教师“高屋建瓴” 学生“水到渠成”——深挖教材 理解学生 实施有效教学

任恒凤

（安徽省合肥市第四十二中学，安徽 合肥 230001）

义务阶段的物理课程承担着提高全体学生科学素养、经历实验探究过程、培养学生社会责任感等重任.物理学课程的基本理念不仅要提高全体学生的科学素养、引领学生“从生活走向物理，从物理走向社会”，更要注意学科渗透，要求物理教师采用多样化的教学手段，注重评价导向，促进学生发展.

义务阶段的学生对事物的认知处于好奇阶段，接受事物的方法比较直接，系统接受物理学的知识有着很好的人文基础，就像一张白纸上作画，空间条件非常丰富，但是起笔至关重要，起错位置或者笔墨轻重不合，轻者影响美观，重者导致失败.怎样利用这张纯洁的白纸做出一副美轮美奂的大作，需要作画者审视全局，高屋建瓴，下笔后一气呵成，学生接受物理知识水到渠成.要达到这种效果，作为教师要尽可能做到以下几个方面.

1 研读教材，统领知识体系

教材是传递有价值信息的载体，是学生拥有的最直接有效的课程资源.教材承载的不仅仅是知识，更重要的是思维方式，以及处理问题的方式.每套教材呈现知识的顺序不可能是随机的，它是符合学生接受知识水平发展的，前后知识的关联决定了学生对知识的认可程度，教师熟悉领会教材，把知识沉淀于教材之中而不是凌驾于课本以外，形成接地气的教学风格，让学生感受到物理知识的稳妥真实.

根据课程标准，物理学的内涵以“物质”“运动和相互作用”“能量”作为“科学内容”的一级主题，无论哪个版本的教材的编写思路都按照这个要求分成若干个二级主题，每个二级主题又有三级主题.无论是几级最终是形成系统的符合学生思维发展的知识网络.以沪科版教材为例，8年级主要体现宏观物理知识，对初学者来说能看得见，有时候也能摸得着，相对来说比较感性，8年级最后一章分子动理论是起着从宏观转入微观的承上启下的作用，9年级前两章是物态变化和内能，让学生认知进入了分子运动水平，后面的电学其实就是电子运动，整个教材体系笔者认为是逐渐进入微时代，掌握物理规律的方法从直接观测变成了转换，符合学生认知发展，同时又让学生掌握了不一样的学习方法.教材的章节之间的前后联系知识的衔接也很默契，第2 章机械运动以后紧接着是声音和光现象，声音的产生提出了另外一个形式的运动——振动，声音的传播和光的传播不仅延续了机械运动速度、路程、时间的关系，同时又体现出了声波和光波体现的波动特点，从某种意义上说是对运动适当的补充.因为宏观的运动指的是物体的运动，第5 章内容阐述了物体的属性以及物质的特性，为即将出现的物体受力做好方位上的准备.每一章的节与节之间也是浑然天成的，例如沪科版9年级教材第36页，对“热量”这个物理量进行讲解，紧接着有一段文字“实验表明，1kg水温度升高1℃要吸收热量4.2×103J，温度降低1℃要释放热量4.2×103J”，为第2节物质比热容的引入做好的铺垫：首先学生已经清楚实验得出的结论是可靠且具有价值的.从这句话中能够领会到物体吸放热与质量和温度变化有关，但这里只是强调水的吸放热，如果换作他物质这种规律也就不适用了，让学生自然猜想到物质吸放热还可能与物质种类有关，为这节的实验设计提供了强有力的基础.

当然每个教师对教材的领悟思路不一定完全一样，也不需要一样，但是不管怎样，教师熟悉了教材，领悟了教材的核心本质，按照自己理解的方式帮助学生理解，能够让学生从课程资源和传道者双方获取一致的信息，为学生后续发展提供了一条明晰的道路.

