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摘 要:本文以苏教版“速度”一节为例,探讨基于核心素养发展的思维融入式教学设计.充分指导学生从思维角度升级“经验”归纳物理规律,从松散的下意识行为走向严谨的思维行动;从具体数字(和情境)入手,逐步建构科学的概念,指导学生形成对概念的整体认知,从而完成以知识的建构过程为载体,达到思维训练的显性升级目标.
关键词:知识建构;发展思维;教学设计
新修订的高中物理课程标准,将物理课程“三维目标”深化为“核心素养”,物理学科的核心素养由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”四大要素组成.初中物理有必要将“科学思维”作为核心素养融入教学,这是教育满足人发展的需要,也是物理学科教学的发展方向.
笔者从学生思维发展的角度观察周边一些初中物理教学,发现大多数课堂还停留在“物理概念、公式应用、实验测量”等陈述性知识的记忆和程序性知识的操练上,很少有目的把“思维教学与训练”融入课堂.如何开展思维融入式教学,发展学生的科学思维能力呢?笔者以苏科版“速度”教学为例,从融入思维教学的角度谈谈教学的设计.
1 创设情境,从经验中归纳比较运动快慢的方法
站在学生角度思考设计教学,创设真实的生活情境,激活学生的生活经历、体验和经验.播放视频,选择学校运动会上的一些视频、图片或一些国际上优秀运动员的比赛视频.
(1)百米赛跑,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
(2)游泳比赛,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
(3)赛龙舟等,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
也可现场观察小汽车运动、模仿“接力赛传棒”,或请同学演示“两个纸锥下落”等.
教师以“百米赛跑”为例,进行指导性分析,设问:
(1)百米赛跑中,运动员从同一起点出发,你作为观众,如何判断谁跑得快?
学生:跑在前面的快.
教师追问:你的判断标准是什么?
引导学生养成“寻找根据(或标准)进行比较判断”的思维习惯.
学生:跑在前面的,路程长.
教师追问:路程长的一定跑得快吗?
再次提醒学生找到“判断的前提条件”.
学生:相同时间内,路程长的跑得快.
教师此刻指出:大家用到了“控制变量法”,控制其中一个物理量不变,研究另外两个相关物理量之间的变化关系.这是一种科学研究方法,也是常用的比较方法.
板书思维过程:同一起点,跑在前面→路程长的,跑得快→相同时间,比较路程.这里从具体情境中“抽象”出“比较的方法”.
(2)请同学们模仿刚才的思维过程,分析“终点裁判员是如何比较运动快慢的?”
小组讨论:在比较时,裁判员选定哪个物理量是相同的?或者“控制哪个物理量不变?”
学生板书思维过程:百米赛跑,先到终點→用时少的,跑得快→相同路程,比较时间.
(3)请同学们分析其他视频或现场实验,总结说出比较物体运动快慢的方法.
上述活动过程的目的是练习从不同场景中找出“比较物体运动快慢的共同方法”,这是从形象思维向抽象思维发展的过程.
教师指出:相同时间比较路程或相同路程比较时间来比较物体运动快慢,两个方法都采用了“转换比较对象”的间接比较的思维过程,
设问,埋下伏笔,大家平常习惯于釆用哪种比较方法比较物理运动快慢?
2 数据分析,初步建立“速度”概念
引申提问:两个运动的路程不同,运动时间也不同,怎么比较快慢?
教师给出“百米赛跑(100米、16秒)”和“赛龙舟(3千米、12分钟)”的两组数据,或其他物体的运动数据,请学生结合七年级数学的行程问题:速度=路程/时间,计算出路程与时间的比值.
请同学用英语表达“速度、路程和时间”三个词,物理学取用他们的首字母写出计算速度的公式:v=s/t.
初中学生首次使用物理公式,教师板书规范的计算过程,意在提供模仿的范式,引导学生走出“简单数字运算的习惯”,从使用文字到使用代表性符号也是抽象思维的启蒙,好多初中学生不习惯这个转变.
百米赛跑:v=s/t =100m÷16s=6.25m/s;
赛龙舟:v=s/t =3000m÷720s≈4.17m/s.
教师提问:你是如何理解6.25m/s和4.17m/s的?或者降低难度提问“6.25m/s表示1s运动多长的路程?”
