物理教學(xué)中的“延遲判斷”策略

徐立海 吳永靈

(玉環(huán)楚門中學(xué),浙江 玉環(huán) 317605)

過(guò)分關(guān)注應(yīng)試成績(jī)的教育,使我們的很多教師養(yǎng)成了“急功近利”、“急于求成”的教學(xué)態(tài)度.教學(xué)中,忽視認(rèn)知的發(fā)生過(guò)程,淡化與壓縮知識(shí)的形成過(guò)程,用盡量快的速度授完新課,把概念和規(guī)律灌給學(xué)生,然后擠出大量時(shí)間進(jìn)行解題訓(xùn)練.課堂上,習(xí)慣了滿堂言、滿堂問(wèn)、滿堂灌,不重視學(xué)生信息的反饋與交互,不希望聽(tīng)到學(xué)生錯(cuò)誤的回答或尖刻的問(wèn)題,總喜歡用精彩的講解來(lái)代替學(xué)生的思考,用正確的解答來(lái)遮蓋錯(cuò)誤的回答.這樣很容易使學(xué)生養(yǎng)成學(xué)習(xí)上的惰性,喜歡記公式、套公式,而并不關(guān)注公式的由來(lái)、涵義及其成立的條件;喜歡聽(tīng)教師講,而不喜歡獨(dú)立思考,并主動(dòng)發(fā)表自己的觀點(diǎn)或提出疑義.總之,時(shí)間不夠、火候未到,吃下去的東西都是生的,非常有害.針對(duì)以上教學(xué)弊病,如何才能改變我們陳腐、呆板、低效的課堂教學(xué)現(xiàn)狀呢?答案只有一個(gè),那就是倡導(dǎo)“延遲判斷”的教學(xué)策略.

1 什么是“延遲判斷”策略

筆者認(rèn)為“延遲判斷”策略應(yīng)該有兩種不同的理解.一種是對(duì)物理結(jié)論的延遲判斷.延遲判斷就是指教學(xué)必須要注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程,而不只是學(xué)習(xí)的結(jié)果,要重視物理概念的形成過(guò)程,物理規(guī)律的探索與推導(dǎo)過(guò)程,物理學(xué)研究方法的探討過(guò)程,讓學(xué)生對(duì)物理結(jié)論的判斷產(chǎn)生于認(rèn)知過(guò)程之后的一種教學(xué)策略.另一種是對(duì)學(xué)生觀點(diǎn)的延遲判斷.延遲判斷就是指在學(xué)生回答問(wèn)題或者提出新的創(chuàng)意時(shí),教師不立刻做出評(píng)價(jià)、判斷,而是給學(xué)生一些等待、自主思考或者辯論的時(shí)間,讓學(xué)生可以發(fā)表各種見(jiàn)解的一種教學(xué)策略.雖然,上述兩種理解所針對(duì)的是不同的事物,但是它們透露出的教學(xué)理念是一致、融通的,教學(xué)應(yīng)基于學(xué)生的原有認(rèn)知,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,尊重并突出學(xué)生的主體地位,倡導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)意識(shí),重視物理知識(shí)的形成與學(xué)生認(rèn)知的建構(gòu)過(guò)程.那么,如何運(yùn)用“延遲判斷”策略來(lái)更好地設(shè)計(jì)物理教學(xué)過(guò)程,更好地組織課堂教學(xué)進(jìn)程,更好地應(yīng)對(duì)和處理學(xué)生的觀點(diǎn)呢?

2 延遲判斷策略與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 重視概念的形成過(guò)程,促成學(xué)生的知識(shí)理解

物理概念是從大量的物理現(xiàn)象和過(guò)程中抽象出來(lái)的,它更深刻地反映了事物的共同特征和本質(zhì)屬性,因此可以說(shuō),概念是濃縮了的知識(shí)點(diǎn).為了使學(xué)生更好地理解概念,教師就應(yīng)該將它的形成過(guò)程重新“還原”,使?jié)饪s的物理意義充分“稀釋”.假如學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷某一物理概念的建立過(guò)程,那么我們就很難想象,他會(huì)對(duì)這一抽象的物理概念產(chǎn)生正確的認(rèn)識(shí)和深刻的理解.

