《基于“支架式”教学理论的物理教学案例分析》-理学论文，物理论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于“支架式”教学理论的物理教学案例分析

范文

许佳琳　王笑君

摘要：本文基于“支架式”教学理论，以“牛顿第三定律”一课为例设计了教学案例，并在中学课堂进行教学实践。且结合实际教学情况，分析和说明了如何在高中物理教学中运用支架式教学策略，在最近发展区搭建三种不同类型的“脚手架”，帮助学生感悟、探究和经历物理知识的构建过程。

关键词：支架式教学；最近发展区；牛顿第三定律；案例分析

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）3-0068-4

1 问题的提出

支架式教学是以著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论为依据的，指教师应在学生智力的“最近发展区”建立概念框架，并借助脚手架的支撑作用把学生的智力从已有水平提升到潜在发展水平（如图1所示）。在教学中，教师要介入学生的发展，就必须找到最适宜的介入点，而最近发展区为教师提供了一个理想的空间。因此，支架式教学的本质就是在最近发展区内的教学。

支架式教学是以学生为主体，利用情境、协作、探索、会话等方式在最近发展区内开展的教与学，一般包括以下的五个教学环节（如图2所示）：

（1）搭建支架：围绕当前教学主体，按“最近发展区”的要求建立概念框架。

（2）进入情境：将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个点）。

（3）独立探索：学生在教师的引导下对学习的问题进行独立探索，并沿着脚手架逐步攀升。

（4）协作学习：学习小组成员对独立探索所获得的结论进行交流、讨论、自我纠正和完善，以完成对概念比较全面和正确的建构。

（5）效果评价：教师为学生提供检验学习效果、展示学习成果的机会和平台，从而让学生进行自我评价和相互评价，完成对所学知识的意义构建。

支架式教学要充分发挥学生的积极性、主动性和创造性，从而提高学生的知识建构能力。因此，教师要事先把复杂的学习任务加以分解，并设计、提供概念框架，以便为学生持续的建构奠定基础并把学生的理解逐步引向深入。

笔者以“人教版”高中物理必修1第四章第5节的“牛顿第三定律”一课为例，选择广州市第六中学高一年级的学生进行班级授课。下面结合课堂实际教学，具体谈谈如何运用支架式教学引导学生形成作用力与反用力的概念，探究一对相互作用力的作用点、方向及大小的关系，及学会辨别一对相互作用力和一对平衡力。

2 案例背景

2.1 教材分析

教材对牛顿第三定律的讨论采用循序渐进的方式：先通过司空见惯的实例定性讨论物体间的相互作用，形成作用力与反作用力的概念；再通过实验定量探究，总结出一对相互作用力的定量关系，归纳得出牛顿第三定律；最后让学生通过实例分析学会辨别一对平衡力和一对相互作用力，并通过回归社会，让学生体会牛顿第三定律在生产、生活中的应用，以达到对定律的深入理解和融会贯通的目的。

综上所述，“探究作用力与反作用力的关系和理解牛顿第三定律的内容”是本节课的教学重点，本节课的教学有利于培养学生的实验探究能力及物理思维能力。

2.2 学情和教学目标分析

（1）学情分析

知识方面：学生在初中已学过“力是物体间的相互作用”等相关知识。

能力方面：学生具备开展和分析力学实验的能力。

认知困难：学生关于一对相互作用力存在错误的认识，如：认为一对相互作用力的大小关系与物体本身的材质、运动状态有关；认为强者施加于弱者的力要大于弱者施加于强者的力；认为主动施力者所施加的力要大于被施力者所施加的力。

（2）教学目标分析

掌握作用力与反作用力的概念，理解牛顿第三定律的内容并学会运用该定律解决实际问题。

2.3 根据学生的困难之处搭建合理支架

基于教材内容和学情分析，笔者将复杂的任务加以分解，搭建了三种不同类型的“脚手架”，以帮助学生完成知识的构建，达到学习目标。在课堂教学中，笔者给学生提供了以下几种支架：

（1）支架一（情景型支架）

学生要形成作用力和反作用力的概念需对物理现象和事实进行概括和抽象。因此，要通过创设情景型支架，引导学生在情境中进行观察和分析，促成学生对物理知识的主动构建。

（2）支架二（实验型支架）

探究作用力与反作用力的关系是本节课的教学重点，教师要引导学生利用强磁针、弹簧测力计及力学传感器等实验器材，从作用点、方向、大小这三个要素上进行探究。因此，教师需要提供实验型支架。

