設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架,改進(jìn)課堂教學(xué)

1、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架，改進(jìn)課堂教學(xué) 大氣壓強(qiáng)課堂教學(xué)（案例）川沙中學(xué)華夏西校 朱又元一、 問題的提出“大氣壓的測定”是大氣壓強(qiáng)這節(jié)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。雖然大氣壓強(qiáng)與已學(xué)過的固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)都屬壓強(qiáng)但畢竟有區(qū)別，尤其是大氣壓強(qiáng)的測量方法與前面學(xué)習(xí)的方法有很大的不同。托里拆里實(shí)驗(yàn)又不能在課堂里演示，僅憑實(shí)驗(yàn)原理圖講實(shí)驗(yàn)，再用科學(xué)推理的方法推斷出：大氣壓強(qiáng)的值可以用它能支撐住76厘米高的水銀柱的事實(shí)。盡管筆者盡力講清實(shí)驗(yàn)的過程，運(yùn)用帕斯卡定律和連通器原理分析推理出外加在槽內(nèi)水銀面上的大氣壓強(qiáng)與玻璃管內(nèi)水銀柱的壓強(qiáng)在數(shù)值上是相等的。但學(xué)生對這一事實(shí)其實(shí)并不十分清楚。初二學(xué)生的科學(xué)推理能力本來就不強(qiáng)，單調(diào)的講

2、解激發(fā)不起學(xué)生的濃厚興趣和好奇心，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)顯的很吃力。學(xué)生在將信將疑、似懂非懂狀態(tài)下學(xué)習(xí)效果自然就差。二、 嘗試改進(jìn)分析以往教學(xué)效果差的主要原因是：一、單憑托里拆利實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行講實(shí)驗(yàn)，顯得單調(diào)、枯燥、乏味，不符合初中學(xué)生好奇、好動的心理特點(diǎn)，很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)上的主動性和積極性。二、即便能在課堂上演示托里拆利實(shí)驗(yàn)，也還需要學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的方法，從已學(xué)過的帕斯卡定律，連通器原理推斷出大氣壓強(qiáng)的值等于76厘米汞柱的壓強(qiáng)值，更何況學(xué)生并沒有眼見為實(shí)，中學(xué)生演繹推理能力相當(dāng)薄弱，一時(shí)很難聽懂，難于理解，正如專家指出的那樣“兒童的演繹推理能力受到其心理發(fā)展的限制，因?yàn)閮和诙虝r(shí)記憶要保持相關(guān)信息比較困難

3、，并且不能理解用于表達(dá)關(guān)系的語言。”專家還指出：“科學(xué)思考是理科教學(xué)的主要目標(biāo)，它象科學(xué)概念、原理一樣，完全可以通過教學(xué)訓(xùn)練授給學(xué)生。”由此可見，本節(jié)內(nèi)容的改進(jìn)首先要從學(xué)生心理特點(diǎn)出發(fā)，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性，其次是幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)會科學(xué)推理的方法。這就需要教師為學(xué)生提供有效的、適時(shí)的支持和幫助，這種支持和幫助就是學(xué)習(xí)支架。三、 對學(xué)習(xí)支架的理解“支架”也稱“腳手架”，其本意是建筑行業(yè)中使用的支撐系統(tǒng)。建筑施工中少了腳手架將一事無成。把“支架”的概念用于教學(xué)時(shí)間，既形象又貼切。不難看出，教師能否在教學(xué)過程中為學(xué)生設(shè)計(jì)并適時(shí)提供有效的、合適的學(xué)習(xí)支架以組合成強(qiáng)有力的支持

4、系統(tǒng)來提高教學(xué)效率是至關(guān)重要的。加涅認(rèn)為，教學(xué)是為有效學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)適當(dāng)條件必要條件和支持性條件。體現(xiàn)在課堂教學(xué)中，就是教師要從學(xué)生現(xiàn)有的實(shí)際發(fā)展水平出發(fā)，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)條件，以支持和幫助學(xué)生獲得新的發(fā)展，這些適當(dāng)條件實(shí)際上就是學(xué)習(xí)支架。從這意義出發(fā)，學(xué)生可被看作是站在腳手架上正在構(gòu)建心目中知識大廈的施工者，而教師則是工程師和管理者，每當(dāng)施工者在構(gòu)建大廈過程中遇到障礙或需要縱向攀升或橫向移動時(shí)，能給予及時(shí)的，有力的支持，幫助他們越過障礙或攀升到更高層次，腳手架的作用是顯而易見的。而在以往的教學(xué)中，我們常常是自覺或不自覺的直接充當(dāng)施工者，包辦代替，這種角色錯(cuò)位結(jié)果就是扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)上的自主性，積極性和創(chuàng)造性