例如,關(guān)于“瞬時(shí)速度”的概念,教材中有一段話:“我們可以用Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)粗略描述運(yùn)動(dòng)的快慢.物體在t到t+Δt這樣一個(gè)較小時(shí)間間隔內(nèi),運(yùn)動(dòng)快慢差異也就小一些.Δt越小,運(yùn)動(dòng)描述就越精確,如果Δt非常非常小,就可以認(rèn)為Δx/Δt表示的是物體在t時(shí)刻的速度,這個(gè)速度叫做瞬時(shí)速度.”對(duì)剛剛進(jìn)入高中的高一學(xué)生而言,他既缺乏相應(yīng)的感性認(rèn)識(shí),更沒(méi)有數(shù)學(xué)的極限思想,往往很難領(lǐng)會(huì)這段話的含義.為了使學(xué)生建立起“瞬時(shí)速度”的概念,筆者運(yùn)用延遲判斷的教學(xué)策略設(shè)計(jì)了以下過(guò)程.

(1)親身感受

圖1

如圖1所示,一輛小車(前端帶刺,但不會(huì)傷手)放在由一塊長(zhǎng)木板搭成的斜面上,先讓一位學(xué)生將手放在 A位置,掌心與小車相對(duì),將小車由O點(diǎn)開(kāi)始靜止釋放,學(xué)生的掌心將能感受到突然的撞擊,借此讓學(xué)生體會(huì)到瞬時(shí)速度產(chǎn)生的作用效果.然后往下移到 B和C位置,撞擊效果就更加明顯.使學(xué)生體會(huì)到越到下面瞬時(shí)速度越大,撞擊效果越好.由此得出這是一種瞬間對(duì)應(yīng)的速度-瞬時(shí)速度.接著,很自然地提出,瞬時(shí)速度如何表述定義或測(cè)量呢?

(2)理論分析

AB1段的平均速度能否用來(lái)表示 A點(diǎn)的瞬時(shí)速度呢?顯然是不可以的.比較一下 AB1段的平均速度與 A點(diǎn)瞬時(shí)速度的大小?v1＞vA.如果讓兩者更接近一些,應(yīng)如何調(diào)整B點(diǎn)位置呢?向著靠近 A點(diǎn)的方向移動(dòng),比如移到B2位置?為什么?因?yàn)锳到B2再到B1過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度是不斷在增大的,所以 AB2位移內(nèi)比 AB1位移內(nèi)的平均速度小.再把 B點(diǎn)上移到B3位置,那么AB3位移內(nèi)的平均速度更趨近于 A點(diǎn)速度,但總比 A點(diǎn)瞬時(shí)速度大,依次下去,B點(diǎn)不斷上移向A點(diǎn)逼近,位移越來(lái)越小,平均速度就越來(lái)越逼近 A點(diǎn)的瞬時(shí)速度,若繼續(xù)無(wú)限縮小 AB間距Δx,由此可得當(dāng)Δx→0或Δt→0時(shí),ˉv=就無(wú)限逼近瞬時(shí)速度,即可用來(lái)表示瞬時(shí)速度.

圖2

(3)實(shí)驗(yàn)研究

測(cè)物體從斜面上加速下滑時(shí)到達(dá)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度.如圖3所示,讓物體從斜面上同一高度處多次下落,多次縮短遮光板的寬度,記錄下通過(guò)光電門的時(shí)間,并在Excel中作圖,計(jì)算出多次通過(guò)的速度(見(jiàn)表1).讓學(xué)生體會(huì)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度趨近于一個(gè)恒定值,此值即為通過(guò)光電門的瞬時(shí)值.

圖3

表1

在概念形成的思維活動(dòng)中,物理表象的作用是橋梁和中間環(huán)節(jié).物理表象逐漸地概括和抽象,使它離開(kāi)直覺(jué)性基礎(chǔ),抽去它的形象的內(nèi)容,就形成物理概念.在瞬時(shí)速度概念教學(xué)中,利用觸覺(jué)感知使學(xué)生親身感受到瞬時(shí)速度的物理表象,可促進(jìn)學(xué)生對(duì)此概念的理解和掌握.接著,通過(guò)理論分析,利用學(xué)生抽象的思維活動(dòng),使瞬時(shí)速度概念從表象進(jìn)化到抽象,從表面現(xiàn)象進(jìn)入到核心本質(zhì).最后,通過(guò)精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了理論的推測(cè),令學(xué)生信服,還令學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度概念的理解更加深刻.上述過(guò)程正是習(xí)得一個(gè)科學(xué)概念的必經(jīng)過(guò)程.