学生说出,教师接在上面的“计算过程”后板书:运动员1s运动了6.25m,龙舟1s运动了4.17m.
提问:百米赛跑的中学生和赛龙舟中的龙舟,哪个运动快?你使用哪种方法判断的?
学生:通过计算,转化成“相同时间比较路程”.
教师讲解:此刻相同时间是1秒,1秒是一个单位时间,我们用“单位时间通过的路程”比较物体运动快慢,叫做“速度”.
速度大小就是路程与时间的比值,物理学用速度描述物体运动的快慢.
提问:谁能给“速度”下个简单的定义,或者简单描述“速度”?
此刻让学生讨论,可成为思维训练的亮点.
教师选择性地让各组板书自已的定义,并解释为什么这么定义?学生说出自已的道理,教师诊断思维的生长点,给予指导.
也可降低难度,给出几个“速度概念的描述”,请学生判断正误,选用“比较严谨的描述”.例如:
(1)速度大小等于物体在单位时间内通过的路程;
(2)路程与时间之比叫做速度;
(3)把路程与通过这段路程所用的时间的比叫做速度.
教师讲解:采取的“路程与时间的比值表示速度大小”,这是用“比值法”描述一个物理概念,以后会经常用到. 请阅读课本,写出公式、单位和具体速度数值的物理意义,使用课本上的“常见物体的速度”,感知各种物体常见速度大小,说明数值物理含义.这些东西是死知识,没有思维价值.教师要做的是通过习题促进学生巩固记忆.
初中生第一次接触复合单位,不会比较复合单位大小,缺乏“综合分析意识”,这里可以进行把“复合单位”作为“整体”,进行综合分析训练.
笔者发现使用常规的单位换算过程对学生理解比较m/s和km/h帮助不大.使用下面的训练过程较好.
(1)1m/s的物理意义是什么?以1m/s的速度运动1h,路程是多少?
运动了3600 m,即3.6km,按速度的计算公式得到速度是3.6km/h.
(2)1km/h的物理意义是什么?
(3)1m/s是1km/h的几倍?
(4)使用具体数值进行比较:例如:20m/s和36km/h.
3 关注细节,形成“间接测量”的一套思维流程
教材上安排了“测量纸锥的下落速度”,笔者认为单纯“测量技能训练”意义不大,重点在于方案设计和具体操作中的思维训练.
教师设问,学生讨论,总结出设计“间接测量”方案的思维流程,板书“思维流程”:实验原理→测量工具→测量方案→设计表格→实施测量、收集数据→计算分析.
根据初中学生思维特点,讨论实验细节,训练学生养成对待问题全面思维的意识.
(1)测量路程时,是纸锥尖端到地面的路程,还是上端到地面的路程?可用图示(图1)降低难度,实验时,纸锥应该从A、B、C哪点下落?
(2)设计表格是难点,也是思维训练点,放手让学生设计,分析不好的设计,给出正确的设计.
测量对象是什么?测量它的哪些物理量?测量的顺序是什么?使用哪一套计量单位?需要测量几次?计算结果保留几位有效数字?这些考虑全面了,才能设计实验表格.
(3)要不要多次测量求平均值?教师提示:若求平均值,三次下落的路程应该相等.
教师抽取学生设计的实验方案和实验表格,在班级展示比较,选取正确简单的方案在班级推广.
教师预估学生的错误和缺陷,在学生实验过程中,发现好的做法及时推广,发现错误的、或者有缺陷的做法及时纠正.
总之,把学生在实验中暴露出“问题”当作教学资源,这些问题正是学生思维的生长点,正是教学的落脚点.
余下时间,介绍“速度表”、“测速软件”,练习使用“速度”公式或公式变形进行运算.
课后活动继续使用“纸锥”拓展研究、发展思维.可以链接高中知识,这是苏教版物理教材使用“纸锥”的深层目的.例如:
(1)当纸锥从同一高度下落时,能不能测量三次下落时间求出平均值,再计算下落速度?
(2)如何才能使纸锥平稳下落?
(3)研究纸锥下落速度与锥角的關系?
(4)研究纸锥下落速度与下落高度的关系?
(5)研究纸锥下落速度与纸锥质量的关系?等等.
