陳 嫻 劉炳昇

（南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097）

TIMSS是“國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)教育發(fā)展趨勢(shì)”的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是由國(guó)際教育成就評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)發(fā)起和組織的機(jī)構(gòu).2003年以來(lái)，美國(guó)、澳大利亞、日本、荷蘭和捷克等5國(guó)的小學(xué)和初中科學(xué)課堂的教學(xué)視頻發(fā)布在該機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上［1］，這為世界各國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育工作者相互學(xué)習(xí)提供了寶貴的資源.

本文從TIMSS網(wǎng)站上選取澳大利亞初二物理課堂教學(xué)的視頻.與視頻內(nèi)容一致的還有詳細(xì)的教師和學(xué)生課堂交流的英文文字記錄.該視頻選自“力與運(yùn)動(dòng)”單元中的摩擦力，授課對(duì)象是初二年級(jí)的學(xué)生，共27人，在一間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，視頻時(shí)間為62min.

這堂物理課主要分為兩個(gè)部分：前一部分24min，是教師和學(xué)生一起討論力與運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，引出摩擦力.后一部分38min，是教師指導(dǎo)下的學(xué)生實(shí)驗(yàn).

1 視頻基本內(nèi)容的介紹

1.1 教師與學(xué)生的討論

教師：今天我們一起討論一個(gè)問(wèn)題，我不會(huì)直接告訴你們問(wèn)題的答案.討論中你們可以向我提出問(wèn)題.任何物體的自然狀態(tài)是什么？這個(gè)問(wèn)題幾百年來(lái)一直是哲學(xué)家們思考的問(wèn)題.

學(xué)生：物體是什么意思呢？

教師：我是物體，你是物體，鋼筆是物體……

學(xué)生：物體在這里之前，它們來(lái)自哪兒呢？

教師：我們不討論物體從哪里來(lái).只討論物體的自然狀態(tài).

學(xué)生：巖石是物體嗎？

教師：是.

……

教師：我用一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)提示你們.（教師輕輕地推著桌面上的一個(gè)物體）問(wèn)到：物體發(fā)生了什么情況呢？

學(xué)生：運(yùn)動(dòng).

教師：當(dāng)我不推物體時(shí)，它還運(yùn)動(dòng)嗎？

學(xué)生：不.

教師：物體自然狀態(tài)的趨勢(shì)是什么？

學(xué)生：停止.

教師：一切物體都是這樣么？

學(xué)生：是的.

教師：小車(chē)是這樣么？小球是這樣么？發(fā)射的子彈也是這樣么？發(fā)射的火箭也是這樣么？

學(xué)生：是的.

教師：那么火箭進(jìn)入太空呢？

學(xué)生1：它漂浮起來(lái)了.

學(xué)生2：沒(méi)有重力拉它，使它停下來(lái).

教師：它離開(kāi)地球，就不會(huì)停下來(lái)了？

學(xué)生1：是的.

學(xué)生2：不是的.

教師：是么？

學(xué)生：遇到其他物體后才會(huì)停止，例如行星.

……

教師：哲學(xué)家們常常思考：物體的自然狀態(tài)是什么？是趨于靜止？是靜止？還是保持運(yùn)動(dòng)？

教師：你們還有其他看法嗎？

學(xué)生1：趨于停止.

……

教師：如何使物體停止？（教師推動(dòng)小車(chē)，它在桌面上運(yùn)動(dòng)）

學(xué)生：把手放在車(chē)子前面.

教師：手放在車(chē)前說(shuō)明了什么？

學(xué)生：有一個(gè)力的作用.

……

教師：但是火箭在太空飛行時(shí)，為何關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后還能運(yùn)動(dòng)呢？

教師：物體必須有力的作用才運(yùn)動(dòng)，誰(shuí)同意這個(gè)觀點(diǎn)？誰(shuí)不同意這個(gè)觀點(diǎn)？

教師：不同意的請(qǐng)舉手，好的，（教師看見(jiàn)有些學(xué)生舉手）我喜歡持不同意見(jiàn)者.

教師：說(shuō)一說(shuō)你的看法.

學(xué)生：我不同意上面的觀點(diǎn)，但是我不知道原因.

……

學(xué)生：有摩擦力使它停止.

學(xué)生：有重力……

……

教師：幾百年來(lái)人們就一直思考：物體的自然狀態(tài)是靜止，如同我們中有一個(gè)同學(xué)這么認(rèn)為.

教師：可是又有另外一種看法：摩擦力的存在和效果.

教師：摩擦力對(duì)我們生活重要嗎？

學(xué)生：哦，是的.

教師：我的意思是把一支鉛筆拿在手上，它受到摩擦力作用嗎？為什么？在哪里有摩擦力？

……

教師：火箭升空時(shí)有力的作用，之后就沒(méi)有力的作用了.