2.2 重視規(guī)律的探索過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

物理規(guī)律反映的是物理概念之間的聯(lián)系,從這個(gè)意義說(shuō)來(lái),物理規(guī)律是壓縮了的知識(shí)鏈.教學(xué)中我們要做的,并不是急于把這些前人獲得的結(jié)論直接端給學(xué)生,讓學(xué)生盡快地占有它們.誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所說(shuō)“對(duì)真理的探求比對(duì)真理的占有更可貴”.我們要引導(dǎo)學(xué)生積極參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和推理過(guò)程,使探索真正成為物理教學(xué)的生命線,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷質(zhì)疑、猜想、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)等探究活動(dòng),從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.

例如,一般教師在演示“自感現(xiàn)象”時(shí),通常都用配置的成套器材做實(shí)驗(yàn).顯然用這樣的現(xiàn)成儀器來(lái)研究自感現(xiàn)象,很難使學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的本質(zhì)特征.但如果采用延遲判斷的教學(xué)結(jié)構(gòu),從最源的問(wèn)題和最初的設(shè)計(jì)開(kāi)始,在教學(xué)過(guò)程中隨著問(wèn)題的展開(kāi),讓學(xué)生不斷經(jīng)歷猜想、設(shè)計(jì)、探索、驗(yàn)證、質(zhì)疑、革新等思維過(guò)程,逐步裝置起蘊(yùn)涵思想與方法的實(shí)驗(yàn)裝置,最終得到令人期待的實(shí)驗(yàn)成果,這樣的教學(xué)效果就完全不同了.

提出問(wèn)題:

如圖4所示,當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí),引起通電線圈的磁通量變化,線圈中是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈中電流變化關(guān)系如何?

進(jìn)行猜想:

(1)這應(yīng)是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);

(2)由楞次定律可得到啟發(fā),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向阻礙原有電流變化.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探索、驗(yàn)證:

根據(jù)電流變化情況的不同,實(shí)驗(yàn)應(yīng)分為電流增大和電流減小這樣兩種情形.本文限于篇幅,只選取了“研究電流增大”的情形.教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程.

圖4

圖5

(1)設(shè)計(jì)圖5所示電路.

(2)理論預(yù)言:S閉合時(shí),小燈應(yīng)延遲發(fā)光.

(3)演示實(shí)驗(yàn):如圖5電路,閉合電鍵,觀察小燈泡的發(fā)光情況.

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:S閉合時(shí),燈幾乎立即發(fā)光.

(5)實(shí)驗(yàn)失敗原因分析:是由于人眼睛分辨不出小燈延遲發(fā)光現(xiàn)象,但根據(jù)電磁感應(yīng)一般和特殊關(guān)系,原有猜想應(yīng)該對(duì)的.

(6)運(yùn)用對(duì)比:比較A1和A22燈發(fā)光情況和補(bǔ)償(調(diào)節(jié)變阻器使S閉合時(shí)2燈亮度相同)實(shí)驗(yàn)思想方法設(shè)計(jì)出如圖6所示的電路.

(7)演示實(shí)驗(yàn):如圖6電路,閉合電鍵,觀察小燈泡的發(fā)光情況.

(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,A1比A2延遲發(fā)光,驗(yàn)證原有猜想.

(9)提出新要求:當(dāng)電路接通時(shí),線圈中的電流隨時(shí)間究竟是如何變化的,能不能把電流隨時(shí)間延遲變化的圖像顯示出來(lái)呢?

圖6

圖7

(10)設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn):如圖 7(甲)、(乙)所示,表 A1和 A2是兩個(gè)電流傳感器,通過(guò)DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以顯示電流隨時(shí)間變化的圖線.擬通過(guò)圖像對(duì)比進(jìn)一步呈現(xiàn)線圈電路與純電阻電路中電流變化的實(shí)質(zhì)性區(qū)別.

(11)新實(shí)驗(yàn)結(jié)果:如圖8(甲)、(乙)所示,可以看到,在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)線圈 L中的電流是逐漸變大的,而電阻R中的電流是瞬間變大的.

圖8

成果小結(jié):

電路接通時(shí),由于線圈 L中電流的增加,在它本身會(huì)激發(fā)出與原電流方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將阻礙電流的增加,故此線圈對(duì)電流增加起推遲作用,線圈中的電流要逐漸地增加.

