基于“原型与经验”的物理深度学习策略

湖北省咸宁市赤壁市官塘中学 郭 辉

一、“原型与经验”的要义

物理教学中的原型使用比较广泛，泛指一切具有教学启发意义的实际案例、实物，核心特点是贴近生活，同时具有较好的启发性。原型教学，即通过情境创设、实验、直观体验等，实现对物理学中抽象概念、原理的具象还原，以帮助学生达到深度学习的目的。

原型源自经验，又是对经验的一种良好优化，两者之间相辅相成，原型的设置需要符合经验，经验的利用是原型设计的前提。在物理教学中，能够有效利用“原型与经验”，对提升学生的探索能力、学习能力和学习兴趣至关重要。

二、基于“原型与经验”的物理教学设计

（一）器具原型——以“照相机”为原型的物理教学设计

在“透镜的成像”教学中，我以“照相机”这一生活中的常用工具为原型，探究“透镜成像”的原理与方法，让学生最终通过相关的学习，学会自己制作、应用透镜，学会利用透镜解决生活中的问题。具体的设计流程如下：

（1）照相机问题引入：照相机为什么能照全景与非全景的像？原型活动：真实的生活器件，亲自探究摸索，便于学习。

（2）探究（1）照相机前面、后面的镜头分别是什么透镜？经验追溯：前面是凸透镜，后边是凹透镜，调节距离可调节成像；

（3）探究2：照相机的具体构造是什么？有哪些基本部件？思辨：基于经验，由学生自主讨论核心部件组成以及作用。

（4）应用拓展：由学生自主设计、制作相机并验证。解决实际问题，实现经验利用与迁移。

分析：在“透镜的成像”教学中，通常的教学方法是以教师的多媒体课件演示和板书光线成像原理图为主要模式，这种模式使本来生动有趣的课堂变成了“填鸭式”教学，学生的学习兴趣并不浓厚。而基于相机原型的探索，将有效解决这一问题。具体课程步骤如下：

1.引出问题“相机为什么能够照相？”，由学生对相机的前后透镜进行描述。

2.让学生根据自己的经验试着探索相机为什么能够照出全景和非全景的像？为什么照片中的像比实际的像要小？照相机的具体构造是什么？

3.根据生活经验，让学生以小组为单位，探究光线强弱与成像曝光度之间的关系。

4.结合多媒体课件，让学生讨论像是如何落到胶片上的？

5.学生自主制作相机：使用两个长方形纸筒，让两个纸筒正好能完成一个对另一个的套入。在较大的纸筒上固定一个凸透镜，小的纸筒上固定一个半透明塑料薄膜当作平面，屏幕一边朝里，套入大的纸筒里面，制作成相机模型。

6.让学生观察缩小的倒立图像，并画出光线图。

反思：本次的教学实践，取得了比较良好的效果，学生能够大致理解透镜的原理并且画出相关图像。之所以会取得比以往更好的效果，主要原因是本文所选取的生活模型相机，大多数的学生都使用过。而且，简单的傻瓜式相机制作简单，不需要准备复杂的原材料，学生便可以自己完成，根据自己设计的方案，画出相关的图像。在本次课堂设计中，教师不用进行过多的复杂解释，学生以小组为单位，在教师的循循善诱中互相学习，知道其中所蕴含的原理，完成本节课的学习。

（二）原理原型——以“曹冲称象”为原型的物理教学设计

在探究“水的浮力”这一问题的时候，我结合传说中的历史故事“曹冲称象”，以小船这一生活模型出发，让学生探究曹冲称象是否真实，如何更为简单地计算大象的重量。其过程如下：

1.以小组为单位，通过教师的指导，还原“曹冲称象”的过程。首先，在水槽中放入纸船，观察船的吃水深度，做上记号；其次，向船中放置石子，观察随着石子的增加，船的下沉情况；最后，观察小船沉没的时候石子的重量。

2.为学生设置生活化的问题：纸船在放入水槽中的时候，处于一种什么样的状态？受到了哪几个方面的力？随着不断地加入石子，船的力发生了哪方面的变化？船的浮力和重力之间存在什么样的关系？根据刚才的实验画出曲线，并试着自己写出一个公式。曹冲称象如果只放入大象，不放入石子，如何称量大象的重量？

课程设计分析：本节课学习的目的是让学生充分掌握影响浮力的因素；浮力与重力之间的关系；漂浮与悬浮、沉没三者的状态与力的关系；上浮、下沉两种动态现象；不平衡时候的受力情况等。在该原型的设计中，学生通过日常原型，更能够深度学习物理学当中的二力平衡关系、浮力的影响因素等。所有的问题都源自经验，包括课堂的引入，也是采用“曹冲称象”这一学生都熟悉的历史故事，更能激发学生的学习兴趣，帮助学生做好深度学习。

3.问题原型——以“实际问题”为原型的物理教学设计。在“杠杆原理”的教学中，为促进学生更为有效地深度学习，我基于生活中的杠杆经验运用，以问题为原型，进行了相关的设计。

问题一：假设你家里要运一块100kg 的石头，采用的是杠杆运输方式。假设使用10 米的杠杆，用20N以内的力气，应该将杠杆平衡点放在哪个位置合适？请自己试着画出。

此问题当中，学生根据生活中的经验，很容易想到越向里滑动，则使用的力气越小。

问题二：根据动力×动力臂＝阻力×阻力臂这一公式，计算出该范围。

学生根据公式，很快便能够得出：20N× 位 置=1000N×（10- 位 置），然后计算出位置的范围。

问题三：刚才得到的结果是否准确？请同学们通过微型实验，将数值缩小100 倍后，利用现有的材料看看能否撬动物品使其移动？

设计分析：本次设计从生活中的实际应用，以问题模型的方式导入，首先让学生根据其经验，计算相关的范围，随后让学生以问题为依据，根据公式代入计算，最后让学生通过实验设计，完成对问题的验证。这个课堂所耗费时间较短，但是却相较于苏教版课本，更能准确地掌握相关的知识，并灵活运用。

三、基于“原型与经验”的物理课堂设计方法

（一）以实践为主导

实践性学习是物理学习中最为有效、最为直观的方式，只有让学生参与实践探索，才能更好地激发学生的学习兴趣，也有利于培养学生的探索能力、创新能力和交流与合作能力。在以实践为主导的课程设计中，所涉及的实践内容应该接近于生活，将实践材料简约化，从而让学生基于经验，感受更为深刻。

（二）以自省为核心

教学的目的，不仅仅是让学生学会东西，更为重要的是让学生能够通过学习完成自省。物理学涵盖的内容较为杂乱，不过，整体上看，主要有声、电、光、热、磁、力几个板块。在这些板块的学习中，课本上有大量的探究活动，通过合理设计这些探究活动，让学生不断自我反省，认识到自己的不足和缺点，激发奋进心理。

（三）以经验的利用为手段

经验是一个人获取知识的最初手段，也是深度学习的重要手段。在物理学习中，学生将自己的经验运用到实验设计、理论学习中，可以激发学生的斗志，让学生获得自信心，为以后的学习打下良好基础。所以，在物理模型教学的过程中，一定要注重充分调动学生的生活经验，让学生以经验运用为指导，完成自我探究。