2 理解学生，从知识形成角度实施教学

义务教育物理课程旨在提高学生科学素养，保持探究科学的兴趣和热情，在认识自然中获得成就感.但是这个阶段的学生重感性疏理性，初学者还不具有很强的逻辑思维能力，这就要求教师在实施教学中运用学生现有思维的方法引领入门，消除学生的陌生感和恐惧感.例如沪科版物理8年级第2章“运动的世界”，是学生感知最深的自然现象，上升到纯理具有历史性的转折，教学过程中将“在物理学中，把一个物体相对于另外一个物体位置的改变称为机械运动，简称运动”作为抓手，一问：如果“一个物体相对于另外一个物体位置的没有改变”，这个物体应该称之为什么？ 答：运动与静止的概念同时呈现.二问：这句话中提到几个物体？ 是不是相同的物体？你是怎么辨析的？ 答：两个不同的物体，因为“一个物体和另外一个物体”.三问：这句话主要是表明哪个物体运动或静止？ 前面的还是后面的？答：前面的.四问：既然是前面物体运动或静止，那后面的“另一个物体存在有何意义？ 不要可以吗？”学生思考后才能回答：不可以，是用来的作为比较的；于是参照物的概念自然生成.五问：既然参照物是“另一个物体”，那么研究甲物体运动时能不能选甲物体为参照物？ 答：不能.六问：研究甲物体运动，除甲以外是不是其他物体都可以作为参照物？ 有多少个物体呢？ 答：除甲以外有无数个物体作为它的参照物.七问：在无数个参照物的情况下甲物体的运动情况有无数种吗？（思考很久，出现争议）答：不是，就两种运动和静止.最终判断物体是运动还是静止是相对于参照物来说的，这节课的内容就在一问一答中的互动中顺利完成，学生积极参与，讨论激烈，很有成就感.

物理学科表达物理规律的方式有很多种，例如公式、文字描述、图像、表格等，教学过程中充分理解这些表达方法的内涵，可以借力帮助学生理解物理规律的本质，有些时候达到事半功倍的作用.例如晶体和非晶体熔化图像是通过实验数据得出的，图1 是晶体熔化图像，分析图像，结合实验现象得出了晶体和非晶体熔化的条件和熔化时的特点.进一步分析图像，会发现图像中包含了很多的热学规律，以图1 为例，整个实验过程吸热，但图像是用时间表示，在后面探究物质比热容实验中吸放热多少用时间长短表示在这个图像中已经有了实验根据，而且明确指出是在相同热源的情况下，因为探究晶体的熔化条件实验就是始终有一个酒精灯（或水浴法）加热，当学生对实验过程中吸放热多少究竟是用温度变化还是加热时间表示出现理解混乱时（这永远是学生认知出现偏差的焦点），反过来对这个图像加深分析，让学生明白温度变化（纵坐标）与吸收热量或加热时间（横坐标）在实验中分别代表不同的物理量，简单说温度变化已经另有他用.这样学生就容易理解了.进一步分析图1 所示图像发现AB和CD阶段吸热温度升高，但是保持各自的物态（固态和液态）不变，BC过程吸热温度不变化但是物态在变化.针对整个实验过程是不是可以这样帮助学生理解.晶体吸热（或放热），会产生两种结果：改变物态或改变温度，根据控制变量思想，物态不变，温度改变；温度不变物态改变，而物态变化导致物质状态变化，最终就是物质的比热容变化.用这个方法很容易解释生活中吸放热的应用，例如洒水为什么能降温？ 水汽化变成水蒸气吸热.对于难以理解的问题通过直观的物理规律（图像等）在熟悉知识的基础上加以提炼，减轻学生的思维负担的同时还帮助学生养成深刻分析问题的习惯.

图1

再例如对于物体内能概念的建立和物体内能与哪些因素有关同样也是建立在原有知识的基础上，采用类比的方式，类比的依据就是机械能概念、机械能的影响因素和分子动理论的相关内容，如表1、表2所示.

表1

表2

综合机械能的概念影响因素和分子动理论基本内容，很直观地引入了内能的定义：物体内所有分子无规则运动具有的动能.动能和分子势能的总和叫作物体的内能.同时内能的影响因素从微观角度与分子数、分子动能和分子势能有关，而宏观的角度则是质量、温度和物态有关（物态变化的本质就是分子距离的变化）.