筆者認(rèn)為,相比于簡(jiǎn)單的“拿來(lái)主義”教學(xué),以上“延遲判斷”教學(xué)看似會(huì)增加不少的教學(xué)時(shí)間,造成教學(xué)效率低下,實(shí)則不然,通過(guò)教學(xué)過(guò)程的“延遲”卻會(huì)帶給我們很多意想不到的、多元化的教學(xué)效果.

(1)促進(jìn)理解.電路的各部分是隨著問(wèn)題的展開(kāi)逐步組合而成的,實(shí)驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)中所發(fā)生的物理過(guò)程展示得非常清楚.很顯然,這樣可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的深度理解.

(2)習(xí)得方法.比較的方法是人們認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的重要方法.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),體現(xiàn)了通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)的條件,逐步揭露所研究物理現(xiàn)象在各方面的特征,從而最終認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的本質(zhì)這樣一種科學(xué)思想和方法,有助于提高他們的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和能力.

(3)體悟科研.有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)一種探索的氛圍,使它帶上一定的研究色彩.整個(gè)教學(xué)過(guò)程體現(xiàn)了用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)科學(xué)理論或它的推論的方法.展示了先根據(jù)已知的理論對(duì)物理過(guò)程作出預(yù)測(cè)的一種研究過(guò)程,即通過(guò)深入的分析,創(chuàng)造適宜的條件,檢驗(yàn)理論的推測(cè)的這樣一種研究過(guò)程.

(4)感悟科技.運(yùn)用DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),把傳感器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合即時(shí)反映電流的迅速變化,并在屏幕上顯示電流隨時(shí)間變化的圖像.形象直觀的物理圖像不僅有助于學(xué)生對(duì)線圈中電流延遲變化的理解,而且還能使學(xué)生感觸到時(shí)代的脈搏和感悟到科技的力量.

3 延遲判斷策略與課堂教學(xué)組織

3.1 給學(xué)生留出思考的時(shí)間

很多教師都喜歡把一堂課設(shè)計(jì)得滿滿的,希望一切都按事先設(shè)計(jì)的預(yù)案走,而又很不愿意留給學(xué)生太多的時(shí)間讓他們?nèi)ニ伎紗?wèn)題.在學(xué)生回答出現(xiàn)障礙或錯(cuò)誤或預(yù)設(shè)之外的時(shí)候,往往按捺不住心中的那個(gè)答案,迫不急待地告訴學(xué)生,以此來(lái)代替學(xué)生的思考.本應(yīng)該是多樣的、精彩的、甚至是一些很獨(dú)到的見(jiàn)解,在課上始終都不能出現(xiàn),思想的火花就被無(wú)情的掐滅了.久而久之,學(xué)生就缺乏了獨(dú)立思考的習(xí)慣,學(xué)生的思維就局限于教師設(shè)計(jì)的圈子里,不再想另避蹊徑,思維就會(huì)總是處于僵化狀態(tài).看來(lái),精彩的課堂需要教師有等待的耐心,又有把握節(jié)奏的經(jīng)驗(yàn).課堂上要給學(xué)生充分的思考時(shí)間,能讓學(xué)生操作的、總結(jié)的、發(fā)現(xiàn)的,教師不能越皰代俎.經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考,學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解和解決有了自已的見(jiàn)解,于是他就有話可說(shuō),并且有助于把問(wèn)題討論得廣泛深刻.

例如,如圖9所示,把物體壓在豎直墻面上,保持靜止,問(wèn)壓力增大時(shí),墻面對(duì)物體的摩擦力如何變化?由于剛開(kāi)始學(xué)習(xí)摩擦力,對(duì)摩擦力概念的理解還不太深刻,所以大部分學(xué)生對(duì)以上問(wèn)題的直接反映就是摩擦力將變大.雖然他們都非常一致、錯(cuò)誤地認(rèn)為摩擦力在變大,但是他們的想法或判斷的依據(jù)可能是完全不同的.為此,教師沒(méi)有急于作出評(píng)價(jià),而是采用追問(wèn)的方式來(lái)探明他們的觀點(diǎn).向?qū)W生詢問(wèn)道:能不能向?qū)W生們說(shuō)說(shuō)自己的具體想法?得知這些學(xué)生的觀點(diǎn)主要有以下兩種,一種是憑生活經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為壓力越大,物體就越不容易掉下來(lái),所以摩擦力應(yīng)是越大的;另一種是依據(jù)公式 f=μ N=μ F,由此可以得出壓力F越大,摩擦力就越大.至此蛇已被引出洞口,接下來(lái)就要考慮如何來(lái)打蛇了.這時(shí),教師無(wú)需親自動(dòng)手,只需暫時(shí)等待.果不其然,等了片刻就開(kāi)始有學(xué)生站起來(lái)反駁說(shuō),這是靜摩擦力,不能用滑動(dòng)摩擦定律 f=μ N來(lái)計(jì)算,由于物體保持靜止,所以它的大小始終等于重力G,而與水平壓力 F無(wú)關(guān).從以上教學(xué)事例中我們可以看出,不是說(shuō)教師講得越多、越透徹,教學(xué)就一定越有效,而真正的有效教學(xué),有時(shí)教師只需要一個(gè)正確的引導(dǎo)和一次片刻的等待,這樣不僅使學(xué)生暴露了錯(cuò)誤、澄清了理解,還培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和提出質(zhì)疑的能力.

