浅谈实验中的支架式教学 ——“研究平面镜成像特点”的教学尝试

1浅谈实验中的支架式教学——“研究平面镜成像特点”的教学尝试进才北校章普锦一、问题的提出：在传统的物理实验教学中，教师是主动的施教者，学生是被动的接受者，教师总是按部就班地把实验器材、实验步骤和实验中应记录的数据向学生一一交代，生怕遗漏些什么。而对于难点，或采取回避态度，或要求学生死记硬背。其结果是：学生虽然短时间能记住实验器材和步骤，但课后遗忘率较高，过一段时间后，更无法很好地回忆起重要内容，而且，这种教学方法也不利于培养学生的创新能力、探究精神。为此，作为教师，应努力为学生提供合适的教学支架，让学生在探究知识的过程中逐渐成为学习的主体。二、研究的理论依据：支架式教学（也称为“脚手架式教学”或“支撑点式教学”）是一种教学模式，源自于前苏联心理学家维果茨基的社会建构主义理论和他的最近发展区理论。支架式教学模式基于学生的最近发展区提供个性化的学习支持，在支架式教学中教师提供支架和支持以帮助学生主动发展，这些支架利用学生已有的知识来内化新的知识。根据欧共体“远距离教育与训练项目”（DGX）的有关文件，支架式教学被定义为：“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”三、研究的过程和方法：“研究平面镜成像特点”实验是初中物理光学部分的重点内容。其目的在于研究像与物的大小、位置关系。它不仅在科技、生产、生活中有着广泛的应用，更对学生的猜想、器材选择、观察、实验操作等能力的培养及提高起着极其重要的作用。在教学中，笔者应用了“为学生提供合适的实验支架，引导学生进行实验器材的选择以及实验设计与操作”的教学模式，具体方法如下：2（一）学生学习能力及学习任务的分析1、学生进入最近发展区已具备的攀登支架的知识和技能有：①光的直线传播知识；②使用刻度尺的技能；③长度数据记录与比较的方法；④直线垂直的判断等数学知识。2、学生所需攀登到达的知识层面（完成的学习任务）有：①实验器材的合理选择；②虚像与物的大小、位置关系。3、学习任务中学生难以独立完成的知识的意义建构有：①实验器材中玻璃板的选用、虚像的概念、虚像位置的确定；②实验器材中两支完全一样的蜡烛的选用、虚像与物的大小的判定；③虚像和物与镜面的位置关系。（二）支架的提供及意义为了将复杂的学习任务加以分解，给学生建构对知识的理解提供一种概念框架，最终帮助学生完成难以独立完成的学习任务。在教学中笔者为学生提供了以下三个支架。支架1：在平面镜前放上一支点燃的蜡烛，在平面镜后放一张与平面镜同宽的较长的塑料薄片（空白投影片），让学生分别用油性笔画出蜡烛的像的位置，进行观察。具体操作方法：用如图所示的装置，在平面镜前放上一支点燃的蜡烛，在平面镜后分三次分别放一张相同的、与平面镜同宽的较长的塑料薄片（空白投影片），使其一边紧贴平面镜，让三位同学分别用不同颜色的油性笔画出蜡烛的像的位置，将三张画过像位置的塑料薄片对齐后，放在实物投影仪上让同学观察。目的与作用：为帮助学生完成对“玻璃板的选用、虚像的概念、虚像位置的确定”的知识的意义建构而提供此支架。通过支架，学生利用已经具备的长度大小的判定方法及生活经验，进行独立探索并讨论，自觉感悟出用平面镜并不能够确定像的准确位置，必须寻找出既具有平面镜特点，又能确定像位置的替代物，从而较容易地突破了用玻璃板代替平面镜这一3教学难点，同时也突破了教学中的另一难点——虚像的概念。与传统教学的差异：传统教学中，教师往往直接告诉学生平面镜不透明，不能找出像的位置，必须用玻璃板来代替。由于学生没有亲身自体验和比较，因此知其然，而不知其所以然。而在支架教学中，以学生在不透明的平面镜后面找像为支架，使台上的学生为了准确找到像的位置，会不断进行观察、思考、比较与寻找，甚至还会用白纸或书本在镜子后面寻找像，而台下的同学为帮助台上的学生找到像的位置，会不停地观察和指挥，引起台上、台下学生的互动，形成了热烈的探究氛围。通过学生的主动探究，较好地完成了对知识的建构。支架2：在实验台上放有几支粗细、长度不同的蜡烛（其中有一支与玻璃板前的完全一样）和刻度尺，请同学选用这些实验器材找出像与物的大小的关系。具体操作方法：让学生从实验台上提供的多支蜡烛中，用不同的蜡烛在玻璃板后面寻找像的位置，学生经过探索研究后，发现用与玻璃板前面点燃的蜡烛完全一样的蜡烛，不仅能准确地确定像的位置，而且像与物的大小完全一样。