出了所有他们能想到的因素,但这样的猜想有效吗?其实这样的猜想,学生仅仅是为了满足或配合教师的提问罢了,里面没有多少是真正通过实验后认真思维得出．学生的乱猜却又打乱了教师的阵脚,得不偿失．

1.2 形式性猜想

学生首先完成如下分组实验:

① 将小球逐渐按入装有水的烧杯中,体验浮力大小的变化.

② 将篮球逐渐按入装有水的大塑料桶中,体验浮力大小的变化.

接着是师生间的一段对话:

师:你们觉得浮力大小与哪些因素有关呢?

生:物体的体积V物、水的质量m水、物体的直径d、物体的质量m物.

师:还有吗?(教师有点慌)

生: ……

师:你们看我把篮球逐渐放入水中,我感觉手用的力逐渐变大,同时篮球排开水越大,是不是说明浮力大小与篮球排开水的体积有关呀?

生:是的.

师:如果把水换成盐水按下篮球用的力也会不一样,是不是说明浮力与液体的密度有关呀?

生:是的.

点评:猜想之前,教师让学生做了一些体验性实验,做法确实很好,但由于教师的经验不足,设计的实验干扰了学生的思维,很难能让学生猜想到影响浮力大小的两个因素:液体密度ρ液、排开液体的体积V排,最后猜想沦为教师自说自话的猜想,变成了一种热热闹闹,形式上的猜想,没有任何实际效果．

2 “猜想”与“情境”的关系

造成上述探究性实验的“猜想”低效的原因何在呢?仔细梳理,我们不难发现,上述的“猜想”要么是学生没有任何经验,天马行空； 要么是受到了实验干扰,猜想错误.于是教师乱了阵脚,导致低效．这说明我们教师对“猜想”的理解是片面的,他们不清楚“猜想”与“情境”之间的特殊关系．

2.1 猜想的界定

课程标准中对“猜想”做了如下界定:“‘猜想’就是尝试根据经验和已有的知识对问题的可能答案提出猜想”．

可见,“猜想”绝对不是不加限制的开放性乱猜,更不能变成教师自说自话的形式性猜想．“猜想”应该是建立在学生已有认知水平基础之上,贴近学生的最近发展区,所猜想的因素是经过学生的深思熟虑后获得的．

2.2 情境的界定

通过百度搜索可知,情境是指在一定时间内各种情况的相对的或结合的境况．包括戏剧情境、规定情境、教学情境、社会情境、学习情境等．

显然,这里讲的“情境”是指“教学情境”,是教师在教学中设计的对学生学习新知具有参考或类比价值的情境,如:一个故事、一张图片、一段视频、一段对话、一个游戏、一个实验等等．

2.3 两者之间的关系

从“猜想”和“情境”的界定中,我们不难发现,两者有着千丝万缕的关系,并且两者融合到物理课堂教学中,就有了强大的生命力．如前所述,物理学中的猜想是需要经验的,这些经验从何而来?要么来自于以前所学的知识,要么需要教师根据物理学科的特点设计有启发性的实验,让学生在设计的实验情境下,通过操作、思考得到经验,获得感悟．在探究性实验中,很多猜想,学生以前并没有多少经验,或者即使有一些经验,但这些经验对当前需要解决的问题反而是一种干扰,因此教师创设合理的“情境”就显得尤为重要．可见,“猜想”离不开“情境”,同时“情境”也可以丰富学生对所“猜想”问题的理解,“猜想”与“情境”相辅相成,是一种融合共生的关系．

3 将“猜想”融合于“情境”的操作方法

“探究影响浮力大小的因素”实验的猜想,表面因素过多(至少有8个),而隐藏在现象背后的本质因素(液体密度ρ液、物体排开液体的体积V排)学生又缺乏必要的经验支持,这就是为什么在前面所述的两个案例中,教师陷入了被动,学生陷入盲动的原因．建构主义者认为:学习是学习者运用自己的已有经验去主动而积极地建构对自己富有意义的内部心里表征的过程．他们提出了很多教学模式,其中一种教学模式是“支架式教学”,他们认为教师的作用是给学生搭建一个自主学习的“脚手架”,这个“脚手架”就是我所说的“情境”．针对“探究影响浮力大小因素”实验的猜想,我设计如下的基本步骤:

3.1 创设情境

学生先完成如下实验:

① 将一重物挂在弹簧测力计下,将重物慢慢浸入装水的烧杯中,重物浸没后再向下进入一定的深度(重物不能碰到烧杯底部).