……

教師：誰(shuí)開(kāi)始同意這個(gè)看法，現(xiàn)在又改變看法了？

……

教師：摩擦力是什么，大小由哪些因素決定？

教師：什么情況下需要的摩擦力最大？什么情況下需要的摩擦力最小？請(qǐng)大家舉幾個(gè)例子

學(xué)生1：賽車(chē)拐彎需要摩擦力.

學(xué)生2：使汽車(chē)停下來(lái)需要摩擦力.

學(xué)生3：剎車(chē).

……

教師：如何減小摩擦力？

學(xué)生：水……潮濕……潤(rùn)滑劑.教師：摩擦力的大小如何確定？學(xué)生：牛頓可以確定.

教師：牛頓確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些定律和重力的作用，但是在摩擦力方面他沒(méi)有貢獻(xiàn).

……

學(xué)生1：表面對(duì)摩擦力有影響.

學(xué)生2：物體的重量可能有影響.（教師用小車(chē)演示，改變小車(chē)的自重）

……

教師：摩擦力在真空中存在嗎？沒(méi)有重力的情況下存在嗎？

……

教師：接下來(lái)我們要根據(jù)“實(shí)驗(yàn)說(shuō)明單”上的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn).首先，要測(cè)量數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)支持你的想法.你是怎么想的？

1.2 教師指導(dǎo)下的學(xué)生實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

認(rèn)識(shí)摩擦力

實(shí)驗(yàn)器材：彈簧秤（兩種規(guī)格量程）、長(zhǎng)方體木塊（表面光滑程度不同的兩種）、小物塊若干（可以放在木塊上，增加木塊的重量）、細(xì)繩（系在木塊和彈簧秤之間）、剪刀.

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

測(cè)量物體從靜止到即將運(yùn)動(dòng)瞬間彈簧秤的拉力，5次取平均值；

測(cè)量物體勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧秤的拉力，5次取平均值；

改變物體間接觸面的粗糙程度，測(cè)量其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧秤的拉力，5次取平均值；

改變物體與桌面的接觸面積，測(cè)量其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧秤的拉力，5次取平均值；

改變物體的重量，測(cè)量其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧秤的拉力，5次取平均值.

本節(jié)課只完成前面兩個(gè)內(nèi)容，下節(jié)課再完成其余3個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程.

教師在桌面上向?qū)W生示范如何做實(shí)驗(yàn).

首先，把細(xì)線(xiàn)的一端系在木塊上，另一端系在彈簧秤上.其次，用彈簧秤緩慢地拉木塊，在其剛剛啟動(dòng)時(shí)，讀取彈簧秤的示數(shù)，告訴學(xué)生這就是這節(jié)課要測(cè)量的一個(gè)力.然后，教師再示范用彈簧秤勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，讀取其指針的示數(shù)，告訴學(xué)生這是本節(jié)課要測(cè)量的另一個(gè)力.教師不使用“靜摩擦力”和“滑動(dòng)摩擦力”這兩個(gè)物理概念.

接著學(xué)生開(kāi)始自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn).教師在教室里按照順序不停地巡視學(xué)生做實(shí)驗(yàn).這個(gè)過(guò)程大致可以分為幾個(gè)環(huán)節(jié)：了解學(xué)生是否閱讀了實(shí)驗(yàn)說(shuō)明；是否知道實(shí)驗(yàn)要做什么；發(fā)現(xiàn)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題；給學(xué)生示范怎么做實(shí)驗(yàn)；與個(gè)別實(shí)驗(yàn)完成得比較好的討論問(wèn)題并表?yè)P(yáng)學(xué)生.

教師大部分時(shí)間是發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題，并逐一加以指導(dǎo)和糾正.

① 選擇實(shí)驗(yàn)器材.

教師在巡視學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生選擇的彈簧秤不對(duì)時(shí)就給予指出，讓學(xué)生重新去換器材.大約有一半的小組學(xué)生彈簧秤拿的都不對(duì)，其中有一組學(xué)生與教師的一段對(duì)話(huà)如下：

教師：為什么你拿了這個(gè)彈簧秤？為什么你不選擇更精確的，因?yàn)槟憧?，它的刻度不能更?

學(xué)生：哦，好像我的不對(duì).

教師：是的，這個(gè)彈簧秤的讀數(shù)可以到100，對(duì)吧，可你現(xiàn)在測(cè)量的值不到50.

教師：你理解為什么我所說(shuō)的原因了嗎？

學(xué)生：哦，那你為什么把這個(gè)彈簧秤拿出來(lái)讓我們使用呢？

教師：因?yàn)樵诤竺娴膶?shí)驗(yàn)中增加物體的重量時(shí)，測(cè)量摩擦力就需要量程比較大的彈簧秤.