3 潜心探索，有效实施探究性教学

在进行探究式教学时，教师创设一定的探究情境，带领学生进入其中，制造认知冲突，激发学生的好奇心，在解决矛盾的过程中获取规律.新课标要求探究式教学，笔者认为探究式教学并不仅仅用实验探究的方法进行教学，而是针对学生的认知能力和认识水平，对物理知识进行个性化教学的模式，由于物理课时有限，物理知识讲解不可能面面俱到，组织教学时就要运筹帷幄，物理知识不能全覆盖，但是学习物理的方法可以尽量做到考虑周全.为了便于教学和评估，测量固体密度无论是实验操作还是中考试题都是重点考查内容，尤其是在只有托盘天平的情况下测量物质的密度，不仅对实验设计做了能力上的要求，往往还会对误差进行合理的分析.对初学者来说存在跨越式的挑战，设计思路不清导致误差的形成原因不明，就谈不上对误差偏大还是偏小的正确判断.困惑之一在于用多少水的体积表示被测固体的体积.对于量筒能正确测出液体的体积是学生应该明确的，用量筒测固体的体积，是通过测量被固体排出液体的体积来表示，适时植入V浸=V排液的测量思想，固体全部浸没时排出的液体的体积就是整个固体的体积.如图2（溢水法）和图3（加水法）测固体体积的方法正常情况下是学习密度和浮力知识时才提及，很多课外学习资料也大多是按照这样的顺序体现的.这部分内容对8 年级学生来说是全新的测量方法，尽管教学目标是让学生知道量筒只能直接测量液体的体积，并没有要求更深层次的理解，但考虑到后面的密度和浮力学习算是基本要求，同时又是难点.在教学过程中使用量筒测体积时把有关体积测量的相关方法提前介绍，不仅加深了对量筒测量体积实质的进一步理解，同时对后面出现的测量固体的密度做到了知识上储备.不仅把重难点进行合理分解，符合学生的认知规律，同时又把学过的知识进行实际的应用，最大程度地做到将相关的知识点连成线，教学方法强弱相辅，主次有分，不仅节约的时间成本，又让学生对物理知识的关系进行了空间上的建构，培养学生真正的自主学习的能力，也让学生对知识的理解更通透，更扎实.

图2

图3

物理概念和规律是科学内容的重要部分，在教学过程中不仅要重视物理概念和规律的具体内容，还要帮助学生加深对概念和规律的理解和应用.对物理知识的理解和应用，不同学生可能还存在着思维模式上的差异，难以理解，不会应用.物理学的理念“从生活走向物理 从物理走向社会”，从生活中寻找熟知的现象作为分析物理规律的背景，符合初中生的兴趣爱好和思维模式.例如“曹冲称象”的历史典故学生非常熟悉整个操作过程，教师趁机把每一个步骤的物理思路分析透彻，能够帮助学生了解等效替代思想的本质，由此迁移出用等效替代法测出未知电阻阻值的基本思路，能够真正掌握这一特殊的测量方法.如图4 是用等效替代法测未知电阻的两个电路图，对于实验电路图的设计思路、实验过程中开关闭合的先后顺序、实验要点以及滑动变阻器滑片移动情况，学生理解不透彻.此时可以把这个实验与“曹冲称象”方法合理比对：把未知电阻Rx与大象类比、电阻箱与大小不一但质量可知的小石头类比，大家都知道大象和石头是先后放在船上的，说明未知电阻Rx和定值电阻R0是独立工作，在同一电路中应该并联连接；电表用来做记号、滑动变阻器类与小船起着保护作用.实验过程中先把大象放船上做上记号（闭合开关S1后先合上开关S3，移动滑片记下电表示数），把大象赶下船，往船上放石头，直至达到记号处（断开S3再合上S2，调节电阻箱的阻值直至电表示数相同），石头质量之和就是大象质量（电阻箱的阻值大小就是未知电阻Rx的阻值）.可以教师在教学时针对学生“按方抓药”，体现教学“不同的过程和方法”，拉近物理学和生活的距离，让学生感到科学的真实性和趣味性，可以补充课程资源，增强学生对知识的认同感.

图4

成功的物理教学能够转变教育观念，教会学生的学习方法，提高学习技能；真正的课教学实现师生之间的和谐，达到完美的教学境界.教师与师生的关系不再是一桶水和一滴水的关系，而是逐渐演化由一滴水影响一桶水的全新教学模式.