目的与作用：此支架为帮助学生完成对“两支完全一样的蜡烛的选用、虚像与物的大小的判定”的知识的意义建构而提供。学生通过支架，运用已经具备的像的位置的判断技能及对物体大小判断的生活经验，对多支蜡烛进行比较与选取，并不断移动玻璃板的蜡烛，最终从玻璃板前面看去，后面的蜡烛好象点燃似的，既得到了像的具体位置，也击破了另一教学难点——两支完全一样的蜡烛的选用。与传统教学的差异：传统教学中，教师常常会在实验器材中就直接向学生介绍了需要两支完全一样的蜡烛。学生由于没有主动参与探究，不仅容易遗忘实验器材的选用，更不利于培养学生的创新能力、探究精神。而在支架教学中，以学生用多支蜡烛在实验中不断比较与选取为支架，学生为了用未点燃的蜡烛替代像的位置，会互相配合，不断更换和移动蜡烛，甚至还会用手去触摸玻璃板后面的蜡烛的火焰，这就加深了对虚像的理解。通过这样的协作学习，培养了学生的合作精神，也正是通过自己的实验探究找出了部分规律，学生会从中感受到成功的喜悦，进而激发了学生勇于探究的精神。支架3：让学生选择实验器材，描绘出实验中玻璃板、像与物的位置，并探究、归纳出平面镜的成像特点。具体操作方法：通过点拨，使学生领悟到在白纸上能确定各个实验器材的具体位置，并从实验台上选择合适的实验器材进行实验。鼓励学生通过思考与讨论，用刻度尺在留有实验4器材痕迹的白纸上反复比较与测量，进行整理与归纳，得出像与物的位置关系。目的与作用：为帮助学生完成对“虚像和物与镜面的位关系”的知识的意义建构而提供此支架。通过支架，学生利用已经掌握的刻度尺的使用方法，结合对像的位置确定的知识，用刻度尺在确定了实验仪器位置的白纸上反复测量与比较，不断归纳与总结，自觉感悟到像与物的位置关系，从而攻破了教学中最后一个难点。与传统教学的差异：传统教学中，教师往往告诉学生测量和比较的结果，或在实验的组合器材中有现成的带刻度的实验盒。这种方法既不利于学生对刻度尺的使用技能的巩固，更无法让学生从有趣的探究过程中获取更多的实验结论。而在支架教学中，以刻度尺在白纸上的合理使用为支架，学生为了确定实验仪器的位置，常常会与教师交换意见，这种师生之间的互动，就会擦出实验中的火花和灵感，致使学生想出其他的方法。而学生间的关于刻度尺的合理使用及数据归纳的讨论，又会使学生不断完善自己的实验技能和实验结论，既培养了学生的归纳、总结能力，也使学生出色地完成了对整体知识的意义建构。四、小结与思考：笔者在教学中，用所教的两个各方面程度相仿的班级作比较，其中一个为实验班，进行“实验中的支架式教学”，另一个为对照班，实行传统教学。通过随堂练习和阶段练习，对教学中的相关知识点的掌握情况进行了测试，得到下面几组测试数据。随堂练习中：实验班“实验器材选用”的知识点全对率88.9%，而对照班“实验器材选用”的知识点全对率72.2%；实验班“实验结论”的知识点全对率83.3%，而对照班“实验结论”的知识点全对率55.6%，两者相比有一定的差异。阶段练习中：实验班“实验器材选用”的知识点全对率80.6%，而对照班“实验器材选用”的知识点全对率47.6%；实验班“实验结论”的知识点全对率77.7%，而对照班“实验结论”的知识点全对率44.4%，两者相比有较明显的差异。由上述数据可以看出：进行“实验中的支架式教学”，在两次练习中的正确率都比传统教学有很大的提高，特别是在阶段练习中的差异比较显著，说明支架式教学对知识意义建构的保持更有效，大大提高了教学质量与学生主动学习能力。通过这次教学尝试，使笔者得到了一些体会与思考：51、初中物理教材中的许多教学内容也可以实施支架式教学的尝试，如：“欧姆定律”、“测定物质的密度”、“杠杆”等。2、在支架式教学中，教师应重视以下几个环节，即分析学生的学习能力及学习任务、为学生完成学习任务提供合适的教学支架（如学生已有的知识、课件、影视素材、实验步骤的调整与修改等）、鼓励学生利用支架主动探究与学习。综上所述，教师应通过挖掘知识内涵，为学生提供合适的教学支架，充分利用学生之间的活动与讨论，合理运用师生之间的互动，依靠学生的学习经验，相信学生的主动学习能力，使学生成为课堂的主人，让学生不断地缩短原有水平与学习目标之间的距离，最终完成对所学知识的意义建构。而如何为学生提供更有效的教学支架，值得教师不断探索和研究。此文发表于《浦东教育研究》2005年第5期第32—34页