學(xué)生：那你應(yīng)該把不同的彈簧秤分開(kāi)放置并且告訴我們選用哪種.

教師：我把各種彈簧秤歸類(lèi)放在一起，目的是希望你們先思考，然后再選擇使用哪一個(gè).

另外一組學(xué)生在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，被教師發(fā)現(xiàn)使用的彈簧秤不合適并建議更換，學(xué)生對(duì)為何更換產(chǎn)生興趣，于是，教師解釋不同的測(cè)量工具產(chǎn)生的誤差大小不同.

還有幾個(gè)小組的學(xué)生對(duì)為何要更換彈簧秤沒(méi)有異議，那么，教師也就不解釋原因.

雖然全班近一半的人選擇的彈簧秤不對(duì)，但是教師沒(méi)有統(tǒng)一講解如何選擇彈簧秤，而是分別針對(duì)不同的學(xué)生進(jìn)行不同的解釋.

教師還發(fā)現(xiàn)一組學(xué)生選擇的木塊不對(duì)，其表面更為光滑，是后面的實(shí)驗(yàn)需要用到的，所以，要求學(xué)生去器材展臺(tái)上更換木塊.

教師告知一個(gè)小組的學(xué)生，要注意木塊的紋理，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該是同一個(gè)方向的，還要注意桌面的清潔、光滑，不能出現(xiàn)小顆粒等.

② 測(cè)量數(shù)據(jù).

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一段時(shí)間后，教師開(kāi)始關(guān)注學(xué)生的測(cè)量數(shù)據(jù).

有一組學(xué)生用彈簧秤拉木塊發(fā)現(xiàn)，剛啟動(dòng)時(shí)的拉力大一些，一旦木塊動(dòng)起來(lái)，彈簧秤的示數(shù)就變小了，學(xué)生不知道應(yīng)該記錄哪個(gè)數(shù)值.教師告訴學(xué)生應(yīng)該讀取數(shù)值大的那個(gè)值.

有一組學(xué)生實(shí)驗(yàn)做得比較馬虎，拉動(dòng)木塊的速度比較快，因此，根本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)剛啟動(dòng)時(shí)和啟動(dòng)后彈簧秤的拉力示數(shù)是有區(qū)別.針對(duì)這類(lèi)學(xué)生，教師就給他們逐一示范，強(qiáng)調(diào)要緩慢移動(dòng)木塊，讓他們看清楚兩種情況下的示數(shù)是不同的，告訴他們讀取和記錄示數(shù)大的那個(gè)值.

有一組男生較好地完成了實(shí)驗(yàn)，教師就提出問(wèn)題讓他們思考.

教師：你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了什么？

木塊剛啟動(dòng)時(shí)彈簧秤的拉力大，還是勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力大？為什么？

學(xué)生1：應(yīng)該是剛啟動(dòng)時(shí)的拉力大.

學(xué)生2：兩種情況應(yīng)該一樣大.

教師：這個(gè)問(wèn)題不容易哦，我們以后會(huì)討論的.

教師：你們正在做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，做得非常漂亮！

學(xué)生：你再大聲說(shuō)一遍.（很興奮）

③ 記錄數(shù)據(jù).

關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，教師也一一查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單.教師發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生數(shù)據(jù)記錄的地方不對(duì)，例如，有的學(xué)生將啟動(dòng)時(shí)的拉力數(shù)據(jù)記錄到另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中，即張冠李戴.有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告上只有數(shù)字沒(méi)有物理單位，有的學(xué)生數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算得不對(duì)，有的學(xué)生5個(gè)數(shù)據(jù)之間的誤差太大等.針對(duì)每一種情況教師都進(jìn)行指導(dǎo)，要求學(xué)生改進(jìn).

2 視頻基本內(nèi)容的分析

2.1 教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計(jì)的自主性

這節(jié)課包含兩個(gè)主題：一是“物體的自然狀態(tài)是什么？”即運(yùn)動(dòng)是否需要力來(lái)維持；二是摩擦力.前者是一個(gè)具有哲學(xué)性的需要深入思考的主題；后者是比較具體的需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納得出結(jié)論的內(nèi)容.把這兩個(gè)主題放在一節(jié)60min的課中進(jìn)行，這可能反映了西方國(guó)家教師自主安排教學(xué)計(jì)劃?rùn)?quán)力較大的特點(diǎn).不同的學(xué)?；蛲凰鶎W(xué)校不同的教師的教學(xué)方案往往有較大的差別，教師根據(jù)自己對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容的理解，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，具有顯著的個(gè)性特點(diǎn).因此，課堂教學(xué)比較強(qiáng)調(diào)自主性.