② 观察整个过程中弹簧测力计的示数变化.

③ 观察整个过程中烧杯中水位的变化.

④ 将重物放入盐水中重复上述实验.

接着是师生间的一段对话:

师:弹簧测力计的示数什么时候发生变化?此时水位是怎样变化的?

生:重物浸入水中直至浸没,弹簧测力计的示数变小,此时水位不断上升.

师:弹簧测力计的示数什么时候不发生变化?此时水位是怎样变化的?

生:重物浸没水中后,弹簧测力计的示数不再变化,此时水位不变.

师:水位为什么会发生变化呢?

生:是因为物体排开了水.

师:将重物浸没水中和浸没盐水中,弹簧测力计的读数一样吗?

生:读数不一样,在水中弹簧测力计的示数大一些.

点评:教师设计的①～④步的实验,弥补了学生在猜想中的经验不足,师生之间的对话启发学生通过观察思考,猜想出影响浮力大小的本质因素．这个过程让学生经历了科学家的实验探究过程,培养了学生分析、归纳、比较等方面的能力,对学生养成良好的思维习惯,形成科学严谨的思维方式意义深远．

3.2 猜想验证

学生完成上述实验以后,教师此时抛出了这个问题:“根据上述实验,你们觉得影响浮力大小的因素有哪些呢?”这时学生可能会回答:“液体密度ρ液、物体排开液体的体积V排、物体底部在液体中的深度h深”3个因素．针对ρ液、V排、h深3个因素,教师引导学生从控制变量的方法着手,先探究浮力与h的关系,得出浮力与深度h无关后,再探究浮力与ρ液、V排的关系．

点评:这个步骤学生猜想会比较务实,猜想的因素不会太多,可能会猜想到h深这个因素,这个因素教师课前一般都预设好的,在验证猜想时先探究浮力与h深的关系,是为了避免在探究浮力与V排关系时出现两个变量,使实验过程复杂化．

3.3 拓展再猜

学生通过实验得出浮力与ρ液、V排、h深的关系之后,以下是师生的一段对话:

师:你们觉得浮力大小还会与什么因素有关呢?为什么?

生:会不会与物体的质量m物、物体密度ρ物有关呢?因为浮力与ρ液、V排有关,剩下的就只可能这两个因素了．(经过前面的猜想,学生猜想趋于理性)

师:能否设计实验来验证浮力与m物之间的关系呢?

生:找3个同体积的正方体铁块,将其中两块正方体铁块粘一起,用弹簧测力计分别测量一个正方体铁块浸没水中和粘在一起的正方体铁块一半浸没水中时浮力,通过对比说明浮力与m物有无关系．

师:非常好.

教师演示,排除了m物这个因素,然后再让学生设计实验,排除ρ物这个因素(事先做过预设).

点评:拓展再猜是为了弥补创设情境的一些弊端,如:对发散性思维的限制．让学生完成探究影响浮力大小的因素的实验后,给学生一定的自由思维的空间,既让学生体验了科学家的探究过程,又可以让学生通过实验设计深刻领会控制变量的思想,让猜想具有更多的思维含量．

探究性实验中的“猜想”环节,可以满足学生好奇的天性,但教师驾驭不好,又会使“猜想”天马行空或流于形式．合乎情理的猜想要求教师在把握学生学情的基础上,设计与“猜想”因素相关的教学情境,让学生在教师的引导下,经历观察、分析、比较等思维后再进行“猜想”,使“猜想”与“情境”融合共生．

参考文献：

1 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012，1.

2 汪凤炎.教育心理学新编[M].广州:暨南大学出版社,2006.