支架式教学在高中物理课堂教学中的实践研究--以人教版新教材第二册“万有引力定律”为例

梁继华

(宿州市第三中学 安徽宿州 234000)

随着新课程改革的不断深入,高中物理课堂教学模式和教学理念都有很大的变化。传统的教育观念、灌输式的教学方法、学生被动地接受知识的现象将逐渐被淘汰或消失。物理教师应认真学习和领会新课改精神,研读新课标、学习新课程、把握新高考,不断更新教育观念,创造性开展教学工作。支架式教学作为一种新型教学模式,依据建构主义理论,要求教师在学生的最近发展区内为学生搭建合适的支架,让学生在支架牵引下积极参与课堂活动,使课堂教学更加生动和充满期待。

一、高中物理教学存在的误区

物理学科是以实验为基础的自然学科,课堂教学应该是丰富多彩的,充满猜想、质疑、探究、再现等精彩片段。但是当前,高中物理日常课堂教学主要存在以下五个误区。

(1)重“难”轻“基”。教师认为只有通过练习大量的难题、讲授较深的知识,才能提高学生能力,不重视基础知识、基本技能、基本方法的传授。这种不顾学生接受能力,不遵循教学规律的做法,往往会使学生对学习物理产生畏难情绪,挫伤学习积极性。

(2)重结果轻过程。教师认为只要把解题套路和方法教给学生,学生按部就班地套用就行了。由于没有经历过程的分析和体验,学生往往陷入固定的思维模式,高阶思维能力和创新能力难以得到培养。

(3)重课件轻板书。教师认为每节课内容应该是大容量的,PPT课件做得很精彩,板书很少或者没有,按照课件一讲到底。这种快节奏、大容量的教学模式往往使班级学生出现两极分化现象,基础差的学生听不懂、跟不上。

(4)演示实验取代分组实验。教师认为只要把实验目的、实验原理、实验步骤讲解清楚了,学生就能掌握了,以课件动画演示实验取代分组实验。这种做法忽视了学生动手操作能力、合作探究能力、科学思维能力的培养,忽视了其对科学探索的体验和感悟。

(5)低效高耗的“题海战术”普遍存在。教师认为学生所练的题量越大越多,解题能力就会越强。机械重复、针对性不强地大量刷题,不注重典型习题的一题多解和一题多变的分析归类,不仅增加了学生学业负担,而且在提升学生思维能力和灵活解决实际问题能力方面也收效甚微。

这种讲不到点、练不对路、思不到位、做不得法的传统教学模式忽视了对学生认知过程的准确定位分析,严重阻碍了学生的个性发展。

二、支架式物理课堂教学实施策略

高中物理课堂教学要以物理知识体系为载体,以学生能力发展为出发点,强化必备知识和关键能力,进一步提升学科素养,最终实现学生综合素质的全面提高。因此,在实际教学过程中,教师要不断地学习新教材,研究新课标,把握新高考,遵循学生认知规律,深入课堂教学实践,精心设置问题情境,激发学生认知冲突,提高学生学习兴趣,最终收到最佳的教学效果。在有利于学生知识建构和能力培养的多种教学模式中,支架式教学模式以其自身的优越性备受青睐。

(一)了解学情,寻找最近发展区

苏联心理学家维果茨基的研究表明,儿童的发展存在两种发展水平:一种是儿童在独立活动中所达到的解决实际问题的水平,一种是在有指导的情况下借助成人的帮助所达到的解决问题的水平。这两种水平之间的差异,就是儿童的最近发展区。最近发展区是一个潜在的虚拟的认知空间。每个学生个体有着不同的家庭状况、不同的生活环境,拥有不同的“元认知”和“前概念”,在认知事物的角度、思维方式以及理解的深度等方面也有所不同。同在一个班级的学生往往存在不同的最近发展区。教师要认真分析班级学生个体差异,遵循学生认知规律,依据新课程标准,研读新教材,精心设计导学案。学生在课前依照导学案先进行自主预习,为新的课堂教学奠定基础。学生在自主学习的过程中发现新问题,尝试自行解决新问题,未能解决的列出问题清单,然后由各学习小组组长收集本组学生的问题单,形成最小问题集。教师对各组提交的最小问题集进行梳理整合,分析问题所在,找出学困原因。分析学生现有的知识水平和潜在的可能达到的知识水平,找准绝大多数学生的最近发展区,是有效实施课堂教学的前提,能加速学生的发展。

(二)在最近发展区搭建支架

在对某一具体物理知识的学习中,学生要经历两个阶段,一是从感性认识到理性认识阶段,二是从理性认识到实践运用阶段。通过课前下发的导学案,学生自主预习基本能达到第一个阶段,第二个阶段的落实是课堂教学的重点环节。教师根据学生的课前预习情况和提交的最小问题集,认真思考和研究学生在自主学习遇到的各种问题,分析问题原因和可能存在的思维障碍,然后再依据新课程标准的要求进行二次备课,从日常生活、生产实践、科技前沿中广泛选取背景材料,精心设计问题情境,在最近发展区建立概念框架,搭建问题学习支架。

在学习“万有引力定律”这节内容时,从培养学生科学思维、科学探究素养的角度,让学生经历万有引力定律的逻辑推导过程是最有价值的。教师要尽量避免边讲解边推导的教学模式,要让学生积极参与“模拟发现”这个过程,通过问题引导,激励学生经历逻辑推理和分析过程,学生在学习开普勒三个定律的基础上,对行星的运行规律已有初步的认识,但对行星为什么要这样运动、受到的这个力具有什么特性以及它的表达式是怎样建立的认知不足。

建立框架:通过导学案让学生对生活中匀速圆周运动实例进行回顾,重温向心力、向心加速度、线速度、角速度、周期等基本概念和开普勒三个定律,以及对应的基本关系式,摸清学生认知水平。

搭建支架:设置问题情境,激发学生的深度思维。

支架1:是什么力使行星绕太阳运动的?

