例谈物理教学中的深度评估

任 晔 彭 夷

(1. 江苏省锡山高级中学实验学校,江苏 无锡 214177; 2. 无锡市堰桥初级中学,江苏 无锡 214174)

物理学习中,“科学探究”是发展学生科学思维的主要手段．学生只有在不断经历探究活动的过程中才能去体会探究的流程、探究的方法以及探究活动所蕴含的思维思想等等．评估与交流是探究流程中的重要环节,教师若能用好这个环节,不仅能使学生的评估能力得到提升,还能使课堂生成更加丰富,更有化腐朽为神奇的功效,纠偏扶正,让学生的学习更有深度．

在近几日的调研活动中,笔者参与了初二及初三的观课议课活动,通过课堂观察发现常态课及备课组内公开课中存在一些共性的问题,那就是备课中对实验探究的认识和理解还不够深入．具体而言就是教师虽然能够较为完整的展现出科学探究的流程让学生去经历,但是由于对实验这一核心载体的认识深度不够,在探究过程中出现的一些突发的或者共性的问题往往无法给予学生很好的解答,而此时只能以“这是由于误差造成的”这种模棱两可的语言来应付搪塞学生．而这样的回答既无法让学生信服,同时也降低了学生对教师的信赖程度,更不利于学生探究能力的发展以及对物理概念与规律的深度掌握．下面以探究平面镜成像的特点、探究不同物质吸热升温的特点为例,详述通过评估如何让探究教学更有深度．

1 数据的差异不仅仅由误差造成

1.1 课例:探究平面镜成像的特点

图1

在探究平面镜成像的特点这一探究活动中,教师首先让学生观看一段有趣的视频“一名女子对着玻璃佩戴橱窗中的项链”引导学生得到利用玻璃板来代替平面镜可以在成像的同时看到玻璃板后的物体;利用等大的电池来比较像和物的大小情况以及确定像的位置;利用方格纸来确定平面镜的位置以及物和像的位置,利用刻度尺测量物和像到镜面的距离．但是教师没有向学生介绍所使用的玻璃板有一面为了增强反射效果而进行了镀膜处理,接下来教师直接让学生根据猜想进行实验探究像和物的大小以及像和物到镜面的距离关系(实验器材如图1所示)．由此,部分学生得到数据如表1所示.

表1

当学生给出上述数据时,教师的第一反应是这些差异是由于误差造成的．接下来就按照程序化的流程得出实验结论:像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离．得出完整的成像特点后,教师安排了大量的习题来巩固学生习得的相关知识．

1.2 研讨:关于数据的评估与延展

当一组数据存在些许差异时也许是由于误差造成的,但是当有多组数据存在相似的差异时,那就不仅仅是误差的问题了,其中必然存在着深层次的原因．如果能将前述课堂中的数据进行深入的评估,从而找到具体的原因,相信学生不仅能得到探究分析能力的提升,同时对物理规律也会有更加深刻的理解．

设计活动1:将玻璃上的不同面放在方格纸上对应的平面镜的位置,测量像和物到镜面的距离．

如图2所示,实验中会发现如下现象:当B面放在标注的平面镜位置时,得到的像距总是比物距大5 mm～6 mm左右;仔细观察能发现玻璃的另一侧还有一个较暗的像．当A面放在标注的平面镜位置时,得到的像距和物距相等．用刻度尺测量玻璃板的厚度约为5 mm．由上述现象及数据可得A面为这一块玻璃的镀膜的面,起到了增强反射的效果．之所以部分学生测量得到像距比物距大5 mm左右,那是因为选择的反射面错误所导致的,这5 mm恰为玻璃板的厚度．

图2

得出平面镜成像特点以后还能设计相关的活动来评价学习的成效．

设计活动2:确定镀膜玻璃板镀膜面的方法.

如图3所示拿一个物体靠近玻璃表面,在玻璃的另一侧找到像的位置．改变靠近的玻璃面,再次找到像的位置．去寻找像和物之间的距离关系．会发现:如图3甲所示,物和像紧紧靠在一起,如图3乙所示物和像之间有一段距离．由此可以判定A面为镀膜的主反射面．

图3

2 图像的差异不仅仅由于误差造成

2.1 课例:探究不同物质吸热升温的现象

对比运动快慢,学生讨论比较吸热升温快慢的方法:① 相同质量的水和沙子,升高相同的温度,比较加热时间;② 相同质量的水和沙子,加热相同的时间,比较升高的温度．通过信息快递的方式了解加热时间与吸收热量之间的关系．将铝制量热杯作为容器装入等质量的水和沙子,用酒精灯加热并不断搅拌,每格1 min测量一次温度,记录数据．

教师没有强调需要加热一段时间后,待物质达到一定温度后再开始测量．得到相关数据如表2.

表2

根据实验数据画出沙子和水温度随时间变化的图像如图4所示．学生得到的结论是沙子吸热升温越来越快,最终升温速度比水快,无法得出正确的结论．而教师在无准备的情况下也只能用这是由于误差所造成的这样的话语来搪塞学生．既无法令学生信服,也打乱了课堂节奏．

图4

2.2 研讨:关于数据的选择与图像处理

之所以出现沙子第一分钟温度只上升1℃的情况,恰恰是由于没有关注本实验的操作关键点:不断搅拌使物质受热均匀．在未受热均匀时所测量的数据是错误的应当摒弃．所以应当让学生分析为什么沙子的升温在刚开始时是越来越快的,而之后的升温又基本是匀速的?这样就为去除错误数据提供了依据．

接下来关于图像的处理应当让学生明确沙子和水都可以用30℃作为初始温度,然后进行作图并分析．所画图像如图5所示．当学生画出这样的图像时,进行数据分析就容易了许多．相同质量的水和沙子,升高相同的温度,水加热时间更长(也就是吸收热量更多)．得出结论相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量是不同的．而上述不同正是与物体的种类有关的,因此得到了物质的一种物理属性,物理学中称之为比热容．通过对图像的评估以及再生成的过程,使学生对相关知识的认知由模糊走向清晰,同时也使得本来是实验中的败笔的实验数据处理得到了纠正,培养了学生实验评估的能力以及图表分析的能力,为建构科学的物理概念打下了坚实的基础．

图5

3 结语

学生深度学习的发生离不开对课堂真实情境的及时有效的反应．而课堂生成的偶然性一定是有其深层次的原因的．例如教师问题设计的不合理、课堂探究活动的不深入、实验器材的准备不足等等;当然也包括学生前概念、学习动机等对学习所产生的影响．当课堂生成超出了教师的预设时,教师应当充分利用评估与交流的环节,借助学生的思维及教师自身知识储备将生成转化为实实在在的学生学习能力,从而使课堂充满思维的火花、使物理学习更有深度．