2.2 注重激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突

在討論物體的自然狀態(tài)是什么時(shí)，教師不斷與學(xué)生進(jìn)行平等的交流，語(yǔ)氣充滿(mǎn)鼓勵(lì)和肯定，學(xué)生敢于暴露自己的真實(shí)想法，因此，學(xué)生之間或?qū)W生前后的思維過(guò)程就會(huì)發(fā)生沖突，但由于學(xué)生的認(rèn)知水平限制，基本上沒(méi)有解決問(wèn)題.盡管如此，教師力求把學(xué)生思維的原始狀態(tài)暴露出來(lái)，這一點(diǎn)值得物理教師們學(xué)習(xí)的.

在我們的教學(xué)中，學(xué)生的“自學(xué)”往往顯得太超前，在課題引入時(shí)，幾乎所有的學(xué)生都會(huì)說(shuō)亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.這位澳大利亞的教師巧妙地?fù)Q了另一種問(wèn)法：任何物體的自然狀態(tài)是什么？用一個(gè)小實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)學(xué)生暴露“停止是自然狀態(tài)的趨勢(shì)”，然后再讓學(xué)生列舉更多的實(shí)例，從而出現(xiàn)不能解釋的問(wèn)題.師生對(duì)話(huà)中呈現(xiàn)出學(xué)生處于一種真實(shí)、自然的狀態(tài)，而教師則根據(jù)學(xué)生的實(shí)際反映，不斷地提問(wèn)引導(dǎo)，激發(fā)認(rèn)知沖突，從而幫助學(xué)生建立正確的認(rèn)識(shí).

2.3 重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)技能是科學(xué)探究過(guò)程中必不可少的本領(lǐng).傳統(tǒng)的物理教學(xué)中是比較重視實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的，在加強(qiáng)科學(xué)探究教學(xué)的理念下，不應(yīng)當(dāng)削弱實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng).在這節(jié)課的視頻中，可以發(fā)現(xiàn)教師是非常重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)細(xì)節(jié)的，給學(xué)生充裕的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)手，以提高他們的實(shí)驗(yàn)技能.通過(guò)視頻可以看到，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明自己去選擇、拿取所需的器材，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再由學(xué)生自己歸放原處.不少學(xué)生隨便拿取彈簧測(cè)力計(jì)，結(jié)果量程不合適，或者根本不知道在什么情況下用什么量程，教師給予學(xué)生犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，然后，再去啟發(fā)學(xué)生，這樣學(xué)生就會(huì)印象深刻、養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣.對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)的各種問(wèn)題、數(shù)據(jù)記錄中出現(xiàn)的問(wèn)題等，教師都在巡視中不斷發(fā)現(xiàn)，逐一給予指出和糾正.

2.4面向全體學(xué)生并關(guān)注個(gè)體差異

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師針對(duì)每個(gè)小組出現(xiàn)的問(wèn)題分別給予指導(dǎo).雖然全班有約一半的學(xué)生拿錯(cuò)彈簧測(cè)力計(jì)，教師也沒(méi)有在全班統(tǒng)一講解，而是針對(duì)每組學(xué)生的不同情況分別解釋.對(duì)于一些好的學(xué)生教師會(huì)從誤差的大小進(jìn)行定量的分析，對(duì)于一般的學(xué)生教師只是告訴他們會(huì)影響準(zhǔn)確程度，不對(duì)全班學(xué)生做統(tǒng)一的要求.如果有的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的情況比較好，教師就會(huì)提出更深入的問(wèn)題，要求他們思考，且不馬上給出答案；如果有些學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本要求不能完成，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，耐心講解、親自示范，幫助學(xué)生理解相關(guān)內(nèi)容并掌握實(shí)驗(yàn)技能；如果有些同學(xué)態(tài)度不夠認(rèn)真、馬馬虎虎地完成實(shí)驗(yàn)，教師就嚴(yán)格要求，指出問(wèn)題，讓學(xué)生重新進(jìn)行測(cè)量和記錄.這些都體現(xiàn)了關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，使每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的潛能都不同程度的得到發(fā)展的教學(xué)理念.

3 啟示

世界各國(guó)將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為科學(xué)教育的總目標(biāo).因此，借鑒其他國(guó)家物理課堂教學(xué)的典型案例，有助于反思我國(guó)中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀，并思考如下的關(guān)系：

（1）教師教學(xué)設(shè)計(jì)的自主性和統(tǒng)一性之間的合理關(guān)系，本案例更強(qiáng)調(diào)教師的自主性.

（2）學(xué)生思維能力培養(yǎng)與知識(shí)獲取之間的滲透關(guān)系，本案例更突出對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng).

（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)探究能力之間的平衡關(guān)系，本案例更重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的掌握.

（4）面向全體學(xué)生和關(guān)注個(gè)體差異之間的辯證關(guān)系，本案例更關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異.

1 http：//timssvideo.com/videos/Science

2 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

3 Douglas M.Lapp，Properties of Matter［M］.Burlington：Carolina Supply Company，2000：33.