5、?！皩W(xué)習(xí)支架”不應(yīng)該是形式化、簡單化、單一化的支撐，應(yīng)如建筑支架那樣，由各種支撐組合成強(qiáng)有力的支持系統(tǒng)。學(xué)習(xí)支架應(yīng)該是多維度、多層次的，在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架時(shí)，應(yīng)視不同的教學(xué)內(nèi)容，不同的教學(xué)對象選用不同的支架。如情景、問題，例題，實(shí)驗(yàn)，科學(xué)推理，課件等多種形式的學(xué)習(xí)支架。只有精心設(shè)計(jì)，巧妙組合，使學(xué)習(xí)支架成為學(xué)生學(xué)習(xí)的有效支持系統(tǒng)，課堂教學(xué)才能取得更好的效果。四、 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架要為學(xué)生設(shè)計(jì)和提供適時(shí)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)支架，必須對教學(xué)任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，尤其對學(xué)生的學(xué)情即實(shí)際的發(fā)展水平和潛在的發(fā)展水平作出準(zhǔn)確的分析評估，對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能在什么細(xì)節(jié)會碰到哪些困難要有充分的預(yù)測，這是設(shè)計(jì)提供學(xué)習(xí)支架的依據(jù)。

6、（一） 學(xué)情分析：學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已掌握了固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、帕斯卡定律和液壓傳動原理等知識，但是學(xué)生在回答用麥管喝飲料時(shí)，是大氣壓把飲料壓進(jìn)嘴里的還是吸進(jìn)嘴里的？這樣的問題時(shí)，不少學(xué)生仍然認(rèn)為是吸進(jìn)嘴里的，顯示了學(xué)生對大氣壓作用的認(rèn)識是膚淺的，模糊不清的，甚至是錯(cuò)誤的。在這種狀況下，再講解托里拆利實(shí)驗(yàn)的原理，從而讓學(xué)生推斷出大氣壓值等于管內(nèi)水銀柱的壓強(qiáng)值，困難是顯而易見的。針對上述存在的問題，本節(jié)課設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)學(xué)習(xí)支架。（二） 設(shè)計(jì)并提供學(xué)習(xí)支架：學(xué)習(xí)支架一：創(chuàng)設(shè)情景，用活塞式抽水機(jī)源源不斷地把水抽上來，用麥管輕松的喝著飲料。熟悉而又生動的音像畫面，讓物理學(xué)自然地走進(jìn)學(xué)生生活，立刻引起

7、了學(xué)生的注意，激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲，并意識到學(xué)后會有用處。學(xué)生很快進(jìn)入積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣的提高，促進(jìn)了學(xué)習(xí)效率的提高，情景支架的主要作用是為學(xué)生提供學(xué)習(xí)上的支持性條件。加涅認(rèn)為支持性條件是學(xué)習(xí)產(chǎn)生加速或減速作用的條件，缺少了支持性條件，學(xué)習(xí)不一定不能發(fā)生，但其效率不高，威特羅克指出：“知識的生成不是始于信息的感知，而是始于對信息的注意，只有被注意了的信息，才有可能進(jìn)入信息加工過程中?！痹趯W(xué)習(xí)過程中，教師適時(shí)并適當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生提供情景支架，對提高學(xué)習(xí)效率的作用是肯定的。學(xué)習(xí)支架二：演示實(shí)驗(yàn)1：在三角大燒瓶中灌滿水，把插有玻璃管的橡皮塞（不能漏氣）蓋緊瓶口，用橡皮管連接玻璃導(dǎo)管和抽氣機(jī)，請

8、一位學(xué)生幫助抽氣，結(jié)果怎么也無法把瓶中的水抽出來。是什么原因呢？經(jīng)過共同分析得出，其原因是裝滿水并用橡皮塞蓋緊的水面上沒有空氣，沒有空氣就沒有大氣壓的作用，也就無法抽出水來。圖1學(xué)習(xí)支架三：演示實(shí)驗(yàn)2：拔出裝滿水的燒瓶上的橡皮塞，讓玻璃導(dǎo)管直接插入水中，用一個(gè)空燒瓶（如圖1所示）和導(dǎo)管把抽氣機(jī)和裝滿水的燒瓶連接起來，就能清楚地觀察到，抽氣機(jī)抽去的是空瓶中的空氣，水卻源源不斷地流入空瓶中，與前一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，拔去橡皮塞后水面上就有了大氣壓的作用，當(dāng)抽氣機(jī)抽去空瓶中的一部分空氣后，瓶中氣壓降低，水面上的大氣壓就把水壓進(jìn)了空瓶，以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的事實(shí)終于使學(xué)生恍然大悟：原來用麥管喝飲料也一樣