（3）支架三（问题型支架）

区分一对相互作用力和一对平衡力是本节课的教学难点，而恰当的问题支架能够帮助学生越过学习困境。因此，教师要用不同层次的问题帮助学生搭建学习脚手架，随着问题的提出和解决，引导学生逐步深入理解牛顿第三定律。

3 具体支架的实施和评析

3.1 创设情境、建立概念（情景型支架）

师：力的作用总是相互的。比如，刚刚你们用力鼓掌时双手会感到麻痛，这是为什么呢？

生：左手给右手一个力，右手也给左手一个力。

师：对了。再比如说，人为什么能在地面上行走？

生：脚蹬地时，人对地有一个向后的摩擦力，地对人有一个向前的摩擦力使人前进。

师：以上案例是相互接触的力，对于没有直接接触的物体，力的作用也是相互的吗？

生：应该是。

猜想：若没有相互接触的物体，其间力的作用也是相互的，那将两辆载有U型磁铁的小车同名磁极相对，双手释放时两辆车会向相反方向运动。

验证：磁铁小车实验（如图3所示）。

师：刚才的实验验证了我们的猜想。也就是说对于没有直接接触的物体，力的作用也是相互的。

引导学生抽象概括形成概念（如图4所示）。

师：如果将左列抽象为物体A，右列抽象为物体B，你们能不能将刚刚观察到的几个例子概括和抽象出来，给作用力和反作用力下个定义呢？

生：两个相互作用的物体A、B，产生了彼此对对方的相互作用力，把其中一个力称为作用力，剩余的另一个力称之为反作用力。

效果评价：情景型支架从日常生活中常见的事例入手，激发了学生的学习兴趣。学生通过鼓掌和行走的体验回顾了力的相互作用，与已有知识形成联系。学生再通过观察、分析磁铁小车实验，得出没有直接接触的物体间力的作用也是相互的结论。通过情景型支架引导学生从感性认识上升到理性分析，关注现象背后的本质，促使学生达到潜在发展水平。通过引导学生对事例和实验进行观察分析，抽象概括得出作用力与反作用力的概念，随着教师所创设的情景，向更高的水平发展。因此，情景型支架有利于提高学生的学习兴趣，引导学生形成概念，促进学生对知识的构建。

3.2 实验探究、得出定律（实验型支架）

（1）学生实验：利用强磁针探究一对相互作用力的方向关系及作用点的特点

师：想想一对相互作用力的方向关系如何？若提供强磁针我们可如何探究？

生：先将两个强磁针相互靠近并且待它们静止下来，观察两个磁针的指向。再移动其中的一个磁针，观察另一个磁针的运动情况（如图5所示）。

师：如何判断作用力与反作用力的作用点呢？

生：两磁针相互靠近但不接触，若一个磁针会随着另一个磁针的运动而运动，说明一对相互作用力分别作用在不同的物体上。

师：请同学们小组合作设计并进行实验，待会将实验的结果告诉我。

学生设计并进行实验操作后，教师引导学生将实验结果进行展示和讨论。

（2）学生实验：利用弹簧测力计探究作用力与反作用力的大小关系

师：接下来我们该如何设计实验，定量研究一对相互作用力的大小关系？

生：利用弹簧测力计。可在以下两种情况中进行实验：先将两个弹簧测力计同时互拉进行实验；再保持其中一个测力计不动，用另一个去拉它，分别实验并记录下两个测力计上的示数。

师：请同学们再次小组合作设计并进行实验，待会一起分享你们的实验成果。

引导学生设计、操作实验，并将组内所得实验结论分享给全班。

（3）演示实验：利用DISLab进一步探究作用力与反作用力的关系

师：刚刚读数时，两个弹簧测力计处于什么运动状态？

生：静止平衡态。

师：所以事实上我们做的是静态观察，那么在动态运动过程中，任意时刻作用力与反作用力的大小关系还总保持相等吗？

生：应该也相等。

引导学生利用能反映力与时间关系的力学传感器进行实验探究，并请学生说出实验设计方案及实验结果。

生：将两个传感器静止对拉、向左加速、减速、做圆周运动时，观察到屏幕上两条曲线依旧对称。说明无论保持静止或处于任何运动状态，在任何时刻，作用力与反作用力总是同时产生、同时消失、同增同减，而且大小相等。