笔者抓住“速度是描述路程在时间上的变化”这一实质,从具体场景的经验出发,利用学生的思维优势和思维缺陷,捕捉思维生长点,配之以科学思维方法的显性指导,完成了速度概念的建立与整体认知,基本做到了“知识与思维”两条主线在课堂上并行发展,使课堂教学充满生机与活力.
关键词:知识建构;发展思维;教学设计
新修订的高中物理课程标准,将物理课程“三维目标”深化为“核心素养”,物理学科的核心素养由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”四大要素组成.初中物理有必要将“科学思维”作为核心素养融入教学,这是教育满足人发展的需要,也是物理学科教学的发展方向.
笔者从学生思维发展的角度观察周边一些初中物理教学,发现大多数课堂还停留在“物理概念、公式应用、实验测量”等陈述性知识的记忆和程序性知识的操练上,很少有目的把“思维教学与训练”融入课堂.如何开展思维融入式教学,发展学生的科学思维能力呢?笔者以苏科版“速度”教学为例,从融入思维教学的角度谈谈教学的设计.
1 创设情境,从经验中归纳比较运动快慢的方法
站在学生角度思考设计教学,创设真实的生活情境,激活学生的生活经历、体验和经验.播放视频,选择学校运动会上的一些视频、图片或一些国际上优秀运动员的比赛视频.
(1)百米赛跑,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
(2)游泳比赛,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
(3)赛龙舟等,情景a途中,b都到终点,如何知道谁快谁慢?
也可现场观察小汽车运动、模仿“接力赛传棒”,或请同学演示“两个纸锥下落”等.
教师以“百米赛跑”为例,进行指导性分析,设问:
(1)百米赛跑中,运动员从同一起点出发,你作为观众,如何判断谁跑得快?
学生:跑在前面的快.
教师追问:你的判断标准是什么?
引导学生养成“寻找根据(或标准)进行比较判断”的思维习惯.
学生:跑在前面的,路程长.
教师追问:路程长的一定跑得快吗?
再次提醒学生找到“判断的前提条件”.
学生:相同时间内,路程长的跑得快.
教师此刻指出:大家用到了“控制变量法”,控制其中一个物理量不变,研究另外两个相关物理量之间的变化关系.这是一种科学研究方法,也是常用的比较方法.
板书思维过程:同一起点,跑在前面→路程长的,跑得快→相同时间,比较路程.这里从具体情境中“抽象”出“比较的方法”.
(2)请同学们模仿刚才的思维过程,分析“终点裁判员是如何比较运动快慢的?”
小组讨论:在比较时,裁判员选定哪个物理量是相同的?或者“控制哪个物理量不变?”
学生板书思维过程:百米赛跑,先到终點→用时少的,跑得快→相同路程,比较时间.
(3)请同学们分析其他视频或现场实验,总结说出比较物体运动快慢的方法.
上述活动过程的目的是练习从不同场景中找出“比较物体运动快慢的共同方法”,这是从形象思维向抽象思维发展的过程.
教师指出:相同时间比较路程或相同路程比较时间来比较物体运动快慢,两个方法都采用了“转换比较对象”的间接比较的思维过程,
设问,埋下伏笔,大家平常习惯于釆用哪种比较方法比较物理运动快慢?
2 数据分析,初步建立“速度”概念
引申提问:两个运动的路程不同,运动时间也不同,怎么比较快慢?
教师给出“百米赛跑(100米、16秒)”和“赛龙舟(3千米、12分钟)”的两组数据,或其他物体的运动数据,请学生结合七年级数学的行程问题:速度=路程/时间,计算出路程与时间的比值.
请同学用英语表达“速度、路程和时间”三个词,物理学取用他们的首字母写出计算速度的公式:v=s/t.
初中学生首次使用物理公式,教师板书规范的计算过程,意在提供模仿的范式,引导学生走出“简单数字运算的习惯”,从使用文字到使用代表性符号也是抽象思维的启蒙,好多初中学生不习惯这个转变.
百米赛跑:v=s/t =100m÷16s=6.25m/s;
赛龙舟:v=s/t =3000m÷720s≈4.17m/s.
教师提问:你是如何理解6.25m/s和4.17m/s的?或者降低难度提问“6.25m/s表示1s运动多长的路程?”
学生说出,教师接在上面的“计算过程”后板书:运动员1s运动了6.25m,龙舟1s运动了4.17m.
提问:百米赛跑的中学生和赛龙舟中的龙舟,哪个运动快?你使用哪种方法判断的?