9、，當(dāng)用力吸麥管時(shí)，麥管中的空氣被吸出的同時(shí)，氣壓下降，飲料面上的大氣壓便把飲料壓到嘴里了。抽水機(jī)抽出的水實(shí)質(zhì)也是大氣壓把水壓上來的。圖2學(xué)習(xí)支架四：分組學(xué)生實(shí)驗(yàn)，用僅1米長左右二端開口的玻璃管插入水槽里，能觀察到管內(nèi)外水面相平，是因?yàn)楣軆?nèi)外水面上同時(shí)作用著大氣壓。接著用橡皮管把玻璃管與抽氣機(jī)連接起來，開始抽氣（如圖2所示）。能觀察到隨著不斷抽氣，管內(nèi)水面不斷上升，這是大氣壓作用的結(jié)果，此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用連通器原理進(jìn)行分析得出管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)P水柱和管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)P空氣之和等于作用在玻璃管外水面上的大氣壓強(qiáng)P0,即P0=P水柱+P空氣。若抽氣機(jī)不斷抽氣，P空氣不斷減小，滿足等式關(guān)系，則有P水柱不

10、斷增大。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證實(shí)了這一推斷。假設(shè)，當(dāng)管內(nèi)抽成真空，即P空氣0時(shí)，則有P0=P水柱。實(shí)驗(yàn)顯示，由于水的密度太小，用長僅1米左右的玻璃管和水要完成這一實(shí)驗(yàn)是困難的，因?yàn)镻0=P水柱水gh水柱則h水柱，式中P0在測量時(shí)可認(rèn)為是定值，那么液體柱的高與液體的密度成反比關(guān)系，從中可以進(jìn)一步得到取用的液體的密度越大，那么管內(nèi)液體柱的高度就越小，經(jīng)過這樣的分析推理，學(xué)生不難想到用水銀替代水來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)才能成功（如圖3所示）將抽成真空的玻璃管上部開口封閉，其實(shí)就是托里拆利實(shí)驗(yàn)。（如圖4）在此基礎(chǔ)上，講述托里拆利實(shí)驗(yàn)原理就順理成章了。學(xué)習(xí)支架2、3、4成梯狀的支架組合的提供，既訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)推理能力，又搬掉

11、了理解上的障礙，學(xué)生理解托里拆利實(shí)驗(yàn)判定：大氣壓強(qiáng)值可以用它能支持住76厘米高的水銀柱這一事實(shí)來表示的難度大大降低。顯然學(xué)習(xí)支架2、3、4支持和幫助學(xué)生感悟了托里拆利實(shí)驗(yàn)測量大氣值的原理和科學(xué)的推理方法，使學(xué)生順利地完成了對所學(xué)新知識的意義建構(gòu)，同時(shí)也糾正了學(xué)生日常生活中已形成的錯(cuò)誤概念。圖3實(shí)驗(yàn)推理支架的主要作用是為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)上的必要條件。加涅認(rèn)為“必要條件是學(xué)習(xí)中不可缺少的條件，缺少必要條件，相應(yīng)的學(xué)習(xí)便不能出現(xiàn)?！痹谖锢韺W(xué)習(xí)中，當(dāng)初中學(xué)生對真實(shí)世界中物理事件的觀念與學(xué)校所教的觀念相沖突，或他的學(xué)習(xí)能力滯后于學(xué)習(xí)要求時(shí)，常常會面臨種種困惑，這種種困惑往往阻礙了學(xué)習(xí)的出現(xiàn)，此時(shí)，合適的學(xué)習(xí)支架的及時(shí)提供，幫助學(xué)生越過學(xué)習(xí)障礙，推開了學(xué)習(xí)大門，學(xué)生在對知識的意義建構(gòu)中不斷消除學(xué)習(xí)中的困惑，不斷糾正原有已形成的錯(cuò)誤概念，新知識的習(xí)得就變得容易了。五、 比較與評價(jià)完成本節(jié)內(nèi)容教學(xué)后，我對所教的實(shí)行“支架式學(xué)習(xí)”（稱實(shí)驗(yàn)班）和傳統(tǒng)式學(xué)習(xí)（稱對照班）的二個(gè)平行班進(jìn)行效果比較，檢驗(yàn)運(yùn)用學(xué)習(xí)支架改進(jìn)課堂教學(xué)的成效。圖4比較評估從二方面著手：（1）教研組其他教師參加聽課觀察，為了使觀察更客觀，還聘請其他學(xué)科教師共同參與，重點(diǎn)觀察學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的