师：很好，我们来思考生活中的一个例子，为什么在“以卵击石”中会蛋破石全呢？这里鸡蛋给石头的力是否还等于石头给鸡蛋的力？

生：应该相等。

猜想：“以卵击石”中即使蛋破石全，但鸡蛋与石头之间的相互作用力仍相等。这种猜想是否正确，下面再次利用传感器进行实验验证（如图6所示）。

师：将鸡蛋壳粘在一个力传感器上，用另一个传感器跟它相撞，那么无论是以卵击石还是以石击卵，我们观察到的两条曲线有什么特点（如图7所示）？说明了什么？

生1：对称。说明无论物体间的材质、形状、大小、硬度是否相同，作用力总是等于反作用力。

生2：无论石头或鸡蛋谁是主动施力者，作用力与反作用力总是相等。

教师引导学生总结实验结论，得出牛顿第三定律的具体内容。

效果评价：在该阶段，引导学生设计方案进行实验探究，沿着教师所搭建的脚手架不断向上攀爬，经历感悟、探究的过程，为进一步归纳、演绎牛顿第三定律提供了可靠的事实依据。因此，搭建实验型支架能帮助学生将第二水平“潜在发展水平”发展为第一水平“实际发展水平”，从而实现真正意义上的提升。

3.3 规律应用、拓展提升（问题型支架）

教师提出问题引导，学生独立思考后小组交流讨论，随后全班分享讨论结果。

问题1：生活中的拔河比赛遵循牛顿第三定律吗？

问题2：如何对拔河比赛中的甲、乙双方进行受力分析？

问题3：一对相互作用力和一对平衡力的区别和联系是什么？

问题4：我们在拔河比赛中如何增大获胜的几率？

效果评价：对于拔河比赛的例子，学生有生活中的前概念，认为拉力不相等的情况下才能分出胜负。教师通过层层设问，让学生在头脑中形成激烈的思维冲突，激发学生进一步的思考，让学生体会到将抽象的问题具体化和受力分析过程中选择研究对象的重要性。通过问题型支架，不仅让学生学会辨析一对相互作用力和一对平衡力的区别，突破本节教学难点，而且让物理知识回归生活，让学生学会用科学知识解释生活现象，体会到科学知识的应用价值，从而提高学生的知识迁移、应用能力及物理思维能力。

4 反思和结语

在本节课的案例中，笔者运用支架式教学理论，在课前对教材、学情以及学生将要达到的水平进行了研究，并针对学情在最近发展区搭建了一系列的教学支架。通过搭建有趣的情景型支架，以鼓掌、人行走、磁铁小车同名相斥而行的情景带领学生从生活走进物理，激发学生的学习兴趣，引导学生抽象、概括形成作用力与反作用力的概念，体会知识的构建过程；接着通过搭建有效的实验型支架，先引导学生利用强磁针探究一对相互作用力方向的关系及作用点的特点，再引导学生利用弹簧测力计和传感器，由静态到动态，由某个时刻到某个时间段，由浅到深定量地探究一对相互作用力的关系；最后通过递进的问题型支架，剖析拔河问题的本质，让物理回归社会生活，引导学生利用所学的知识解释生活现象，学会辨别一对相互作用力和一对平衡力。

整个教学以培养学生的实验探究能力和物理思维能力为目标，在“引导启发—独立思考—合作探究—成果交流—评价总结”的过程中循序渐进，最终促进学生知识构建能力和综合能力的提高。

支架式教学是基于“最近发展区”理论的教学，是教师基于教材和课标，针对学生实际情况而搭建脚手架的教学，这种教学策略有利于转变学生的学习方式和提高学生的综合能力。而在实际教学中，由于每一位学生的学情不同，学生的“最近发展区”也有所差异，因此，如何在班集体授课的形式下，搭建起适合全班每一位学生的脚手架，是运用支架式教学理论进行教学的教师接下来可以进一步深入研究的问题。

参考文献：

[1]谭龙飞，王占平.物理概念教学中运用支架式教学模式的探讨[J].教学研究，2011，（2）：87.

[2]高秀丽.基于支架式教学策略下的高中物理高效课堂[J].物理教学探讨，2014，（6）：11.

[3]高秀娟，孙丰富.巧搭思维脚手架，助力物理学习过程[J].物理教学探讨，2013，（12）：18.

[4]蔡铁权.物理教学丛论——基础教育课程改革视野下的中学物理教学[M].北京：科学出版社，2005.

（栏目编辑邓磊）

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。