学生:通过计算,转化成“相同时间比较路程”.
教师讲解:此刻相同时间是1秒,1秒是一个单位时间,我们用“单位时间通过的路程”比较物体运动快慢,叫做“速度”.
速度大小就是路程与时间的比值,物理学用速度描述物体运动的快慢.
提问:谁能给“速度”下个简单的定义,或者简单描述“速度”?
此刻让学生讨论,可成为思维训练的亮点.
教师选择性地让各组板书自已的定义,并解释为什么这么定义?学生说出自已的道理,教师诊断思维的生长点,给予指导.
也可降低难度,给出几个“速度概念的描述”,请学生判断正误,选用“比较严谨的描述”.例如:
(1)速度大小等于物体在单位时间内通过的路程;
(2)路程与时间之比叫做速度;
(3)把路程与通过这段路程所用的时间的比叫做速度.
教师讲解:采取的“路程与时间的比值表示速度大小”,这是用“比值法”描述一个物理概念,以后会经常用到. 请阅读课本,写出公式、单位和具体速度数值的物理意义,使用课本上的“常见物体的速度”,感知各种物体常见速度大小,说明数值物理含义.这些东西是死知识,没有思维价值.教师要做的是通过习题促进学生巩固记忆.
初中生第一次接触复合单位,不会比较复合单位大小,缺乏“综合分析意识”,这里可以进行把“复合单位”作为“整体”,进行综合分析训练.
笔者发现使用常规的单位换算过程对学生理解比较m/s和km/h帮助不大.使用下面的训练过程较好.
(1)1m/s的物理意义是什么?以1m/s的速度运动1h,路程是多少?
运动了3600 m,即3.6km,按速度的计算公式得到速度是3.6km/h.
(2)1km/h的物理意义是什么?
(3)1m/s是1km/h的几倍?
(4)使用具体数值进行比较:例如:20m/s和36km/h.
3 关注细节,形成“间接测量”的一套思维流程
教材上安排了“测量纸锥的下落速度”,笔者认为单纯“测量技能训练”意义不大,重点在于方案设计和具体操作中的思维训练.
教师设问,学生讨论,总结出设计“间接测量”方案的思维流程,板书“思维流程”:实验原理→测量工具→测量方案→设计表格→实施测量、收集数据→计算分析.
根据初中学生思维特点,讨论实验细节,训练学生养成对待问题全面思维的意识.
(1)测量路程时,是纸锥尖端到地面的路程,还是上端到地面的路程?可用图示(图1)降低难度,实验时,纸锥应该从A、B、C哪点下落?
(2)设计表格是难点,也是思维训练点,放手让学生设计,分析不好的设计,给出正确的设计.
测量对象是什么?测量它的哪些物理量?测量的顺序是什么?使用哪一套计量单位?需要测量几次?计算结果保留几位有效数字?这些考虑全面了,才能设计实验表格.
(3)要不要多次测量求平均值?教师提示:若求平均值,三次下落的路程应该相等.
教师抽取学生设计的实验方案和实验表格,在班级展示比较,选取正确简单的方案在班级推广.
教师预估学生的错误和缺陷,在学生实验过程中,发现好的做法及时推广,发现错误的、或者有缺陷的做法及时纠正.
总之,把学生在实验中暴露出“问题”当作教学资源,这些问题正是学生思维的生长点,正是教学的落脚点.
余下时间,介绍“速度表”、“测速软件”,练习使用“速度”公式或公式变形进行运算.
课后活动继续使用“纸锥”拓展研究、发展思维.可以链接高中知识,这是苏教版物理教材使用“纸锥”的深层目的.例如:
(1)当纸锥从同一高度下落时,能不能测量三次下落时间求出平均值,再计算下落速度?
(2)如何才能使纸锥平稳下落?
(3)研究纸锥下落速度与锥角的關系?
(4)研究纸锥下落速度与下落高度的关系?
(5)研究纸锥下落速度与纸锥质量的关系?等等.
笔者抓住“速度是描述路程在时间上的变化”这一实质,从具体场景的经验出发,利用学生的思维优势和思维缺陷,捕捉思维生长点,配之以科学思维方法的显性指导,完成了速度概念的建立与整体认知,基本做到了“知识与思维”两条主线在课堂上并行发展,使课堂教学充满生机与活力.