圖9

3.2 給學(xué)生提供展示的機(jī)會(huì)

現(xiàn)實(shí)的課堂,許多教師不愿意給予學(xué)生充分表達(dá)、展示錯(cuò)誤或新異想法的機(jī)會(huì),認(rèn)為這樣會(huì)浪費(fèi)很多寶貴時(shí)間,導(dǎo)致教學(xué)效率不高;不去仔細(xì)傾聽(tīng)和剖析學(xué)生的真實(shí)想法,而是只憑主觀意測(cè)、妄加評(píng)論;時(shí)常會(huì)對(duì)答不出來(lái)或答錯(cuò)的學(xué)生進(jìn)行責(zé)備、埋怨甚至諷刺.思起于疑,小疑則小進(jìn),大疑則大進(jìn).故而對(duì)學(xué)生一些有價(jià)值的,值得討論的疑問(wèn)或者回答,教師不要立即評(píng)價(jià),判斷,尤其不要輕易做出否定的評(píng)價(jià).教師可通過(guò)“延遲判斷”,為學(xué)生充分表達(dá)想法提供必要的平臺(tái),留給學(xué)生更多的探索空間,鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考、大膽質(zhì)疑,發(fā)表自己的意見(jiàn)和見(jiàn)解,盡情地展示作品,展現(xiàn)自我.在課堂上教師要充分地、認(rèn)真地傾聽(tīng)學(xué)生,為學(xué)生創(chuàng)造和諧民主的教學(xué)氛圍提供愉悅的心理環(huán)境,讓學(xué)生有自由表達(dá)思想的空間,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性.

例如,在“向心力”教學(xué)中,對(duì)轉(zhuǎn)盤上的物塊 A進(jìn)行受力分析(如圖10).對(duì)于這一問(wèn)題有些教師或許覺(jué)得很容易,往往會(huì)很快地得出或直接地告訴學(xué)生,物塊A受到重力、彈力和靜摩擦力,由于靜摩擦力用來(lái)提供向心力,所以其方向要指向圓心.以上做法中,教師只從自己的角度來(lái)看待問(wèn)題的難易程度,在學(xué)生還不理解的情況下,把物理結(jié)論硬生生地塞給了學(xué)生.筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),對(duì)于初學(xué)的學(xué)生來(lái)說(shuō),其實(shí)這一問(wèn)題還是很有難度的,他們會(huì)有很多錯(cuò)誤的想法.比如,由于物塊是運(yùn)動(dòng)的,所以物塊 A受到的摩擦力應(yīng)是滑動(dòng)摩擦力;由于摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)起到阻礙作用,所以物塊A受到的摩擦力與線速度方向相反;由于物塊是在轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng)的,所以物塊A受到的摩擦力與線速度方向相同;物塊 A還受到了離心力的作用.以上想法雖然都是錯(cuò)誤的,但都有一定的合理成份.為此,教師應(yīng)采取“延遲判斷”的策略,讓學(xué)生把這些錯(cuò)誤的想法都表達(dá)出來(lái),然后組織和引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)討論辯析.