支架2:若行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动,行星与太阳之间引力的方向是什么方向?为什么?

支架3:行星的运动和生活中的圆周运动是否遵循同样的规律?

支架4:行星运动所需要向心力大小与哪些因素有关?表达式是怎样的?

支架5:如果要通过天文观测的数据验证上述公式,对公式应该怎样处理?(天文观测难以直接得到行星运动的速度v)

支架6:能否认为力与距离成正比?相距越远的物体受到的引力越大吗?

支架7:太阳对行星有吸引力,那么行星对太阳有没有吸引力呢?力的大小又与哪些因素有关呢?

设置的问题层层递进,持续激发学生求知的欲望和探究兴趣,有效地培养了学生的科学探究能力和良好思维品质。

(三)激发动力,合作探究

学习本身就应该是学生主动求知和积极探寻的一个过程。在这一过程中,学生总会对一些物理现象、物理概念、物理规律提出疑问甚至出现各种错误的理解。作为教师,我们是直接解答纠正这些质疑和错误,还是让学生在经历错误、修正错误的多次尝试中找到错误的根源从而形成正确的认知?在学习上遇到困难时,教师是直接灌输凭经验总结出来的解题套路、步骤,还是教给学生基本方法和思路,让学生经过自己深入思考、分析推理、甄别加工最终突破难关?

在学习“万有引力定律”这节内容时,在探究“月-地检验”这一环节,地球绕太阳运动,月球绕地球运动的力是否为同种性质力?这种力与使苹果的下落的力是否也是同一种性质力?教师在学生最近发展区搭建支架,创设真实情境和真实任务,设计系列探究活动,让学生亲身经历知识的诞生和应用过程。

支架1:假设地球与月亮间的作用力和太阳与地球间作用力是同种性质力,其表达式是怎样的?

支架2:月球在这个力作用下做什么运动?其向心加速度表达式是怎样的?

支架3:假设地球对苹果的作用力也是同种性质力,其表达式是怎样的?

支架4:苹果在这个力作用下做什么运动?其加速度表达式是怎样的?

支架5:这两个加速度的比值是多少?(r≈60R)

学生分组研究与讨论,找出对应加速度表达式,求出对应的比值:

支架6:若已知地月之间距离r=3.8×108m,公转周期T=27.3 d,g=9.8 m/s2,能否验证前面的假设?

学生分组计算检验并得出结论:

通过逻辑推理、数据检验,学生得出结论,最后由各小组代表进行成果展示,充分发表自己的想法和见解,小组间再相互补充和解疑,老师在必要时给予适当的点拨与评价。在这一过程中,原来想法各异、观点不一、意见不同的学生经过思想火花激烈的碰撞,慢慢达成共识。在共享集体思维成果的基础上,对当前所学知识有了全面的深入理解,完成对所学知识的有意义构建,有效地培养了科学探究能力、科学思维能力以及发现问题和解决实际问题的能力。所以在课堂教学中,教师要给学生留出足够的自主解决问题的时间和空间,大胆放手让学生进行自主探究,自主选择解决问题的方法,协作完成探究任务,让学生充分经历“重新发现”的过程,体验学习的乐趣,享受成功的快乐,激发主动学习的内驱力。

新高考评价体系聚焦“关键能力”和突出“思维品质”的考查,鼓励学生多角度主动思考、深入探究,发现新问题、找出新规律,在学习和备考中减少死记硬背和“机械刷题”,培养高阶思维能力和知识迁移应用能力,将学生从传统的对知识的简单占有中解放出来,强化关键能力,提升学科素养和高阶思维品质。随着高考改革的不断深入,高中教学将逐步实现从“单一传授知识”向“注重能力培养”转变,课堂教学将会实现从“授人以鱼”到“授人以渔”转变。支架式教学是实施这些转变的有效手段,一线教师应高度重视,并在今后课堂教学中逐步提升课堂驾驭能力和应变能力,尽快适应高考改革的要求。

总之,支架式教学作为一种新兴的以学生能力发展为中心的新型教学模式,打破了以教师为中心、以知识讲授为主的传统教学模式。支架式教学能为学生开启心智、独立思考、敢于质疑、积极探索提供更多时间和空间,全方位地激发学生学习潜能和求知动力,着重培养学生的科学探究和高阶思维能力,使课堂教学更加生动和充满期待。如何灵活开展好支架式教学,有效提高课堂教学质量,仍需要广大一线教师不断深入地探索和研究,加强物理课堂教学实践并逐步加以完善。