圖10

3.3 給學(xué)生營(yíng)造爭(zhēng)論的氛圍

課堂上,教師要有意創(chuàng)設(shè)一個(gè)沖突的氛圍,讓學(xué)生產(chǎn)生不同的意見(jiàn),教師可采取“延遲判斷”的策略,把沖突交給學(xué)生,讓學(xué)生互相爭(zhēng)論,互相啟迪,讓所有學(xué)生都躍躍欲試、直抒己見(jiàn)、暢所欲言,讓思維的火花互相碰撞,產(chǎn)生更多的問(wèn)題.在爭(zhēng)論的過(guò)程中,教師要及時(shí)捕捉在沖突中學(xué)生閃現(xiàn)出創(chuàng)新性的思維,并因勢(shì)利導(dǎo),使更多的學(xué)生產(chǎn)生更多的想法,使更多的學(xué)生增強(qiáng)表達(dá)自己想法的愿望.在組織討論的過(guò)程中,教師要一直傾聽(tīng)思考,不旗幟鮮明地亮出自己的觀點(diǎn),而是積極引導(dǎo)學(xué)生們盡可能把自己的想法都表達(dá)出來(lái),使答案或方案在討論中逐步完善.

例如,在“功與能”教學(xué)中,教師向高二學(xué)生給出了如下問(wèn)題:一位質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從下蹲狀態(tài)向上起跳,經(jīng)Δt時(shí)間,身體伸直并剛好離開(kāi)地面,速度為v,在此過(guò)程中地面對(duì)他做的功為多大?

(C)地面對(duì)他做的功等于零.

這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考一些時(shí)間之后,教師要求他們進(jìn)行舉手表決,結(jié)果是大部分學(xué)生都選了(A),少部分學(xué)生選擇(B),極個(gè)別選擇(C).對(duì)于學(xué)生的表決結(jié)果,教師沒(méi)有作出任何評(píng)價(jià),而是要求他們派代表分別闡述各自的不同觀點(diǎn),巧妙地利用學(xué)生觀點(diǎn)的差異從而引發(fā)了一場(chǎng)熱烈的爭(zhēng)論.

(A)方:人在跳起的過(guò)程中,身體獲得了動(dòng)能,所以地面對(duì)他做了功.根據(jù)動(dòng)能定理可知 W=故選(A).

(B)方:選(A)的結(jié)論顯然是不對(duì)的,因?yàn)槟銈儼阎亓ψ龅墓o漏掉了.在起跳過(guò)程中,不只是地面對(duì)人做了正功,由于重心上升,重力也對(duì)人做負(fù)功.根據(jù)動(dòng)能定理有 W-mgh=故應(yīng)選(B).(此時(shí),A方學(xué)生已認(rèn)識(shí)到了自己的錯(cuò)誤,后悔太大意)

(C)方:我認(rèn)為(A)、(B)兩個(gè)選項(xiàng)都是錯(cuò)誤的,因?yàn)榘凑展Φ亩x式來(lái)看,地面對(duì)腳底的作用點(diǎn)在起跳過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)生位移,那么地面對(duì)人的作用力應(yīng)該是不做功的.[此時(shí),(A)方與(B)方學(xué)生都感到非常詫異]

B方:(不愿服輸,作出反駁)怎么說(shuō)沒(méi)有發(fā)生位移,身體的重心不是明明上升了嗎?如果地面對(duì)人沒(méi)有做功,那么根據(jù)功能關(guān)系,身體怎么會(huì)獲得動(dòng)能呢?(此后,爭(zhēng)吵開(kāi)始)

以上,用不同的兩種方法,卻得到了完全不同的結(jié)果,該相信哪一種方法呢?這樣學(xué)生心理就產(chǎn)生了很強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突,急盼教師揭開(kāi)謎底.這時(shí)教師仍然不給出問(wèn)題的答案,而是向?qū)W生提出引導(dǎo)性問(wèn)題.

教師:從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看,身體獲得的動(dòng)能來(lái)自于哪里,是什么能轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的?

學(xué)生:不會(huì)是地面,一定是人體內(nèi)的化學(xué)能.

教師:這是通過(guò)什么力做功,使體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的,是地面對(duì)人做的功嗎?

學(xué)生:不會(huì)是地面對(duì)人做的功,因?yàn)榈孛娌荒芴峁┠芰?所以應(yīng)該是其他力.

教師:那是什么力呢?讓我們來(lái)親身體驗(yàn)一下起跳過(guò)程,或許就能知道答案了.(然后,教師要求學(xué)生們都身體下蹲,親身體驗(yàn)一下起跳的過(guò)程)

學(xué)生:在下蹲時(shí)感到腿部肌肉緊繃,身體獲得動(dòng)能應(yīng)該是肌肉發(fā)力做功的結(jié)果.

教師:我們可以建立一個(gè)彈簧模型來(lái)簡(jiǎn)單表示身體的起跳過(guò)程.如圖11所示,一根彈簧與上下兩個(gè)物塊拴接在一起,它處于壓縮狀態(tài).當(dāng)把細(xì)繩燒斷,原先儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能將會(huì)釋放出來(lái),通過(guò)彈簧彈力做功,轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能,使其離開(kāi)地面而跳起.在跳起的過(guò)程中,地面對(duì)其上面的物塊始終沒(méi)有做功.

圖11

3.4 給學(xué)生搭建攀登的支架

課堂上,學(xué)生在深入思考創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的過(guò)程中,有些想法通常是不正確的,有些是正確的但又不能清晰地表達(dá).面對(duì)這些情況,教師可采取“延遲判斷”的策略,不輕易否定,也不去代勞,可以通過(guò)描述、提問(wèn)等方法提供不同層次的支架,給學(xué)生再表現(xiàn)的機(jī)會(huì),使其改正錯(cuò)誤,修正不足,通過(guò)再思考,推出正確的結(jié)論.讓學(xué)生通過(guò)自己教育自己,充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用.通過(guò)這一過(guò)程,學(xué)生獲得的知識(shí)就不是教師硬塞給他們的,而是理解了的知識(shí),掌握得也就牢固了.

例如,高一牛頓運(yùn)動(dòng)定律的教學(xué)給學(xué)生出示以下問(wèn)題:質(zhì)量分別為5 kg、10 kg的 A、B兩個(gè)重物用一根最多只能承受120 N拉力的細(xì)繩相連.現(xiàn)以拉力F使A、B一起豎直向上運(yùn)動(dòng),如圖12所示.為了使細(xì)繩不被拉斷,求拉力 F的范圍.(取 g=10 m/s2)

錯(cuò)解:Fmin=mAg+mBg=150 N,Fmax=mAg+Tmax=170 N.

錯(cuò)因:未考慮到物體具有加速度的情況,只定勢(shì)于平衡狀態(tài),表現(xiàn)為狹隘的動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn).

對(duì)策:不去直接指出學(xué)生的錯(cuò)誤,而是向?qū)W生提出層級(jí)式的支架性問(wèn)題,逐步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)努力思考去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤、糾正錯(cuò)誤,并重構(gòu)認(rèn)知.

(1)引發(fā)沖突

師:在細(xì)繩恰好沒(méi)被拉斷時(shí) F=170 N,試求物體 A、B的加速度分別是多大?生:aA=0,aB=2 m/s2.

圖12

師:那么,物體 A、B分別做什么運(yùn)動(dòng)呢?

生:物 A勻速向上,物B以2 m/s2的加速度向上做勻加速運(yùn)動(dòng).

師:這種運(yùn)動(dòng)情景有可能出現(xiàn)嗎?

生:不可能.如果真是這樣,兩個(gè)物體要相互靠近,不能一起向上運(yùn)動(dòng)了,而且細(xì)繩會(huì)處于松軟狀態(tài)而沒(méi)有拉力了.

(2)消除沖突

師:這樣不就前后矛盾了,可見(jiàn)原先的解法是錯(cuò)誤的.那么問(wèn)題出在哪里呢?

生:問(wèn)題的癥結(jié)就在于物 A也應(yīng)該具有與物B相同的加速度,才能一起向上運(yùn)動(dòng).

然后,教師引導(dǎo)學(xué)生得出正確解答:當(dāng)細(xì)繩拉力取為最大時(shí),物 A、B整體具有最大的加速度,這樣拉力 F也就取到最大.

對(duì)B有Tm-mBg=mBam,代入得 am=2 m/s2.對(duì) A有Fmax-mAg-Tm=mAam,代入解得 Fmax=180 N.

(3)拓展深化

對(duì) A、B 整體有F-(mA+mB)g=(mA+mB)a.可知,F越大,a就越大.

對(duì)B有T-mBg=mBa,可知a越大,T就越大,可細(xì)繩拉力是有限度的.

對(duì)以上兩式作比可得

代入得.可見(jiàn),F與T成正比,則①當(dāng) T取最小值(至少能夠提起物B)Tmin=100 N,所以Fmin=150 N.②當(dāng) T取最大值(細(xì)繩恰好沒(méi)被拉斷)Tmax=120 N,所以Fmax=180 N.